旁通道冻结方案

1、工程概况1.1工程内容本区间设旁通道及泵站，位于上下行线里程为SK10+160.800XK10+149.78&上、下行线隧道中心的距离约为13.5m。旁通道为直墙圆弧拱结构，轴向基本与左右线隧道正交，集水井为矩形结构，参见图1。旁通道和集水井均采用两次衬砌，其中初衬厚度为200mm,旁通道及泵站图1旁通道结构示意图通道墙、拱和集水井内衬厚度为400mm,旁通道底板和通道与隧道连接处（喇叭口）内衬厚度为1000mm。通道的开挖轮廓高约4.23m,宽3.2m,局部（喇叭口处）高4.83m,宽4.4m；集水井开挖轮廓长4.7m,宽3.2m,深2.2m。旁通道设计采用矿山法暗挖施工，并要求开挖前在隧道

2、内对旁通道周围地层进行冻结加固。本方案包括旁通道的地层冻结加固和开挖构筑施工等内容。按过去设计旁通道地层加固体积约为2100m3,挖掘土方和浇注混凝土体积分别为220m3和120m3。1-2施工条件本区间旁通道位置隧道中心标高为-17.383m,地面标高为+3.99m。根据该旁通道附近Q12G10号钻孔地质柱状图，自上而下地层分布为：杂填土，层厚约2.5m,层底标高1.49m；2褐黄一灰黄色粉质粘土，层厚约0.7m,层底标高0.79m；3灰色粘质粉土，层厚约4.4m,层底标高-3.61m；灰色砂质粉土，层厚约7.6m,层底标M-11.21m；灰色淤泥质粘土，层厚约3m,层底层底标高-14.21

3、m；一灰色粘土，层厚约2.8m,层底层底标高-17.01m;灰色粉质粘土，层厚约4.7m,层底层底标高-21.71m;暗绿-草黄-灰绿色粉质粘土，层厚约3.3m,层底层底标高-25.01m;草黄-灰色砂质粉土，层厚约6m,层底层底标高-31.01m;旁通道施工范围内土层主要为灰色粘土和2灰色粉质粘土。根据类似土层的试验资料，地层具有孔隙比大、含水丰富、承载力低、容易压缩和在动力作用下易流变的特点，开挖后天然土体本身难以自稳。因此，在施工旁通道时必须对施工影响范围内的土体进行稳妥、可靠的加固处理。1-3施工工法根据上述施工条件，并结合地铁二号线旁通道施工经验，经充分技术、经济比较，拟采用“隧道内

4、水平冻结加固土体，隧道内开挖构筑”的全隧道内施工方案，即：在隧道内采用冻结法加固地层，使旁通道外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后在冻土帷幕中采用矿山法进行通道及集水井的开挖构筑施工。用冻结法加固地层的突出优点是：施工不占用地面，冻结和开挖引起的地表沉降容易控制在规范要求之内，冻土帷幕均匀性好且预隧道管片结合严密，尤其适合于流砂地层的加固与封水。施工方案技术要点由于该旁通道所处地层比较复杂，在地层冻结施工中必须采取切实可靠的技术措施，以确保旁通道施工和地面建、构筑物和交通安全。根据国内、外最新研究成果和施工经验，尤其是本公司在地铁二号线、延长线旁通道的施工经验与教训，提出以下施工

5、技术要点：冻土帷幕的关键点在其拱部，为此，在旁通道顶部设两排冻结孔，以加大冻土帷幕拱部厚度，并使旁通道顶部的一排冻结孔穿越对面隧道顶部管片，确保冻土帷幕拱部与隧道管片间的有足够大的接触面积；为了确保冻土帷幕强度和稳定性，在具体结构设计时，选择比较安全的平面弹性计算模型，在工艺设计时，取较大的备用系数，即实际加固范围要比结构设计的大。根据上海地铁二号线旁通道和杨家渡220kV电缆隧道顶管出洞地层冻结施工经验，由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会严重影响隧道管片附近土层的冻结速度和冻结强度，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。为此，本方案设计采用在对面隧道管片内侧敷设冷板和保温层的措施

6、，以确保冻土帷幕不存在影响安全的薄弱环节。用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。冻结孔开孔前，在布孔范围内打若干小口径钻孔，探测地层稳定情况。如发现砂层，先进行水泥一水玻璃双液壁后注浆，以提高孔口附近地层的稳定性，然后再钻进冻结孔。每个钻孔都设孔口管，并安装钻孔密封装置，以防钻进时大量出泥、出水。冻结施工结束后，孔口管管口焊上钢板，以免工程结束后钻孔孔口漏水。为了杜绝在粉土层中施工冻结孔时容易钻孔出泥的问题，采用煤炭科学研究总院研制强力水平孔钻机，实现无水钻进。加强冻结过程检测。在冻土帷幕内布置测温孔和压力释放与观测孔，以便正确测定冻土帷幕厚度和判断冻土帷幕是否交圈。对侧隧道管片附近土层的冻

