联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计

1、中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站南禅寺站区间联络通道施工方案编 制：审 核：批 准：中铁十九局集团有限公司无锡地铁1号线土建工程10标项目经理部二一二年十二月- 39 -目 录1 工程概况- 1 -1.1 工程概述- 1 -1.2 水文地质条件- 1 -1.3 地面建筑及地下管线- 1 -1.4 地质特点及技术措施- 1 -1.5 联络通道结构概况- 2 -2 施工方案的选择- 4 -2.1 采用的设计规范及技术标准- 4 -2.2 设计基础资料- 4 -2.3 其它资料- 4 -2.4 施工方案设计的基本原则- 4

2、-2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点- 5 -2.6 施工方案- 5 -3 冻结帷幕设计- 6 -3.1 冻结帷幕- 6 -3.2 冻结孔- 8 -3.3 测温孔及卸压孔- 8 -3.4 冻结主要设计参数- 13 -4 制冷系统设计- 14 -4.1 冷冻机的选择- 14 -4.2 冻结系统辅助设备- 14 -4.3 其它- 14 -5 冻结施工- 15 -5.1 施工准备- 15 -5.2 冻结孔施工- 16 -5.3 施工总体布置- 17 -5.4 积极冻结- 19 -6 开挖与构筑- 21 -6.1施工方案- 21 -6.2 施工准备- 22 -6.3 开挖- 24 -6.4 施工方

3、法- 24 -6.5 开挖及支护质量要求- 28 -6.6 结构注浆- 28 -6.7 冻胀、融沉控制措施- 29 -6.8 防腐、钻孔补强等收尾工作- 31 -7 信息化施工监测- 32 -7.1监测内容- 32 -7.2 监测方法、手段及说明- 33 -8 冻结开挖施工进度及配套计划- 37 -8.1施工进度计划- 37 -8.2 劳动力配备计划- 38 -8.3 设备与材料供应计划- 38 -9 质量管理及环境保护措施- 41 -9.1 质量、安全管理体系组织机构图- 41 -9.2 冻结孔施工质量技术措施- 43 -9.3 冻结运转质量技术措施- 44 -9.4 开挖构筑质量技术措施-

4、 44 -9.5 地面建筑、管线保护技术措施- 45 -9.6环境设施保护措施- 45 -10 安全措施、文明施工及治安消防措施- 47 -10.1 安全及治安消防措施- 47 -10.2 文明施工措施- 50 -11 应急预案- 52 -11.1 总则- 52 -11.2 工程风险分析- 52 -11.3 冻结孔施工应急预案- 52 -11.4 冻结施工应急预案- 53 -11.5 开挖施工应急预案- 53 -11.6 应急预案操作程序- 54 -11.7 应急预案组织机构- 54 -11.8 应急材料及设备- 55 -12 施工用电设计与安装- 56 -12.1 概述- 56 -12.2

5、用电负荷计算- 56 -12.3 供电线路- 56 -1 工程概况1.1 工程概述无锡地铁1号线三阳广场南禅寺站区间隧道自南长区人民路与中山路交汇处三阳广场起，沿中山路向南至南禅寺。三阳广场南禅寺站区间隧道起讫里程为：YSK12+635.570YSK13+396.329，总长为760.759米。该区间设联络通道1座，左线里程为ZSK13+32.094，右线里程为SK13+032.400。本工程采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。管片内径：5500mm；管片外径：6200mm；管片厚度：350mm；管片宽度：1200mm。1.2 水文地质条件（1）地质条件根据地质资料，三阳广场

6、站南禅寺站区间隧道联络通道从上至下依次为：1素填土、1黏土、2粉质粘土夹粉土、3-1粉质黏土、3层粉土夹粉质粘土、1-1层粉质粘土、1层粘土。联络通道顶板位于3层粉土夹粉质粘土、1-1层粉质粘土中，底板位于1层粘土层中上部。由于联络通道位于3种不同土性地层，工程性能相差较大，施工设计时应考虑其过渡部位特征，以防联络通道产生不均匀沉降，同时还应考虑联络通道上部3层粉土夹粉质粘土的渗水性对施工的影响。（2）水文条件三阳广场南禅寺站区间影响工程施工的地下水主要是浅层孔隙微承压水及埋深较浅的承压水。孔隙微承压含水层主要分布在为3层粉土夹粉质粘土，该层土属富水性中等的有压含水层，且与场地河道存在一定的水

