某通道程度冻结法施工方案

PAGEPAGE17某站旁通道水平冻结法施工初步方案1.工程概况某站旁通道所处位置的隧道中心埋深约16m，两隧道中心相距17米。旁通道位置未设泵站。只起上、下行隧道间的联络作用和必要时乘客安全疏散的功能，工程结构由两个与隧道相交的喇叭口及通道组成。联络通道通过土层已经使用旋喷法进行过加固，地层的整体稳定性较好，有利于冻结施工，但由于开挖中间超前小井时发生多次涌砂，对局部地层破坏较大，同时并不排除有钢筋、混凝土块等杂物进入冻结范围，对冻结孔施工可能增加一些困难，同时由于超前小井开挖深度已经进入联络通道，因此冻结孔钻进前应进行回填。2.施工方案确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道一侧钻进水平孔，内置冻结器，通过一定时间形成通道形状的冻结加固圈，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开挖，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→旁通道连通地面的垂直水管施工→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→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。冻结检测和温度，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.冻结法设计3.1联络通道冻结帷幕设计虽然地层经过加固，但有局部薄弱点，位置也很难判定，因此冻土帷幕设计还是按原始地层的水土压力和原始地层的冻土强度进行。盾构中心埋深16.0m，旁通道底板埋深17.5m，冻结帷幕中心的埋深为17.5m+0.8m=18.3m。按公式:P=0.013H式中:P—地压，Mpa；H—埋深，m。计算下部地压238KPa，上部地压137Pa。计算旁通道的上部荷载和侧向荷载，则旁通道冻结帷幕结构荷载如图1所示。计算模型采用矩形刚架(冻结孔布置按矩形布置,顶部两拐角作圆弧处理)。设冻土帷幕厚度为1.6m，通道开挖轮廓高为4.24m，宽3.20m，计算该结构内部的弯矩和轴力，进而求得截面内的压应力、拉应力的剪应力。犬冻土结尼构的弯克矩及轴挑力见表好1邻及栗图优2枯。贪表少1寿冻土结杯构内部钻的弯矩称及轴力绩截面礼1矿绢2俯产3筐雹4砖观5周弯矩锁M(瞧KN.坊m)象+葡171沸-踪521膏+旺351妹-伤535霉+倡160镇轴力延N(榨KN)敲570说580动580旦580什635胳室匀由楼图背2凯可见，夏旁通道宝的上、兰下角点努处弯矩怨较大，肤因此该累处的压孟应力和宾拉应力蛙也大，旦是比较苏危险的铺截面，旅在施工泽中应给点予足够务的重视板。监将各截谦面的应庸力结果期和冻土钳的强度雁相比旦较报,敬得出安峰全系净数杠,择结果列股于表庄2洒。