7、结情况将成为控制整个冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周安装测温孔，以全面监测冻土帷幕的形成过程。采取在对侧隧道管片内侧敷设冷管和保温层、减小冻结孔与对侧隧道管片的距离和迅速降低冻结盐水温度等措施，以加快管片附近土层的冻结速度，并设泄压孔，以减小土层冻胀及其对隧道的影响。在旁通道衬砌中预埋压浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。注浆应配合冻土帷幕融化过程进行，开始可注粘土水泥浆。为节省地面空间，将制冷站设在旁通道附近隧道内，这样也可避免长距离输送盐水造成的冷量损失。由于冻土的蠕变性很好，冻土帷幕在破坏前必然有一个较大的蠕变过程，可以通过检查开挖过程中的冻土帷幕变形情况判断其安全

8、性。为此，在开挖过程中必须及时进行冻土帷幕变形和温度观测，如遇冻土帷幕有明显变形，立即用钢支架背板支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结，或在薄弱处冻土帷幕表面，喷洒低温氮气。由于旁通道的开挖和临时支护施工时间很短，一般不多于7天，比冻土帷幕的化冻时间要短得多，根据矿山井筒冻结工程实践，由于偶然停冻对开挖安全不会产生大的影响。但是，为了进一步提高施工安全性，还将采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械；安装足够的备用设备；加强停冻时的冻土帷幕监测，在冻土帷幕表面喷洒低温氮气，避免冻土帷幕化冻；尽快施工衬砌，必要时用堆土法封闭开挖工作面。(详见附图一01隧道预应力支撑结构图)在整个施工过程中，严密监

9、测地面和隧道变形，确保地面建筑和隧道安全。地层冻结施工3-1冻土帷幕厚度设计据试算与工程成功经验取，旁通道冻土帷幕的有效厚度为1.4m,冻土帷幕的受力计算模型见图2,模型的宽度为6m,高度为7mo冻土帷幕顶面所受土压力按上覆土体重量计算，侧面土压力按侧压系数0.7计算。覆土厚度取14m,土的平均重度取18.5kN/m3o地面超载20kNo3.1.1旁通道冻土帷幕顶面土压力p=18.5W/W3x14m+20W=0.219MPa3.1.2旁通道冻土帷幕侧面土压力p=(lS.5kN/m3x14m+2QkN)x0.7=Q.195MPasip=(18.5EN/加3x21m+20W)x0.7=Q.2S6M

10、Pa加右限元法进行冻土帷幕的受力与变形计算，其有限元计算模型见图4(a)。设计取冻土的弹性模量和泊松比分别为150MPa和0.3,冻土强度指标(平均温度-10C)为：抗折强度1.5MPa(试验极限抗折强度2.83.0MPa),抗压强度为5.0MPa,抗剪强度为1.8MPao强度检验计算结果见图4(b)(f)和表1。从表中可以看出，冻土帷幕的总体承载能力是足够的。计算显示在冻土帷幕内侧角部存在应力集中，但是范围很小(RSYS=0PowerGraphiesEFACETlAVRES=Nat=.023718=-.021864=.001879-.021864-.019225-.016587-.01394

11、9-.011311-.008673-.006035-.003397-.759E-03.001879ANSYS5.6.2APR17200214:58:28ELEMENTSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1SX(NOAVGJRSYS=0PowerGraphiesEFACET=1=.023718=-2.105=.185481-2.105-1.85-1.596-1.341-1.087-.83238-.577915-.323449-.068984.185481咙吕口吕(c)Uy分布(d)a%分布IIANSYS5.6.2APR17200214:59:51ELEMENTSOLUTIONSTEP

12、=1SUB=1TINE=1SY(NOAVGJRSYS=0PowerGraphicsEFACET=1=.023713=-2.231=.144099-2.231-1.967-1.703-1.439-1.175-.911372-.647504-.383636-.119769.144099HBIriAMSYS5.6.2APR17200215:00:40ELEMENTSOLUTIOMSTEP=1SUB=1TIME=1SSY(NOAVGJRSYS=0PowerGraphiesEFACET=1DMZ=.023718SMN=-.898099SMZ=.898099-.898099-.698522-.498944