7、力联系，地下水接受河水补给较充分。当地下工程施工时，在挖至3层时将会产生管涌、冒砂等现象，引起坑壁坍塌。1.3 地面建筑及地下管线联络通道上方为中山路与学前街西路交汇处，联络通道右线隧道旁边为王兴记饭店，左线隧道侧为八佰伴新世纪大厦，距联络通道均约30m。联络通道上方地下有一根直径为600mm 、埋深为2500mm的排水管。 1.4 地质特点及技术措施由于联络通道下部所穿越土层含水量大，强度低，且上方为交通繁忙的道路，无地面施工条件，设计采用隧道内水平冻结加固土体、矿山暗挖法施工，以确保施工安全，同时减少对周围地面环境的影响。根据该位置工程地质及其他施工条件，施工中采取如下技术措施： 打钻过程

8、中严格按照打钻程序进行，切实做好孔口密封，防止漏砂、突水现象发生。充分考虑承压水的不利影响，制定打钻应急预案； 粉土夹粉质粘土层对冻结孔偏斜影响较大，在冻结帷幕薄弱部位多布测温孔的方案，依据监测数据及时进行总结和分析，在开挖前，采取多打探孔验证冻结帷形成效果； 为减少冻融产生的隧道及地面、周边环境的沉降，采取按需注浆措施。1.5 联络通道结构概况联络通道处左线、右线盾构隧道中心距12.4349m，联络通道所在位置的左线隧道中心标高为-12.109m，右线隧道中心标高为-12.074m，地面标高约为+3.200m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道构成(见图1-1)。联络通道的水平通道

9、为直墙圆弧拱结构，通道采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为250mm，二次衬砌厚度为400mm的C35-P10模筑防水钢筋混凝土，通道的开挖轮廓高约为5.05m，宽约为3.8m，开挖区标高范围约为-9.709m-214.789m。中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程图1-1 联络通道结构设计图联络通道详细结构以设计院设计施工图为准。中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程2 施工方案的选择2.1 采用的设计规范及技术标准2.1.1 煤矿井巷工程施工规范 （GB50511-2010）。2.1.2 煤矿井巷工程质量验收规范 （GB

10、50213-2010）。2.1.3 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）。2.1.4 钢结构设计规范 （GB50017-2012）。2.1.5 建筑结构荷载规范 （GB50009-2012）。2.1.6 地基基础设计规范 （GB50007-2011）。2.1.7 建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）。2.1.8 地铁设计规范 （GB50157-2003）。2.1.9 旁通道冻结法技术规程 （DG/TJ089022006，J108512006）。2.2 设计基础资料2.2.1 无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站南禅寺站永丰路站太湖广场站区间岩土工程施工勘察报告。2.2.

11、2 无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站南禅寺站区间盾构隧道联络通道结构设计图。2.2.3 无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站南禅寺站区间盾构隧道联络通道冻结加固设计图。2.3 其它资料无锡地铁1号线土建工程10标相关文件。2.4 施工方案设计的基本原则采用冻结法加固土体安全可靠，适应该区工程地质和水文地质条件。本施工方案设计的基本原则是：2.4.1水平孔冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求，加固土体的厚度和强度应达到设计要求。2.4.2 水平孔冻结方案应符合现场实际条件，具有可操作性。2.4.3 施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力。2.4.4 施工方案中考

12、虑相关公共设施的位置及其安全保障，满足城市环境保护及节能要求。2.4.5 减小冻胀与融沉的危害，采取相应措施控制联络通道和管片变形在允许范围内。2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点为控制冻结孔钻进、地层冻胀和融沉等对隧道及地面的影响，根据国内外最新研究成果和施工经验，提出以下冻结设计技术要点：2.5.1在已贯通的隧道内钻冻结孔，根据联络通道的结构采用近水平成孔或斜孔，每个钻孔都设孔口管，并安装孔口密封装置，以防钻进时大量泥水涌出。2.5.2冻土帷幕的厚度及强度应满足联络通道开挖的要求，尤其保证喇叭口处冻结帷幕的厚度，同时确保冻结帷幕与隧道管片的完全胶结。做好冻结和开挖的配合工作，并根据开挖后