蜻表果2绩联络通轰道中冻太土结构巾各截面叙安全系财数苍截面棋1架2挂3冒4耍5慈应力类子型糠压税压俩拉拣剪见压骡压悄拉坦剪悔压型应力塔值箭MP忆a偏0.团759钢1.直579陕0.船861宵0.王351由1皂.漆163决1.受604渣0扎.隐883针0.画396京0.选774软安全系翠数柄k疑5.3局2.5榨2.3融4.3皇3.4角2.离5秒2.3哨3驴.乓8叮5.2云表稻2恶中的安恋全系狱数毒K坟是由冻唉土强度庭与其相葛应的冻蚁土结构形相关位元置的应费力比值坛。由于录旁通道检断面的省土层以煎粉砂土塑为主，服故冻土贵强度以资冻土平缴均温度徒为专-1庸0拥℃私时的隆粉砂多土强度离为准，添σ眨压准=怠4角.尾0悼Mpa轰,夫σ糕拉轻=来2备.喜0立Mpa烫,摩σ甲剪造=1.栽5渡Mpa妨。从表泡2宵数据可度见，各摆截面的辣压应力低安全系棉数吴K>格2.藏5也，拉应鉴力安全膨系扬数进K>庄2侵.努3升,减买剪应力景安全系夹数优K>愉3柔.汪8疫，珠安全储遍备渠较论大狡停。丸联络通炼道两端交的喇叭本口冻结双帷幕断慧面形状脆与联络盏通道类紧似裙,占经同样雪设计步茅骤荒,荡得到冻描土结构单的断面糠应力状狱况译,闪在截消面来4剂和伤5染处要求革冻土厚另度垄为瑞2.0唉m疗。由于巷截地面原4糟和紧5泊为喇叭曲口底部帅的角点颗的中点旁。所以腊该处冻摸土厚度饲可由倾导斜孔得绞到加强歉。秩3.猛2友冻结孔村布置及瞧制冷设甩计耀3.2日.犬1骨冻结孔漫的布置纷根据冻口结帷幕唐设计及崖联络通抓道的结仙构，冻哄结孔按律近水平栋布置，敬主冻结帐孔续数羽3悼2雅个，辅迈助冻结洲孔歌2上3伟个，采素用一侧徒隧道内室钻孔创。积饺3.2扑.剧2黎制冷设疗计苏3.2甲.2.袖1妨冻结参膛数确定睡设计盐蹦水温度佣为未-28群℃往～与-30支℃姑。凳冻结孔姨单孔流激量不小哗于滑4界m谷3车/医h阻。材冻结孔寻终孔间菊距串L布max雀≤提100袋0m踢m五，冻土匪发展速场度茧取寄25m猴m/洁T考，冻结史帷幕交炭圈时间各为开2缘5茅天，达导到设计汽厚度时纽间洽为烂3滚2葡天。猛积极冻患结时间仔为萄2怎5慈天，维择护冻结改时间衔为惯35避瓦天。释测温遭孔瞧1搞2匹个电（涉4商个兼作缠卸压孔先），具街体位置副视现场劈情况而沸定。追3.2手.2.歼2湖冷量和续冷冻机并选型安冻结需辫冷量由倾下式计迈算：低Q=鼻2羽.惩π咏.d.毫H.K婆式中袄:补H蒜—止冻结总婶长度；画d愿—锦冻结管术直径；芒K才—回冻结管室散热系瞎数；吐将上述蚁参数代黑入公式款得：敞Q=1叹.3.盆π澡.d.辉H.K唇=麦126为000荡Kc悄al/夺h悲选用根尺据冷量刺计算选贺用糊YSK刊F藏2鸦12.党5诱型螺杆救机担组蔬1萌台套帮，状YSK躬F-3机0禽0肝型螺杆惩机鸽组洽1禾台套。睁3.2递.3磨冻结系努统辅助恩设备膏(1贵)深盐水循两环泵选刑用拴IS1壤25-垃10覆0宽～昌20而0略型垫2略台，流妈量决200席m陈3麻/若h牌，电机该功吼率亚55K量W统，其中堪一台备寄用。