13、-.299366-.99789.099789.299366.498944.698522.898099(e)o分布(f)T分布/y，xy图4冻土帷幕的有限元分析模型及分析结果表1冻土帷幕应力、位移计算值及安全系数指标抗压MPa抗剪MPa位移mm 位置墙内侧墙外侧拱内侧拱外侧角部拱部墙中部计算值-0.0171.4100.7800.4512.2310.8982221强度指标1.55.05.05.05.01.8安全系数883.546.41112.162.0备注受拉应力集中应力集中未减去初始位移所以，在施工中是允许的。集水井尺寸较小，并且内部是冻实的，其承载安全系数更大。3-2冻结孔布置和冻土帷幕形成预

14、计地层冻结加固范围确定首先须满足以下基本要求：一是围护开挖区，确保开挖和支护施工能安全顺利地进行，主要是要保证冻土帷幕有足够的强度，也就实际冻土帷幕的有效厚度要达到设计厚度；其次，还要便于隧道开挖和支护,降低施工费用，缩短施工工期。为此，确定在一条隧道施工冻结孔，加固通道周围土层的冻结孔沿通道四周布置，基本呈水平，加固泵站土层的冻结孔成向下倾斜状。冻结孔控制间距为1000mm。根据设计冻结孔间距、冻结温度和盐水流量估算，冻土帷幕交圈时间为2025天，冻土帷幕达到设计厚度时间分别为30天(根据过去旁通道冻结施工监测结果，冻土帷幕的总厚度可达1.8m)o冻土帷幕形成参见附图一02冻结孔布置立面透视

15、图、附图一03冻结孔布置和附图一04冻土帷幕交圈预计图。3-3其它冻结施工设计参数设计最低盐水温度为-26-30C,并要求冻结7天盐水温度达到-20C。维护冻结盐水温度一般不高于-20Co冻土帷幕平均温度不高于-10Co冻结孔单孔盐水流量为710m3/ho冻结管外径为95mm。冻结管散热系数取300kcalh-im-2,冷量损耗取20%,计算旁通道的冻结管长度和冻结总需冷量为：710m和76300kcal/h.设测温孔10个，深度312m；泄压孔2个，深度37m。冻结施工设计参数详见表3。3.4施工流程与施工工艺表3主要冻结施工参数一览表序号参数名称单位数量备注1地层加固体积m21002冻土墙

16、设计厚度m1.43冻土墙平均温度C-10取冻土抗折、抗剪和抗压强度分别为1.5MPa、1.8MPa和5MPa4冻土帷幕交圈时间天20从开冻至可以打开通道口5积极冻结时间天306冻结孔个数个647冻结孔成孔控制间距m1.08冻结孔允许偏斜%19设计最低盐水温度C-26-30冻结7天盐水温度达-20C以下10维护冻结盐水温度C三-2011单孔盐水流量ms/h710 12冻结管规格mmv95X8低碳钢无缝钢管13测温孔个10管材同冻结管14测温孔深度m31215卸压孔个数个216卸压孔深度m3717冻结孔总长度m710包括冻结孔、测温孔、泄压孔18冻结总需冷量kcal/h76300工况条件3.4.1

17、施工流程冻结施工流程见图5。冻结施工流程图5冻结施工流程图3.4.2施工准备要求提前供电到旁通道施工场地附近，并清理隧道及施工场地，保证施工通行顺畅。在隧道内铺设两趟3”钢管至旁通道施工工作面，用于冻结孔打钻供水、 排污和冻结时的供、排水。在旁通道施工工作面安装排污泵和排水泵各一台。在端头井中安装流量40m3/h潜水泵1台，在施工工作面安装流量40m3/h的排污泵1台。安装两台7.5kw的轴流风机，用于隧道通风。安装钻孔施工平台。在旁通道施工工作面两端砌高约0.5m的泥浆挡墙，以免冻结孔钻进时泥浆四溢影响隧道内施工环境整洁。用脚手架管搭建长约20m的冻结设备安装平台，上铺厚6cm、长23m的木

18、板。施工设备进场。由于隧道内交通不便，受施工的影响大，应合理安排施工设备运抵安装地点的时间顺序。移交施工坐标点和钻孔定位。3.4.3冻结孔施工冻结管、测温管、卸压管和供液管规格冻结管选用的巾95X8mm低碳无缝钢管，单根管材长度以11.5m为宜,采用螺纹连接。测温管和泄压管管材同冻结管。供液管采用62X6mm增强聚乙烯塑料管或1.5”焊接钢管。打钻设备选型选用MKD-5S型钻机，其主要技术性能参数为：输出扭矩：给进及起拔力:钻孔最大直径:最大行程：2000kNm117/78kN0150mm480mm选用BW-200/50泥浆泵一台，流量为200l/mino钻机和泥浆泵总功率为48kWo用冻结管