13、冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。2.5.3为减小冻胀对隧道的影响，采用小开孔距、较低盐水温度、较大盐水流量等措施，以加快冻结速度，并在适当部位布设卸压孔，在冻胀力达到一定值时进行手动卸压。2.5.4通过测温孔和卸压孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。重点监测冻土帷幕与对面隧道管片的胶结情况。2.5.5在联络通道底板、两侧、顶部混凝土中预埋注浆孔，必要时在隧道管片上钻注浆孔，以便注浆防止冻土融沉引起的地面沉降及隧道、联络通道的沉降变形。进行冻结地层温度监测、地层沉降变形的监测、隧道变形的监测，以指导联络通道的施工。2.5.6 为减小冻融的不利影响，实施按需注浆的方案，以控制地面的不均匀沉

14、降。2.6 施工方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻凿，布设水平孔、近水平孔冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主要施工顺序为：施工准备冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统，盐水系统和检测系统) 进行隧道支撑积极冻结探孔试挖拆钢管片联络通道掘进与临时支护联络通道永久支护结构注浆进行融沉注浆充填。冻结孔施工和联络通道临时支护施工为本工程的关键工序；喇叭

15、口的开挖为重要控制点；冻结温度检测、土体变形、压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。3 冻结帷幕设计冻结帷幕设计主要有如下三个方面的内容：3.1 冻结帷幕3.1.1 冻土强度的设计指标为：单轴抗压3.6Mpa，抗折1.8 Mpa，抗剪1.37 Mpa（10）。3.1.2 积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中不得有集中水流。3.1.3 在冻结帷幕附近隧道内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界处2m。保温层采用阻燃（或难燃）的软质塑料泡沫保温材料，厚度50mm。导热系数不大于0.04W/MK；塑料软板与管片之间用万能胶粘贴密实。3.1.4 设计积极冻结时间

16、为45天(积极冻结时间可根据实际冻结效果进行调整)。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结7天盐水温度降至20以下；积极冻结15天盐水温度降至24以下，去、回路盐水温差不大于2；开挖时盐水温度降至28以下。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。每米冻结管（包括冷冻排管）的设计散热量不应小于100kcal/h。3.1.5 开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交接面处温度不高于5。其它部位设计冻结壁平均温度为10。3.1.6 当施工中地层及环境条件与原设计依据资料有重大变化时，应及时修改冻结帷幕设计。3.1.7 冻结帷幕设计详见图3-1。中铁十九局集团有限公司 三阳广场

17、站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程图3-1 冻结帷幕设计图中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程3.2 冻结孔联络通道冻结孔数68个（冷冻站侧隧道内布置53个冻结孔，冷冻站对侧布置15个冻结孔）。具体冻结孔的布置见图3-2、3-3，冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数见表3-1。具体要求如下：3.2.1 冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。3.2.2 冻结孔最大允许偏斜150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。联络通道冻结孔终孔最大允许间距为1100mm。3.2.3 设4个对穿孔用于冷冻排管供冷和冷冻站对侧冻结孔盐水

18、循环。3.2.4 冻结孔有效深度（管片表面以下冻结管循环盐水段长度）不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。3.2.5 冻结管采用20（Q235B）钢材的89×8mm的低碳无缝钢管。冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。3.2.6 冻结管接头抗压强度不低于母管的75。3.2.7 施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。3.2.8 打透孔复核两隧道预留口位置。如两隧道预留口相对位置误差大于100mm，则应按保证冻结壁设计厚度的原则对冻结孔布置进行调整。3

19、.2.9冻结站对侧隧道上沿通道外围冻结壁敷设5排冷冻排管，排管间距为500mm；冷冻排管采用45×5无缝钢管。排管敷设应密贴隧道管片。3.3 测温孔及卸压孔测温孔8个，分别布置在通道内外和两侧隧道内，其中冷冻站对侧隧道布置6个，深度23m；卸压孔布置4个，布置在冻结帷幕中间，左、右线各两个，深度均为3m。测温孔及卸压孔的布置详见图3-2、3-3，冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数见表3-1。中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程图3-2 冻结孔、测温孔、卸压孔布置剖面图图3-3 冻结孔、测温孔、卸压孔布置平面图表3-1 冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数表序号