手(2预)你冷却水乒循环选树用揭IS1召25-辞10翠0很～腥200难C动型揭2姐台，流铜量糠120射m危3韵/垄h软，电机迈功侨率苹30K婶W岗，冷却列塔选棋用芒NBL挣-10许0舌型二台芒，补充谊新鲜美水酿40m蚁3谢/僵h赤。名(3即)响冻结管元选煤用并Φ察89×迟4虾mm,巾20滔#句低碳无巡缝钢钩管坑,雅丝扣连顶接样,朽单根长钳度蒙1厦m授或淹1.5汤m运,洞总长撇度嫩730娃m拣。匹(4像)奏测温孔五管选步用侵Φ相32×崇3劳mm,事20犬#纷低碳无厘缝钢管奴。站(5灭)纸供液管死选用荷″户钢管，谁采用焊还接连接雕，总长悲度词800筒m慈。给(6糕)垒盐水干堡管和集当配液圈渗选秧用贫Φ伶273自×6m纺m轮无缝钢额管。鸭(7秆)斤冷却水肠管选辱用捎Φ歇133摇×4.晨5mm屯无缝钢脉管。允3.2待.4杜其它安(1必)兽用电负哥荷：用役电负荷符约负350键kw/认h剑。剩(2率)嚼冷冻机窑油选弃用迎N4丹0斑冷冻机东油。佳(3峡)盖制冷剂住选用氟盒立虏昂座R-2猜2诚。势(4弹)膏冷媒剂崇选用氯凝化钙溶稳液。移3遍.旅3伶冻结施菌工技术礼要点箱在该地拾层冻结印工程中煎，由于尚其特殊秒施工条辱件与要会求，需领采取特山别工艺劣与技术虾措施，朴以控制傅冻结孔赤钻进，辜地层冻赞胀和融撇沉等对伏隧道的睁影响，雾加强土苹层和隧叨道结合建面的冻蒸结，根供据国内忧外最新辫研究成青果和施亲工经验司，提出朝以下冻急结施工蝇技术措越施醒:蹈1励.镰在已贯恳通的隧狱道钻冻骗结孔，钳根据联席络通道斧的结构爷采用上孝仰、近网水平和骡下俯三愉种成孔银角度。析2狸.翁由于冻亲土抗拉衣强度低滑，因此造除设计蛋中尽量隆降低冻走土帷幕感所承受乔的拉应刮力外，剖主要做拉好冻结艘和开挖刃的配合遇工作，盲要求及吊时封闭暑薄弱的兰冻结壁座，并根中据开挖最后冻结横帷幕变敢形情况瘦及时调感整开挖毫构筑工闪艺。污3签.栗为减小愉土层冻避胀，隧无道上下屈对称布欠置冻结忍孔，在赔适当部酷位设卸夕压孔，据并采用价小开孔牙距，低俯温盐水兔，大流恩量以加膊快冻结痒速度。搭4万.河在冻土条帷幕关插键部位颗，多布抵置测温礼孔，监嘴测冻土鼠帷幕的考形成过号程和形息成状况历。腐5废.河两侧隧量道内全抓部设置允冷板。茎表蛇3叠劝主要地辰层冻结易施工参题数一览伪表以序号横参数名壳称惊单位长数量爆备注两1诱冻土设勾计厚度性m竭1.6搬2贴冻土墙恋平均温州度担℃糕-供8竖～喝-10王取冻土疫抗压强荡度锁为污4卷.使0M红Pa读3术冻土墙舞设计交煮圈时间耽天绢25牺联络通僻道周4荒冻结孔追个数盲个坟55腥5制冻结孔亭设计间喂距劝m菜0.瞒6丢～碎0.8厦4倍联络通赛道周边探孔跟6御终孔最掘大间距斑m缩1.0坝联络通昨道周边核孔朋7钥设计盐欺水温度楼℃照-2谈8胆～冻-30膜8女单孔盐君水流量纽m绪3融/h筹≥起4街9袜冻结管混规格消mm励Φ叶89唯×碑4系20蛙#踪低碳钢过无缝管裂10垒测温孔舰个数碑个丈1蜡2盾11尤卸压孔五个数侵个棍4阳与测温应孔共用床12饱冻结孔艺总长度谈m糊730旗冻结纠管艳+蓄冷板慧13需最大总如需冷量轮Kca禽l/h检126预000痕工况条吹件押14风YSK岂F粘2阻12.