19、作钻杆。一般土层采用三叶刮刀钻头钻进，钻头直径100mm。钻头后面连接逆止和丝堵部件。冻结孔质量要求根据施工基准点，按冻结孔施工图布置冻结孔。孔位偏差不应大于100mm。冻结孔孔径为100mm。冻结孔钻进深度不应小于设计值，不大于设计0.5m,或者以钻头碰到对侧隧道管片为准。钻孔偏斜应控制在1%以内。成孔最大间距不大于1.0mo采用经纬仪灯光测斜。冻结孔开孔在冻结孔布孔范围内用038mm小口径钻孔检查地层稳定性，如有涌水、冒砂现象，则需进行双液壁后注浆。管片上冻结孔开孔140mm金刚石取芯钻。每个钻孔安装孔口管，孔口管用巾140X6mm无缝钢管加工，孔口管头部车250mm长的鱼鳞扣，安装时在鱼

20、鳞扣外面缠绕麻丝并涂抹锚固密封胶。钻进时，在孔口管尾端连接孔口密封装置。冻结孔钻进与冻结器安装按冻结孔设计方位要求固定钻机。用冻结管作钻杆。冻结管丝扣要补焊。对穿孔施工要采用专用钻头。钻头刚碰到对侧隧道管片时，要控制钻进压力。快钻透管片前，要减小泥浆循环量并控制钻进速度。钻透管片后，要迅速密封冻结管与隧道管片的间隙。为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。钻进前2m时，要反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并用精密罗盘或经纬仪检测偏斜无问题后方可继续钻进。冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。下好冻结管后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度。冻结管长度和偏斜合格后安装底部密封丝堵，并进行打压试

21、漏。冻结孔试漏压力控制在0.7I.OMPa之间，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。对于上仰的冻结孔，可以安装供液管后再打压,或者适当延长稳压时间。冻结管安装完毕后，截去露出隧道管片的孔口管，并用堵漏材料密封冻结管与孔口管的间隙。测温孔施工方法与冻结管相同。在冻结管内下入供液管。供液管底端连接0.2m长的支架。然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。3.4.4冻结制冷系统安装冻结制冷设备选型与管路设计1）选用YSLGF-300型冷冻机组1套,当盐水温度为-26C,冷却水温度26C时，其最大制冷量约为86000kcal/ho冷冻机组电机总功率为102kw。2）选用200S42A盐水循环泵2台（其中1台

22、备用），流量198ms/h,扬程43m,电机功率37kWo3）选用IS125-100-250冷却水循环泵1台，流量100ms/h,扬程20m,电机总功率11kw；DBNL3-50型冷却塔2台，电机总功率6kw。4）设盐水箱一个，容积6m3。5）盐水干管和集配液管均选用*159X5mm无缝钢管或6”焊管，集、配液管与羊角连接选用1.5”高压胶管。6）冷却水管用5”焊管。7）冷冻板用1.5”管加工。8）在冷冻机进出水管上安装温度传感器，在去、回路盐水管路上安装压力、温度传感器和控制阀门。在盐水管出口安装流量计。在盐水箱安装液面传感器。9）在配液圈与冻结器之间安装阀门二个，以便控制冻结器盐水流量。1

23、0）在盐水管路的高处安装放气阀。11）在去路盐水干管上安装单向阀。12）盐水和清水管路耐压分别为0.7MPa和0.3MPa。13）冻结施工冷却水用量为15ms/h,最大总用电量约171kWo参见：附图一05冻结站布置与冻结系统简图。14）其它（1）冷冻机油：选用N40冷冻机油。（2）制冷剂：选用R22制冷剂。（3）冷媒剂：用氯化钙溶液作为冷冻循环盐水。盐水比重为1.2601.265。（2）冻结站布置与设备安装冻结站设在旁通道附近隧道内。站内设备主要包括配电柜、冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及清水池等。设备安装按设备使用说明书的要求进行。（3）管路连接、保温与测试仪表安装盐水和冷却水管

24、路用法兰连接，并用管架架设在施工平台上或隧道管片上。 盐水管路要离地面安装，避免浸水和高低起伏。回路盐水干管上要做“Q字形弯起。盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温，保温层厚度为50mm,保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，旁通道四周的主冻结孔每两个一串联，其它冻结孔每三个一串联，串联尽量应间隔进行。在对侧隧洞管片内侧冻结加固范围内敷设冷冻板，敷设方法为用膨胀螺栓和压板直接固定在管片上。冷冻板与穿透冻结孔之间用胶管连接。在上铺设5cm厚的聚苯乙料烯泡沫塑保温板。冷冻机组的蒸发器及低温管路保温用软质炮沫塑料。盐水箱、盐水干管和冷冻板表面用50mm厚的聚苯乙烯泡沫