20、孔号孔深(mm)定位角度(°)仰俯角(°)水平角(°)备注序号孔号孔深(mm)定位角度(°)仰俯角(°)水平角(°)备注序号孔号孔深(mm)定位角度(°)仰俯角(°)水平角(°)备注1D139007328.6029D287009-14-5.7057D556450-70-24.502D239007328.6030D297779-22-8.5058D566450-70-24.503D339007328.6031D307779-22-8.5059D576450-70-24.504D496006415032D31

21、9170-31-11.2060D586450-70-24.505D596006415033D329170-31-11.2061D596450-70-24.506D696006415034D338220-40-14.2062D606450-70-24.507D796006415035D348220-40-14.2063D616450-70-24.508D896006415036D357470-49-17.3064D623620-86-38.209D911000516.7037D367470-49-17.3065D633620-86-38.2010D1011000516.7038D376870-5

22、9-20.7066D643620-86-38.2011D1111000516.7039D386870-59-20.7067D653620-86-38.2012D1211000516.7040D396450-70-24.5068D663620-86-38.2013D1311000516.7041D406450-70-24.5069D673620-86-38.2014D1411000516.7042D416450-70-24.5070D683620-86-38.2015D1511000516.7043D426450-70-24.5071小计70490总计467440序号孔号孔深(mm)定位角度(&

23、#176;)仰俯角(°)水平角(°)备注序号孔号孔深(mm)定位角度(°)仰俯角(°)水平角(°)备注序号孔号孔深(mm)定位角度(°)仰俯角(°)水平角(°)备注16D1611000516.7044D436450-70-24.5072C12000202.8017D178335385045D446450-70-24.5073C22000202.8018D188335385046D456450-70-24.5074C32000-51.4019D197316263.4047D466450-70-24.5075C4200

24、0-51.4020D207316263.4048D473620-86-38.2076C530006133.7021D216795141.7049D483620-86-38.2077C63000-45-24.4022D226795141.7050D493620-86-38.2078C72000-213.8023D236942300透孔51D503620-86-38.2079C82000-213.8024D246942300透孔52D513620-86-38.2080X130000025D257024-5-2.80透孔53D523620-86-38.2081X230000026D267024-5-

25、2.80透孔54D533620-86-38.2082X330000027D277009-14-5.7055D546450-70-24.5083X430000028小计22753356小计16941784小计30000注：面向工作面，正值为仰角，负值为俯角。中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程3.4 冻结主要设计参数冻结主要设计参数详见表3-2。表3-2 冻结主要技术参数表序号参数名称单位数量备注1两隧道中心间距m12.43492两隧道中心标高m-12.109/-12.074左线隧道/右线隧道3冻土墙设计厚度m1.8喇叭口处1.6m4冻土墙平均温度-105冻土帷

26、幕交圈时间d18206积极冻结时间d457冻结孔个数个688冻结孔成孔控制间距m1.19冻结孔允许偏斜mm15010设计最低盐水温度-28-30冻结7天盐水温度达到20以下11单孔盐水流量m3/h512冻结管规格mm89×8低碳钢无缝钢管,丝扣连接13测温孔个8低碳钢无缝钢管,丝扣连接14测温孔深度m2/3浅孔/深孔15卸压孔个数个4兼作冻胀孔16冻结管总长度m467.4417冷冻排管长度m151.282材质同冻结管，89×8 18测温管长度m18材质同冻结管，32×319卸压管长度m12材质同冻结管，45×320冻结总需冷量104Kcal/h5.928

27、3工况条件21JYSLGF300型冷冻机台21台备用22施工工期d110打钻、冻结、掘砌4 制冷系统设计根据现场施工条件，冻结站拟建在南禅寺站负一层中板上，采用两根DN150管路与联络通道处冻结管形成盐水循环。冻结站冷却系统拟放在地面，采用两根DN150管路与冷冻机组形成清水循环。4.1 冷冻机的选择冻结需冷量的计算： Q=1.3.d.H.K式中：H冻结管总长度；d冻结管直径；K冻结管散热系数；经计算Q=59283Kcal/h根据计算选用JYSLGF300型螺杆机组1台，制冷量为114380 Kcal/h，其中1台备用。4.2 冻结系统辅助设备4.2.1盐水泵4台，其中IS200-200-31