另5饲型距冷冻机逮台毯1语15药YSK肺-30稻0抹型摇冷冻机哥台掏1控16华用电功匪率册KW优35束0塌17典新鲜水理量浪m包3撒/h装40苦18超施工工董期耐d捏95赌19售积极冻讽结浩d庭25歌20祸维护冻头结埋d旦35豪4刺.魂冻结施速工帜4间．改1剂.阅孔口装旱置安装堪：用螺愧丝将孔蜘口装置粉装在闸俊阀上，哗注意加隙好密封永垫片。鸡详见如指下示意清图。阻4种．护2幕.季钻孔：彼按设计腿要求调垂整好钻写机位置把，并固列定好，鄙将钻头眠装入孔疯口装置沾内，在飘孔口装帽置上接割上版”夜阀门，别并将盘吗根轻压筹在盘根梯盒内，嫩采用项金刚石炼取芯钻盟进贯，从钻治机上进鲁行注水断钻进，痒同时打陆开小阀税门，观梢察出水半、出砂岁情况，舍利用阀差门的开录关控制土出浆量谣，保证极地面安居全，不暂出现沉断降。钻碧机选案用森MD-劈5孤0贼型锚杆朗钻机，套钻机扭矛矩宇200拦0N·个M惨，推慎力玩17K和N横。柳绕请事始本庸搂彻凝办谦役龙天飘讲驶忙铺冒4田．甘3屿.激打压试功验：封妖闭好孔眠口用手唉压泵打蓄水到孔晨内，至穷压力达没到回0.轰8宣～回1MP支a惕时，停梢止打压斩，关好领闸门，嫂观测压张力的变所化殖，顷3柔0晃分钟内概压力无疑变化为沉合格。园4歼.胞3面篇钻孔偏谦斜和终忽孔间距作钻孔的本偏斜应格控制在丸1纪%丙以内，贸在确保羡冻土帷严幕厚度感的情况借下，终波孔间距跪不得大沸于艺1.0词m轨，否则倚应补孔唉。杠4.4锅冷积极冻岗结与维亏护冻结索设备安阿装完毕羡后进行绘调试和磁试运转优。在试伸运转时末，要随嫌时调节剩压力、抱温度等蹦各状态励参数，吵使机组京在有关质工艺规港程和设污备要求单的技术赶参数条来件下运愿行。在台冻结过带程中，廉定时检盘测盐水设温度、湾盐水流泄量和冻先土帷幕谊扩展情神况，必闪要时调张整冻结站系统运络行参数厦。冻结缘系统运踏转正常吼后进入款积极冻杏结。术在积极毙冻结过扛程中，复要根据桨实测温镇度数据充判断冻优土帷幕阴是否交蹄圈和达涛到设计路厚度，延测温判铜断冻土范帷幕交筐圈并达倦到设计茄厚度后帽再进行日探孔试捡挖，确枣认冻土足帷幕内幕土层基坊本无压记力后再末进行正饲式开挖全。正式泻开挖后飞，根据插冻土帷缓幕的稳迅定性，警可适当纸提高盐萌水温度羡，进入昂维护冻况结，但扑盐水温更度不应齐高于勤-染20叛℃泥。前突5.屿纲工程监未测盖为了确脚保水平星孔冻结宁暗挖隧坏道施工千安全优技质地按斤时完成动，须对薄冻结系冈统、地辛面、地雕层和支遣护结构进进行必扎要的监星测，使切监测的害住处资愤料得以乘及时反通馈，指阿导施工迟，以便厘调整施寻工工艺达并采取诞措施。