25、板保温。温度计、压力表和流量计安装要按有关规范进行。溶解氯化钙和机组充氟加油先在盐水箱内注入约1/4的清水，然后开泵循环并逐步加入固体氯化钙，直至盐水浓度达到设计要求。溶解氯化钙时要除去杂质。盐水箱内的盐水不能灌得太满，以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。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，再充氟加油。3.4.5积极冻结与维护冻结冻结系统试运转与积极冻结设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设计要求的技术参数条件下运行。在冻结过程中，定时检测盐水温度、盐水

26、流量和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。要求一周内盐水温度降至-20C以下。探孔与维护冻结实测冻土帷幕温度和厚度达到设计值后，打开泄压孔确认无泥水涌出，并安装好防水门后，方可打开通联络道预留口的钢管片。掘进过程中，根据暴露冻土帷幕的稳定性，可进入维护冻结,但盐水温度不宜高于-20Co旁通道开挖期间，要在施工场地附近准备3罐液氮。停止冻结浇筑完混凝土内衬后即可停止冻结，并进行自然解冻。冻结孔密封截去露出隧道管片的孔口管和冻结管，然后在孔口管管口焊接8mm厚的钢板。4.开挖与构筑施工方案4.1施工流程经探孔确认冻土帷幕已交圈并达到设计厚度后即可进行旁通道

27、的开挖预构筑施工。开挖构筑施工在冻结施工同一条隧道内进行。开挖构筑施工流程为：积极冻结运转同时进行开挖构筑施工准备一钢管片接缝焊接一隧道预应力支撑安装一探孔试挖，打开洞口钢管片一通道掘进与临时支撑一喷射混凝土找平一施工防水层一通道钢筋混凝土内衬施工一集水井开挖与临时支撑一集水井钢筋混凝土内衬施工一停止冻结，冻结孔封孔一壁后充填注浆。4.2开挖方式旁通道开挖掘进是根据工程结构特点，采取分区分层方式进行施工,施工顺序如图6所示。图6旁通道开挖顺序图开挖采用短段掘砌技术，开挖步距控制在0.30.5m,两端喇叭口处断面较大，为减轻开挖对隧道变形的影响，开挖步距控制在0.3m。由于冻土强度高,韧性好，普

28、通手镐无法施工，需采用风镐掘进。为了提高掘进效率，加快施工 进度，缩短冻土暴露时间，风镐尖需做特殊处理。另外，在冻土中掘进，环境温度在GC以下，输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰，影响风镐的正常工作,每个掘进班配备56把风镐，以避免风镐不能正常工作而影响施工进度。在掘进施工中根据揭露土体的加固效果及施工监测信息，及时调整开挖步距和支护强度，确保安全施工。在开挖过程中，还要及时对暴露的冻土墙进行保温。4.3支护方式采用两次支护方式。第一次支护（初衬）建议采用预应力钢支架加木背板。第二次支护（内衬）采用现浇钢筋混凝土。初衬与内衬之间铺设防水卷材并进行壁间注浆。4.3.1临时支护旁通道泵站开挖后，地层

29、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，使冻土帷幕墙产生变形。为控制这种变形，冻土开挖后就要及时对冻结壁进行支护。此外及时支护对于防止冻土帷幕内侧局部融冻和片帮也是必须的。所以旁通道的临时支护既作维护地层稳定、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。经过力学计算，确定旁通道临时支护的结构形式如图7所示。通道支撑为直腿圆拱封闭框架，除拱部用18#槽钢外，其他用18#工字钢。为增加支架的稳定性，每道支架中部加有一根横撑，拱形支架的间排距与通道的开

30、挖步距相对应为0.30.5m,相邻支架间加设纵向拉杆，以增加整个支护体系的整体性和稳定性。集水井支护用矩形钢支架，也用18#工字钢制作，支架间距为0.5m,上下两排支架间由8根拉杆相互连接。必要时，在支撑框架内可增设横向支撑或支柱加强，以增加支架的整体稳定性及抗变形能力。钢支撑与冻土之间加木背板，木背板厚度为5cm,木背板后充填10cm厚的50#水泥砂浆。水逓砂浆木晋板禮钢或工字舉喷射混蕩土200(b)集水井50100图7初衬及临时支护结构图临时支护采用18#工字钢加工成的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

31、支架的间排距与通道的开挖步距相对应为0.30.5m,相邻支架间加设纵向拉杆，以增加整个支护体系的整体性和稳定性。集水井支护用矩形钢支架，支架间距为0.5m,上下两排支架间由8根拉杆相互连接。必要时增设十字形横向支撑，以增加支架整体的稳定性及抗变形能力。钢支撑与冻土之间加木背板，木背板厚度为5cm,木背板后充填10cm厚的50#水泥砂浆。4.3.2永久支护永久支护（衬砌）为钢筋混凝土结构。为减少混凝土施工接缝，旁通道开挖及临时支护完成后，一次连续浇筑。由于结构的特殊性，通道顶板内的混凝土浇筑较为困难，为提高结构施工质量，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。施工完通道结