28、5型2台，给冻结孔提供盐水，流量315m3/h，电机功率37kw，其中1台备用。其中IS200-200-250型2台，给冻结孔提供盐水，流量250m3/h，电机功率22kw，其中1台备用。4.2.2冷却水循环选用IS150-150-200型清水泵2台，流量200m3/h，电机功率15kw，其中1台备用。冷却塔选用NBL-100型2台。4.2.3 冻结管选用89×8mm，丝扣连接。冷冻排管选用45×5mm，20#低碳无缝钢管，5排布置，排管间距为500mm。4.2.4 测温孔管、卸压管选用32×3mm，20#低碳无缝钢管。4.2.5 供液管选用45×3mm

29、，20#低碳无缝钢管。4.2.6 盐水干管和集配液管选用165×4.5mm有缝钢管。盐水干管设置在左线隧道一侧，采用法兰连接。4.3 其它4.3.1 用电负荷：用电负荷约300kw/h。4.3.2 冷冻机油选用N46冷冻机油0.8T。4.3.3 制冷剂选用氟立昂R-22约0.8T，冷媒剂选用氯化钙溶液15T。5 冻结施工5.1 施工准备5.1.1 加工件工期较长，需开工前进行加工。具体加工件见表5-1。5.1.2 用钢管在出入端头井搭脚手架，作为连接隧道与地铁车站底层平台的便桥。5.1.3 若地面配电站离冻结站距离小于400m，可敷设2条5芯VV-120mm2动力电缆至冻结站；否则，

30、应敷设1条动力电缆，同时在车站负一层内安装SCB9-400KVA/10(6)/0.4，容量为400KVA的箱式变电站1台，满足冻结孔施工、冻结系统运转及开挖构筑施工供电。同时在隧道内敷设1条5芯VV-35mm2动力电缆至联络通道处，供钻孔施工和掘砌施工。施工所需380V电源由总包方提供至施工现场。低压供电系统按照三相五线制的要求实施。在掘砌期间，为防止长时间停电，冻结系统可采用双回路供电。5.1.4 在隧道内铺设2趟管路至施工工作面，用于冻结孔打钻及冻结运转供水和排污。5.1.5 用厚50mm的木板在联络通道处铺设施工场地，冻结孔施工时，按需要搭设施工脚手架。表5-1 主要加工件一览表序号加工

31、件名称单位数量备注1钻头组合套80含卸压孔4套2冻结管（兼作钻杆）m467.441m、1.5m钻杆3孔口管个804上堵头用接长杆m155堵头个806集配液管套17冻结管头部个72含4个透孔8清水箱个19盐水箱个110盐水干管m80011清水管m5012隧道预应力支架榀4使用型钢加工13联络通道防水门套15.2 冻结孔施工5.2.1 施工工序冻结孔施工工序为：定位、开孔孔口管安装孔口装置安装钻孔测量封闭孔底部打压试验。具体为： 定位开孔及孔口管安装：根据设计在隧道内用经纬仪定好各孔位置。根据孔位在砼管片和钢管片上定位开孔，分述如下：1) 砼管片上：首先注意孔位应避开砼管片内受力主筋，然后用开孔器

32、（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130mm，当开到深度280mm时停止取芯钻进，安装孔口管，孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，然后在孔口管的鱼鳞扣上缠上麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内二次开孔，开孔直径为108mm，一直将砼管片开穿，出现涌砂就及时关闭闸门。2) 钢管片上：在钢管片上焊好孔口管，在孔口管上接好闸阀和孔口装置，用钻机接上金钢石钻头，通过孔口装置，切割钢管片钻进。 孔口装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。详见图5-1。图5-1 孔口密封装置

33、图 钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上”阀门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开启度控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。钻机选用MD-60型锚杆钻机，钻机扭矩3000N·M，推力25KN。 封闭孔底部：用丝堵封闭好冻结孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。 打压试验：封闭好孔口，用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8Mpa时，停止打压，关闭阀门，观测压力的变化，30分钟内压力无变化为合格。5.2.