鸽5狮.1龟监测内浙容听（轨1能）水平戏孔施工暂监测内海容：帜赠a捆、钻孔墓长度哪b吗、铺设俭冻结管咏长度呈c汽、冻结氧管偏斜枪d匹、冻结殖器密封借性能朴e进、供液促管铺设友长度靠（精2恐）冻结猴系统监易测内容澡：杨a艇、冻结鸡器去回吗路盐水素温度壮b比、冷却寒循环水戏进出水小温度骗c堵、冷冻早机吸排放气温度感d俯、盐水幻泵工作胞压力哗e日、冷冻顺机吸排垮气压力牢f徒、制冷胀系统冷咽凝压力腾g传、制冷诱系统汽警化压力最（炊3长）冻结爆壁监测止内容：冷a佩、冻结宰壁内外窜侧测温肯孔温度易b焦、冻结筹壁断面漂内水文搏泄压孔随水位变散化及温什度变化稳挂列c靠、开挖商后冻结酿壁井帮候温度涂（么4谱）支护阳结构及弊构筑物课变形的兄监测。状5汉.2炊监测方尖法、手迈段及说堆明：宣（朝1派）水平崖冻结孔值偏斜的乎监测使肢用谷CQ-驻1耍单点测愿斜仪并掉配合水唯准仪，贵经纬仪晌进行。蓝冻结器石密封性丢能的监辰测采用僚管内注高水，电显动试压率泵加压甚的方法爹试漏，斜试漏程每序及指相标符合伐水平孔拜冻结器踪设计要坊求，每乓孔测量忆一次。落（桶2砖）温度际监测：糠盐水系凉统和冻狸结壁温烤度监测悦，使用腥标定艘的口MS-挪10竞0到型电脑短自动测俯温仪测锡量。恩在去、侧回路盐举水干管耐上安装直热电偶豪传感器蝴测量去蔽、回路榴盐水温讨度。在伙关键冻可结器口腾（靠近认底部的适三行冻改结孔）冒设测温奇口，安蛙装热电俊偶温度语传感器世测量盐霜水回路垫温度。脚冻结系的统总流战量在开柳冻时量是测，其什它温度鸣与流量调测量每糖班邀1竖次。敌制冷系福统和冷低却水循斤环以及洋冻结壁俘帮壁温勇度使用扩点温仪告并结合很精密水碧银温度叫计测量性，监测泛频率每夜天穗1蝶～粒3状天。翼（键3案）压力残监测：京制冷系招统和盐争水系统马的工作清压力安郊装氨用隔压力表姓和通用逃压力表腥量测，庭制冷高用压系统阿选崖用喷0宅～叹2.5吐Mpa胃压力表凭，中低军系统选域用赚0迎～映1.6将Mpa泼压力表干，监测仔频率，罚每填4焰小时一瓣次。兄冻胀压者力监测喉采用预突埋压力伟盒，每篇两天测悼一次。缎（葱4赢）位移顺监测：探隧道内朵各测点碰的位移冻监测，美使用使绩用收敛棉仪，钢冤尺、水奇准仪、奥经纬仪皱。灶位移监哨测频率拐：隧道泽内政每汽2桌天务1南次；开搁挖工作义面：每先一开挖案循环一磨次，必箱要时随奉时跟踪滥监测。开根据经界验，冻到结施工征的影响末范围约成为旁通妈道附靠近雅20郑m赠的区域莲，在可牢能的情睁况下，旅最好对桃整个影使响区域蝴都进行伟地表隆泡起与沉步降监测伍。监测面范围建秀议为：慎边浊长内30惭m抱的正方攻形区域咬。测点疑间距悄按禽2荷～裤5书m幻考虑，护在旁通柿道正上煌方取较重小的间激距。如积旁通道亦上方有史建筑物控，测点兵可布置谅在建筑责物上，武其间距批可作适崭当调整碗。猎5朝.违3威其它皂在盐水际箱中安卸装液面告监测、脾报警装因置。另颗外，需衣要进行丢冻结制坊冷系统磁工况的臂常规监处测。洪6.跨防施工进界度及配黄套计划孤6号.1瞎施工进归度计划帐施工进火度安排刻见死表响5盒。地层殊冻结和卵联络通芳道开挖货与结构如施工总葡工期灰约瞧95障天。此美外撤场背时间煌为诵5凯天。陵表烤5鲁再施膀曲工床睛进掘蛛度湾圈计悬颜划颂序号洽施工工歼序垂天数绪10翼20川30排40捏50抖60盼70求80杜90舰95金1包进蔬纪场懒5走2竿钻垦旧孔策20酒3德冷冻安店装止25氏4翻积极冻园结虽25样5凤维护冻揉结刑35沸6韵开挖与减构筑湾35拍7助退孙乐场务5尸6流.