32、构后开挖集水井，集水井开挖到设计深度后先浇筑集水井底板，然后一次完成集水井的钢筋混凝土浇筑施工。 4.4施工准备4.4.1水、电和场地供水：将水管接送地面混凝图土搅拌场地，水量为5m3/ho供电：隧道内用冻结供电线路供电，用电量约50kw；工作井提升机用电约7kWo道路：允许510t卡车进出施工场地，市内运输必要时办理通行证。在端头井附近提供200m2左右场地，用于施工材料和渣土存放。4.4.2端头井提升架如图8所示，主体井架为三角形井架，井架由三根158X8无缝管及16#槽钢制作而成，卷扬机提升能力为2t,支架脚部及卷扬机基础为混凝土结构，用预埋螺栓固定，最大提升能力2t,主要用作排趟、上下

33、材料井架平台(端头井井盖)由25#槽钢、18#工字钢梁与60mm厚木板搭拼而成，重物通行口由活动门封盖，井盖只在吊桶通过时才打开，随后立即关闭，以防杂物坠落伤人。4.4.3隧道内工作平台搭设按旁通道出口尺寸及施工需要，工作平台由上下两层平台和一个斜坡道构成。在旁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手推车换向之用，面积约为2mX3.5m=7m2O在旁通道运输侧，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,坡度以方便手推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,面积为4.5mX8=36

34、m2o平台梁用长4.5m,间距为2m的16#槽钢,直接搭在混凝土管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。4.4.4金属管片接缝焊接将旁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。4.4.5隧道预应力支撑安装开挖施工喇叭口之前，需在通道开口处隧道中设置简易预应力隧道支架，以减轻旁通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。在上下行线隧道旁通道口两侧各架两櫛，两櫛钢支架间距2.0m,在旁通道两侧沿隧道方向对称布置，两櫛支架间用67X67等边角钢搭焊组合。架设时要有专人负责指挥，拼装时螺栓必须拧紧，每櫛支

35、架有7个支点，由六个32t螺旋式千斤顶提供预应力，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。高处千斤顶应系在主架上，防止脱落。要定期检查千斤顶压力情况，发现卸压或漏油等情况要及时处理。4.4.6通风排水系统利用冻结通风与排水系统。4.5开管片加固土体强度达到设计要求及准备工作就绪后即可打开钢管片。钢管片可以用千斤顶及手拉葫芦拉开。开管片时，准备2台32t千斤顶，5t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

36、）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。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。因管片锈蚀拉出困难时，应用大锤锤振管片，减小拔出拉力。4.6开挖构筑施工4.6.1土方开挖土方开挖是按照前面提到的施工工序进行。由于土体采取冻结法加固，冻土强度较高（46Mpa）,冻结壁承载能力大，因而开挖时（除喇叭口侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，开挖步距视土体加固情况，一般控制在0.5m。人工开挖的工具根据土体强度，可用风镐或手镐。由于通道中冻土温度较低，风镐中空气中的水凝结成冰屑经常积集在管子的

37、接头或进风口处，堵塞管路。这就要采取措施，一方面把风管悬吊起来，另外每隔12小时向风管内注入酒精，防止冰屑的出现，保证施工的顺利进行。开挖断面严格按照施工图进行，尽量避免超挖。喇叭口处考虑到断面较大，而且一端冻结管分布较为密集，另一端冻土强度相对较弱，该处采取分断面开挖，缩短支护时间。4.6.2临时支护土方开挖过程中，要对暴露段的土体及时施加临时支护，它一方面对冻结壁起到保温和隔热的作用，另一方面能承受冻土压力和控制冻结壁的位移。临时支护采用型钢支架，外侧挂钢丝网，钢丝网搭接不小于15cm,并16#铁丝扎紧。型钢支架为全封闭支护结构，为防止通道底板底鼓，支架加有底梁。支架间距为0.30.5m,

38、为增加支架的稳定性，相临两排支架间必须用支撑杆相互连接。集水井的临时型钢支架为矩形且上下支架间用16园钢吊挂，支架间距为0.5m。立好金属支架后施工20cm喷射混凝土。喷射混凝土应分层施工，每层厚度不大于5cmo如采用钢支撑加木背板的临时支护方式，则在钢支撑厚加木背板，并用木楔楔紧。开挖结束并架好钢支撑后，按设计要求施工喷射混凝土层找平以便铺设防水层。在开挖和临时支护过程中，根据冻结壁位移监测情况，调整开挖步距和支o护强度，以确保施工安全。4.6.3永久支护永久支护为400mm厚的钢筋混凝土结构。为安全起见，在通道混凝土结构浇筑完成后，再施工集水井。以下为混凝土浇筑施工工序。止水带施工：喇叭口