34、2 钻孔偏斜 冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。 冻结孔最大允许偏差150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。5.2.3 冻结孔钻进与冻结管设置 使用MD-60钻机1台，利用冻结管作钻杆，冻结管采用内衬箍坡口对接焊，确保其同心度和焊接强度，冻结管到达设计深度后密封头部。 钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏。下好冻结管后，进行冻结管长度的复测，然后再用经纬仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。 冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与管片之间的间隙。 在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。5.3 施工总体布置5.3.1 冻结站布

35、置与设备安装冻结站占地面积约180m2，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵以及箱式变电站、清水泵和冷却塔。其中冷冻机组、盐水箱、盐水泵和箱变拟放在南禅寺站北负一层中板上，清水箱、冷却塔和清水泵拟放在端头井上方地面。设备安装按设备使用说明书的要求进行。冷冻站平面布置图见图5-2。中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程图5-2 冷冻站平面布置图中铁十九局集团有限公司 三阳广场站南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程5.3.2 管路连接、保温与测试仪表管路用法兰连接，隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片斜坡上，以免影响隧道通行。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接

36、头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用橡塑材料保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液管与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。联络通道四周冻结管每两个串联成一组，其他冻结管每三个串联成一组，分别接入集配液管。在积极冻结和开挖构筑期间，冻结站对侧隧道要进行铺轨施工，冻结器头部安装应满足铺轨要求。清水和盐水系统连接完成后，先对清水系统和盐水系统加水进行试漏，然后对盐水系统进行打压，以保证盐水系统在低温下无渗漏，最后对制冷机组进行调试。考虑两侧隧道内管片的散热对冻结效果的影响，在冻结站侧和其对侧隧道管片内侧安装冷冻板

37、，加强冻结。在冻结壁附近隧道管片内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界外2m。保温层采用橡塑保温材料，保温层厚度为50mm，导热系数不大于0.04w/mk，保温层应密贴管片不留空隙。5.3.3 溶解氯化钙和机组充氟加油盐水（氯化钙溶液）比重为1.26，将系统管道内充满清水，盐水箱充至一半清水，在盐水箱内（加过滤装置）溶解氯化钙，开启盐水泵，边循环边化盐直至盐水浓度达到设计要求。机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再抽真空，加油充氟。5.4 积极冻结盐水降温按预计降温曲线进行，严禁直接把盐水降到低温进行循环。设计积极冻结时间为

38、45天(积极冻结时间可根据实际冻结效果进行调整)。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结7天盐水温度降至20以下；积极冻结15天盐水温度降至24以下，去、回路盐水温差不大于2；开挖时盐水温度降至28。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。预计盐水降温曲线如图5-3。图5-3 预计盐水降温曲线图在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度和强度，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度和强度后打探孔，确认冻土帷幕内土层基本无压力后再进行正式开挖。6 开挖与构筑6.1施工方案6.1.1 开挖方案联络通道开挖构筑施工占用一侧隧道，在联络通道开口处搭设工作平

39、台，利用隧道作为排渣及材料运输通道。在做好施工准备并经探孔确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，从冷冻站侧开口向对侧方向暗挖。工程作业采用风镐、铲及手镐相结合，人工出土，工作面排土用小型推土车，推到井口附近的专用排土箱内，用施工现场原有门吊吊至地面排出；工程用料，利用门吊吊至井下，用平板车及小型推土车运至工作面，砼原则上用商品混凝土，砼运输车运至井口通过溜灰管下至小型推土车送至工作面。6.1.2 支护方案采用两次支护方式。第一次支护为临时支护，采用钢支架加木背板，然后喷射混凝土。在第二次支护前，进行防水施工。第二次支护为永久支护，采用现浇钢筋混凝土。联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，

40、引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻土帷幕上，当冻土帷幕墙所承受的压力超过冻土强度时，冻土帷幕及冻结管会产生蠕变，为控制这种变形的发展，冻土开挖后要及时对冻结帷幕进行及时的支护，所以联络通道的临时支护既作为维护地层稳定，确保施工安全的一项重要技术措施，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。临时支护采用I16。“I”字钢加工成直腿拱形支架和矩形支架。钢拱架为封闭形式用于喇叭口及通道内的临时支护，为增加支架的稳定性，每道支架中部加有一根横撑，拱形支架排间距为0.500.55m，排间距最大不超过0.8m，相邻