掠2拘劳动力侍配备计途划蜡劳动力茧配备计洲划见寄表赔6穗。打钻免工先进琴行施工缝准备。居开钻后劳冻安工应进场进白行冻结升系统安渠装。开茧冻后部优分冻安虏工进行毅开挖施晃工准备荷。冻土眉帷幕交甘圈后掘缎进工进燥场，进跃行开挖中和构筑溉施工。谁开挖、玉构筑完游毕后，悔留柳下善3溜～继5饲人进行饱地层跟映踪注浆辞，其余定全部撤内场。同箩时施工怀最多人昨数为探60价人。伯表济6毅劳动力走配备计储划表狂工乐黎捕种援人下糊奉数淹工且士易种厅人图笼偏数赠打钻工皱20招辅助工严4蹦冻安工烤10捉技术人相员低3晴掘进工抓30吊管理人纪员酱5燃机修工虎3经电田梨岗工雷6骑合计鹿81梯7荡.辨环境设傍施保护女措施辰旁通道塞施工位分于地下泰十多米誉处舌,性为防止驾施工时齐对地面商周边建楚筑、地竭下管线蜜、民用杨及公共托设施带榴来不良筝影响，药必须制侨定严格坟的保护拿措施。枯1纱.测必须羽选用无哭污染、桂效率高疾、安装队运输方稳便的螺绍杆冷冻煌机组作牌为制冷三系统的肢主机。骑防止挥翁发性气借体污染纺环境。环2柱.退施工之遮前必须针认真查召清地面它建筑、托地下管恒线、民内用及公叮共设施允的具体亭情况，轿针对性庭制定具掩体保护丙措施。撇3圈.垮施工过懒程中旁每通道中胞心线的四地面沉闯降和隆依起量应迁控制在不+1笔0惑～党-30没m圾m仗以内。耳在旁通剧道轴线拖上，沿紫中心线梦每歪5叔m捧布置一匪沉降测务点。每做一测量偿断面以护轴线为器中心，议向两较侧倦2坛m馋、毙4冬m帽、川7胆m柜各布置妙一沉降榴测点，驾共营计深7唤点。预4.板随时向江甲方及窃监理工牺程师汇胡报隧道且沉降变门形测量齐情况盾,柴根据甲粘方及监幸理工程蝶师的要吓求及时迹进行处炭理。轨5.刊地表及恢隧道沉烧降控制君：联络名通道开糊挖构筑融施工结荷束后，朵在冻土滥墙及结疲构外壁堪之间必辅然存在撤一定的晕间隙，钳这就为甩隧道及菜地表的乳移动提绵供了空杀间，为迷消除这喉种施工鸡间隙，棵减少地惭面及隧墙道的沉救降，在驳结构施础工中预脏埋注浆洋管，在粥结构施奥工结束叮后，及辨时对这湾种施工租间隙进津行壁后是注浆充个填。合8表．可能零出现的截问题及摩采取的纤相应措品施悄贱逝由于旁翠通道周盒围的地猪层已经诞进行过猎深层搅煎拌加固叶，地温丝升高，百加之隧征道内已苍经铺轨亮，不允粥许隧道禾产生大吨的变形胞，因此鹅有必要念就下列豆问题提装前采取眯措施。报旁通道破中心距划离秒1两7劲米，长育度越长丰水平冻鲜结产生件的冻胀建力越大辜，上海拨就发生嗓过由于领冻胀力左过大而岸使管片将破裂的炕事故，演因此为壤了防止落冻胀力灿过大对旋管片产闯生破坏悉或使隧次道产生忘位移，友采取下厘列措施身：吉对于钻缠孔过程僻中水压思较大的妻地层定寺量注浆恐，减少卧地层含过水量。眯冻结过足程严格刊控制盐嚷水降温涌曲线，引尤其盐址水温度香在至0托℃贤附近停瓜留的时拜间段控林制。党根据冻