39、部位全部刷扩至设计尺寸，临时支护完成后，即可进行止水带施工。止水带是用粘接剂沿着临时支护断面内侧直接粘到隧道管片上，粘接前必须对管片采用特殊溶剂进行清洗，止水带一定要粘牢，不能留有空隙。防水层施工：按设计要求选择防水材料和铺设工艺。钢筋绑扎：钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎，钢筋搭接部分应调直理顺，绑扎牢固，搭接部分长度应符合设计要求，在结构混凝土与钢管片接触部位应按规定焊接锚筋，且纵筋与钢管片搭接处应采用T形焊接。立模板：模板选用钢模，模板就位前，应在模板上均匀涂刷脱模剂，按结构特征顺序安装模板，并检查模板的垂直度、水平度、标高以及钢筋保护层的厚度。校正合格后，将模板固定。4.6.4浇

40、筑混凝土浇筑混凝土：按照混凝土设计强度，进行混凝土配比试验。混凝土搅拌应严格按试验配比进行搅拌(由于集水井处混凝土入模温度较低，应在搅拌时按水泥掺量的4%掺入PH型防冻剂)，搅拌好的混凝土由溜灰管输入端头井下手推车或直接装手推车提放井下，推至工作面用人工法将混凝土送入支好的模板内并用插入式振捣棒反复均匀振捣。每次搅拌的混凝土用试模制成标准试块，现场用于检测混凝土强度及抗渗性。浇灌混凝土时埋设注浆管。4.6.5壁后注浆壁后注浆：浆液为水泥一水玻璃或聚胺脂。注浆时间应在壁间结冰前，浇灌混凝土7天后。注浆时应观察周围注浆孔或缝隙的冒浆情况，确保壁间充填密实。5.施工进度及资源配置计划5-1施工进度计

41、划第二条隧道推过旁通道位置即可进行施工进场，施工准备期5天，冻结孔施工工期为15d,同时进行冻结站安装。待钻机撤离作业场地后再进行冻结器与盐水干管间的集、配液管路连接，然后进行积极冻结。集、配液管路连接约需3d时间。溶解氯化钙和试运转工期2d。积极冻结工期30d。开挖和结构施工工期为30d,同时进行维护冻结。从开始钻进冻结孔到冻结施工结束总工期为80do另外，在结构施工结束后1个月内进行冻结系统拆除和地层融沉补偿注浆。两个区间旁通道及泵站的施工工期安排相同。5.2劳动力配备计划每个旁通道施工的劳动力配备计划见“劳动力配备计划表”。打钻工先进场进行施工准备。开钻后冻安工进场进行冻结系统安装。开冻

42、后部分冻安工进行开挖施工准备。冻土帷幕交圈后掘进工进场，进行开挖和构筑施工。开挖、构筑完毕后，留35人进行地层跟踪注浆，其余全部撤场。同时施工最多人数为80人。详见表4。表4劳动力配备计划表序号岗位工种人数说明序号岗位工种人数说明-管理人员10作业工人70项目经理1钻工15项目副经理1制冷综合工9技术负责人1掘进工33施工员3电工2质量员1焊工3安全员1机修工3材料员1普工6经济员153水、电供应计划每个旁通道施工的水电用量见表5。冻结钻孔施工和冻结站安装期间用电约为71kw,用水约1m3/ho积极冻结时最大用电量约为171kw,开挖用电量约为65kw,联通道施工最大用电量230kw。打钻期间

43、施工用水量不大于1m3/h,冻结运转期间新鲜冷却水补给量约15m3/ho表5水、电供应表序号设备名称型号单位每台耗量设备台数合计备注-打钻、安装用电量kw78钻机MKD-5Skw37137泥浆泵BW-200/50kw11111电焊机等30冻结用电量kw171冷冻机YSLGF300kw1021102盐水泵200S42Akw37137清水泵IS125-100-250kw11111冷却塔DBN3-50kw326风机7.5kw7.5215三开挖用电量kw65地面搅拌站和提升机kw15空压机10ms/hkw50150四冻结用水量ms/h15新水补给5.4设备与材料供应计划打钻和冻结施工设备分别按各自计划

44、工期提前到达施工现场。通用材料和设备易损配件准备齐全。施工专用材料提前2天准备到位。需特殊加工的专用设备器件提前加工以满足施工工期及质量的要求。每个旁通道施工的设备及材料消耗见表6表7和表&表6主要冻结施工设备供应明细表序号名称型号规格单位数量备注-打钻1钻机MKD-5S台12泥浆泵BW250/50台14经纬仪台15电焊机BS-400台26泥浆测定仪台17试压泵台18套丝机台1-冻结1冷冻机YSLGF300台22冷却塔DBNL-50台23盐水泵200S42A台24清水泵IS125-100-250J台25测温仪自制台36电磁流量计150mm台17抽氟机台1三其它1配电柜台22轴流风机7.5kw台