41、支架间加有纵向拉杆，以增加整个支护体系的整体性和稳定性。为了控制支架间冻结帷幕的变形，减少冻结帷幕冷量损失，所有钢支撑架后用木背板密背，背板必须同冻结壁紧贴，尽量减少支护间隙，木背板不能松动，当支护间隙较大时，可增加背板厚度和木橛子，以提高支护效果。永久支护为结构设计中的钢筋砼结构，为减少砼施工接缝，联络通道侧墙开挖及临时支护完成后，一次连续进行浇筑。由于这种结构的特殊性，通道顶板内的砼浇筑较为困难，为提高砼施工质量，可采取分段浇筑的施工方式，必要时可采用喷浆机对浇筑空隙进行充填。通道支护及结构层施工时，在背板和冻土之间及防水层和结构层之间预埋注浆管，作最后充填注浆用。6.2 施工准备6.2.

42、1 三通一平 供水，将水管接送至施工场地，水量为15m3/h；排水，从联络通道到地铁车站区间利用排水管路，水泵设在联络通道附近隧道内，形成排水系统； 供电，将电接送至施工场地。 道路，能允许510t卡车进出施工场地，市内运输，必要时应提供通行证。工作井与联络通道之间采用手推车或翻斗车做水平运输用。 通讯：井上、井下通讯联系使用内部专用电话或安装远程视频监控系统。6.2.2 隧道内工作平台搭设按联络通道出口尺寸及施工需要，工作平台由上下两层平台和一斜坡道构成。在联络通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台，主要作为通道材料运输和推土车换向之用，面积约为2m×3.5m=7m2。在

43、联络通道运输侧，搭设斜坡道与中间平台相连接，斜坡道高端宽约3m，坡长约18m，坡度以方便推土车运输为原则可以适当调整。在中间平台的另一侧搭设材料设备平台，为节省材料，平台面可低于中间平台0.3m，面积约6m2。平台可用16#槽钢，槽钢经倒角后搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。6.2.3 临时支护金属支撑架喇叭口、通道内为拱形金属支撑架结构，结构及分段加工尺寸详见结构设计图纸。6.2.4 金属管片接缝焊接将联络通道口部的金属管片之间（欲拉开的管片除外）接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好，以提高其整体性。焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。焊接时，划分区域，采取对称方式

44、焊接，以防止应力集中，引起钢管片变形。焊接材料选E4303型结构钢焊条，用手工电弧焊焊接。6.2.5 预应力支架安装 在积极冻结和开挖构筑期间，冷冻站对侧隧道内要进行铺轨施工，冷冻站侧隧道内安装普通预应力支架，冷冻站对侧隧道在冻结期间进行铺轨施工，在掘砌期间冷冻站对侧隧道内有轨道车通行，拟安装特殊预应力支架。为防止碰破冻结管，预应力支架可在进行冻结之前安装。联络通道处铺轨施工节点工期与钻孔、冻结和掘砌工期，有待铺轨单位给予确认。预应力支架具体布置见图6-1。 其中冷冻站侧隧道内共设2榀预应力支架，冷冻站对侧隧道内安装能通轨道车的预应力支架，共设4榀。预应力支架安装方法：在区间隧道冷冻站侧和其对

45、侧联络通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2m，并在联络通道两端沿隧道方向对称布置，预应力支架加工及制作详见设计图纸。施加预应力时每个千斤顶要同时慢慢平稳加压，每个千斤顶以压实支撑点为宜。注意事项：架设时要有专人负责指挥，拼装时螺栓必须拧紧，高处千斤顶应固定在主架上，防止脱落。要定期检查千斤顶压力情况，发现松动等异常情况要及时处理。 预应力支架安装偏离隧道管片环缝处截面不大于20mm。 安装好预应力支架后顶实千斤顶，但每个千斤顶的顶力不得大于100KN，且各个千斤顶的顶力要基本均匀。 根据实测隧道收敛变形子调整各个千斤顶的顶力，收敛大的部位要求千斤顶力大，不收敛的部位千斤顶不加力，隧道收敛达到

46、报警值10mm时，千斤顶顶力达到设计最大值500KN。 千斤顶前部放置250mm×250mmm见方、12mm厚钢板，以增大其受力面积。图6-1 预应力支架布置平、立面图6.2.6 排水系统从联络通道附近隧道到地铁车站区间布置一条排水管路，水泵设在联络通道附近一侧隧道内，形成排水系统，以保证冷冻排管及去回路头部无明水汇集。6.2.7 设备及材料的进场与验收设备及材料进场后，要向监理报验。设备进场要提供合格证和出厂质量保证书以及相应的检验报告；原材料进场按规范要求见证取样并进行试验。6.2.8 防护门的安装 通道防护门在积极冻结期间安装。防护门结构详见设计图纸。 在开挖侧隧道联络通道预留