45、23排污泵流量40m3/h台24潜水泵流量40m3/h台112表7冻结施工材料用量供应计划表序号名称型号规格单位数量备注1无缝钢管95X8mmm800冻结管、测温管2二翼钻头100mm个73冻结孔、测温孔3逆卜丝堵个734金刚石钻头140mm个205孔口密封装置140mm套736钻杆50mmm207无缝钢管159X5mmm150盐水管路8无缝钢管133X5mmm50清水管路9氟里昂R22kg60010冷冻机油N46kg40011氟化钙t812增压橡胶管1.5m12013增强聚乙烯塑料管62X6mmm700供液管等14钢板4mmm235盐水箱和清水箱15重縮酸钠kg3016氢氧化钠kg2019截

46、止阀150mm个420100mm个2211.5个13022逆【上阀150mm个223法兰150副3024125副1025角钢50X50mmm50管架等26脚手架管m1200冻结站平台27方木200X200mmm32.0设备基础28木板60mmm312.0钻机及冻结站平台29保温材料159X50mmm1503060X20mmm300表8开挖构筑施工主要设备及材料用量表序号名称型号规格单位数量备注-主要设备1混凝土搅拌机0.4m3台12插入式振捣器台23空压机10m3台14水泵2”台25电焊机台26混凝土喷射机台17风镐把68绞车2t台19双液注浆泵台110圆盘锯台211电锯台112手推车辆101

47、3经纬仪台114水准仪台115混凝土强度拔出仪台116应变仪台117压力盒个2018手拉葫芦5t,2t,3t,1.5t个各119千斤顶(32t)个24主要材料1水泥525#t1502中砂2403石子m33004工字钢18#t105槽钢16#t86槽钢10#t27槽钢5#t28钢丝网m22609方木150X150m3101016钢筋16t101112钢筋12t41220钢筋20t41325钢筋25t0.514板材50mmm310施工平面布置打钻和开挖施工在一条隧道内进行。冻结和开挖施工作业区设在旁通道附近隧道内，占用隧道共约70m,主要布置钻机、泥浆池、冻结站、冷却池、空压机、喷浆机和材料、渣土

48、堆放场地等。需建构冷冻机房、冷却水池、泥浆池等措施工程，详见表9(1个旁通道)。参见“冻结站布置与冻结系统简图”。表9施工用地及临时建筑一览表序号名称规格尺寸单位数量备注1施工用地其中：打钻和开挖m30隧道冻结站m20隧道材料及渣土堆放场地m20隧道材料加工场地5X10mm250地面地面混凝土搅拌站及临时堆土场地m2200地面2材料及配件库m215地面3现场办公用房m220地面4宿舍m2160地面施工监测预质量安全技术措施7.1施工监测7.1.1冻结系统监测盐水温度与盐水流量在去、回路盐水干管上安装精密水银温度计和数字温度传感器测量去、回路盐水温度。在回路盐水干管上安装电磁流量计测量总盐水流量

49、。与集液圈并联盐水流量测量回路测量各冻结器的盐水流量。在关键冻结器口(靠近车站底板的三行冻结孔)设测温口，安装数字温度传感器测量盐水回路温度。冻结器流量在开冻时量测，其它温度与流量测量每班12次。其它在盐水箱中安装液面监测、报警装置。另外，需要进行冻结制冷系统工况的常规监测。7.1.2冻土帷幕监测温度监测通过设测温孔检测冻土帷幕温度检测。测温孔布置及结构见前述。每个测温孔设3个测点，分别布置在靠近地连墙处和测温管中部。测量频度为每天12次。温度量测用仪表为多点半导体测温仪，精度为0.5Co未冻土空隙水压力监测通过在泄压管口安装压力表测量未冻土空隙水压力变化。测量频度为每天1次。地层变形检测设地层变形观测孔两个，深度12m,孔位置见冻结孔布置图。测点布置在孔深11m处，并设灯光照明。测量频度为积极冻结期间每周23次。测量仪器为经纬仪，采用小角度法测量。其他建议每天测量顶箱收敛变形和箱体表面温度，测量开挖面未冻土或未冻土温度。7-2地表和隧道变形监测地表隆起与沉降监测根据有限元分析结果，冻结施工的的影响范围约为旁通道附近20m的区域,在可能的情况下，最好对整个影响区域都进行地表隆起与沉降监测。检测范围建议为：边长30m的正方形区域。测点间距按25m考虑，在旁通道正上方取较小的间距。如旁通道上方有建筑物，测点可布置在建筑物上