47、洞口上安装应急防护门。并配备风量不小于6m3/min的空压机给防护门供气。 防护门开关应便于人工操作，且不影响施工。紧固螺栓、风管及连接件、扳手等配件及操作工具应准备到位。 通道防护门耐压设计值为0.30Mpa，安装好防护门后进行气密性试验，要求在不停空压机时试验气压能保持在0.22Mpa。 挖通水平通道后即可拆除通道防护门。6.3 开挖通过对测温孔、测压孔和卸压孔的实测数据分析，判定冻结帷幕达到设计的强度和厚度后，开始进行开挖。开挖前对联络通道的中线进行放样，开挖过程中以中线为准进行开挖。6.4 施工方法6.4.1 开挖顺序根据工程结构特点，拉开钢管片以后，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进

48、行，其施工顺序如图6-2所示。图6-2 联络通道开挖顺序图6.4.2 开管片在施工必需的准备工作做好后，根据冻结壁的厚度和强度及探孔情况，可先拆除一片钢管片，观测工作面情况，认为可行后，拆除剩余钢管片。具体方法：开管片时，准备2台32t千斤顶，5t、10t和2t手拉葫芦各一个。两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根横梁同钢管片直接相连，通过顶推横梁向外推拉钢管片，5t、10t葫芦作为主拉拔管片用，一端钩住欲拆管片，一端套挂在对面隧道管片上，水平方向加力向外（隧道内）拉拔管片。2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上，一端钩住欲拆管片，以防管片拉出时突然砸落在工作平台上。具体操作如图6-3所示：图 6-

49、3 开钢管片示意图在用千斤顶及5t葫芦拉拔期间要注意观察管片外移情况，并随时注意调整2t葫芦拉紧程度和方向。因管片锈蚀而拉出困难时，应用大锤锤振管片，减轻拔出应力。拆除顺序如图6-4（先拉一号，接着拉二、三、四号，待通道贯通后再拉五、六号）。图6-4 钢管片拆除顺序图6.4.3通道施工 开挖钢管片拆除后即可正式开挖。由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结帷幕承载能力大，因而开挖时可以采用全断面一次开挖，开挖步距为0.6m。挖出的土方装入推土车，经隧道运到提升井后提至地面，再用汽车运出。在开挖过程中应及时进行收敛变形监测，以便及时调整支护方式和结构，并且注意冻结管的位置，以防风动工具打破冻结

50、管。若发生打破冻结管，应及时通知冻结站人员，关闭阀门，补焊冻结管。 临时支护联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻土帷幕上，当冻土帷幕墙所承受的压力超过冻土强度时，冻土帷幕及冻结管会产生蠕变，为控制这种变形的发展，冻土开挖后就要及时对冻结帷幕进行及时的支护，所以联络通道的临时支护即作为维护地层稳定，确保施工安全的一项重要技术措施，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。临时支护采用型钢支架、木背板加喷射混凝土进行支护。支架间距为0.5m，为增加支架的稳定性，相临

51、两排支架间必须用支撑杆相互连接。所有支架间冻土体全用木板背实背紧，少量空隙用水泥砂浆充填严实。通道临时支护见示意图6-5所示。临时支护中预埋注浆管：设35个，通道底部、直墙下部约按1.50m间距布设。压浆管选用DN40的焊接管，顶端接管箍，并用丝堵封闭。图 6-5 通道临时支护结构示意图 喷射混凝土临时支架及木背板安装完毕后即可喷射砼。由于受喷面为木质结构，不利喷射物集结，因此在施工前用金属网挂焊于金属支架上。另在金属支架适当位置焊接若干短钢筋，控制喷射砼厚度。喷射混凝土强度等级为C25，厚度不小于250mm，喷射砼施工按锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）要求进行。支护层厚度为250mm，一次不易成型分三次喷射。前两次喷射厚度分别为100mm，第三次喷射找平，应在前次喷射砼初凝后方可进行下一次次喷射。喷射时应注