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中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司2016年7月前言1冻结法适用条件2水平冻结法加固施工3矿山法开挖施工4目录监测要求7二衬结构施工5充填注浆与融沉注浆6联络通道施工风险点8前言地铁联络通道施工一般采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的全隧道内施工方案。即：在隧道内利用水平孔和倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，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及泵站的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。冻结法的适用条件冻结法的优点:1安全可靠性好,可有效的隔绝地下水；2适应面广。适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文地质如软土、含水不稳定土层、流砂、高水压及高地压地层条件下冻结技术有效、可行；3灵活性好。可以人为地控制冻结体的形状和扩展范围，必要时可以绕过地下障碍物进行冻结；4可控性较好。冻结加固土体均匀、完整；5污染性小。“绿色”施工方法，符合环境岩土工程发展趋势；6经济上合理。冻结法的缺点:1冻胀和融沉；2对土体加固为临时性质，不能长期起作用。冻结法的适用条件1、地下水丰富的软土或砂性土地层。2、地下水流速不大于5m/d。3、施工区域200m范围内不宜进行降水，如无法避免则必须充分考虑降水对冻结产生的不利影响。4、土体结冰温度不小于-2℃。5、施工范围内无可能影响土体冻结的地下热源。6、土体要有一定的含水量。7、用其它施工方法扰动过的地层，须进行处理后方可适用。8、有其他可能影响地层冻结或地层冻结可能严重影响周围环境的情况也不适用冻结法。水平冻结法加固施工冻结法施工流程水平冻结法加固施工根据住建部87号文要求，联络通道属于危险性较大的分部分项工程，需要进行专家评审。设计和施工方案必须邀请5名专家进行评审，设计方案评审通过后方可评审旁通道施工方案；冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置在通道的四周，文天区间1#联络通道，左线隧道内冻结孔数47个，右线隧道内13个，共计60个(包括4个穿孔)；文天区间2#联络通道，左线隧道内冻结孔数59个，右线隧道内13个，共计72个(包括4个穿孔)；冻结方案的编制与评审水平冻结法加固施工冻结方案的编制与评审D1D2D3D4D5D6D10D11D17D19D21D23D25D27D29D31D35D33D40D15C3X3X4C5C6C7C8C3C4X冻结站一侧隧道冻结孔开孔位置图A-AB-B冻结站对侧隧道冻结孔开孔位置图D9D8D7D12D13D14413934323028262422201816DDDDDDDDDDDDD36D37D38D45D44D43D42D46D47D48D51D50D49D52D53D54D64D63D62D61DD65D66D67D57D56D55D58D59D60X1X2C1X1X2C2B1B2B4B3B5水平冻结法加固施工冻结方案的编制与评审36°22°12°3°-6°-15°-24°-33°-42°-49°-64°48°58°64°-88°-74°AABAABBB-74°-88°43°10°7515,0°D～D217658,-4°D～D23247940,-8.2°D～D25269654,-12.7°D～D27289127,-16.1°D～D29308730,-20°D～D31328324,-25.5°D～D33346400,-46°D～D497960,-41.5°D～D42548000,-36°9170,-7°D～D36387400,3°D～D19208426,6°171811640,7.2°D～D1C1、C2,2000,2°10000,10.5°9200,6°D～D1548616D～D40416400,-46°D～D677960,-41.5°D～D606155C5～C8,3000,0°C4,4000,32°D～D71422-56°71°17°B～B12950,33°2B～B35800,18°5D～D8082,-30.6°D3539D水平冻结法加固施工（1）设计盐水温度为-28℃～-30℃，盐水比重1.26-1.27。（2）冻结孔单孔流量不小于5～7m3/h。（3）集水井处冻结管设计成孔间距不大于1000mm，其他段不大于900mm，冻土发展速度取28mm/d，冻结帷幕交圈时间为20天，达到设计厚度时间为40天。（4）设计积极冻结达到开挖时间为40天(按苏州轨道交通工程建设施工管理办法“3-5”控制标准,应增加5天,故积极冻结期为45天。具体积极冻结时间根据测温情况而定)，（5）联络通道维护冻结时间25天，联络通道兼泵房维护冻结时间为30天。冻结参数水平冻结法加固施工由下式计算：Q=1.3*π*d*H*K式中:H—冻结总长度（含冻排管长度）；d—冻结管直径；0.089mK—冻结管散热系数；250Kcal/h•㎡通过计算可得，文天区间1#联络通道需冷量为47434Kcal/h，文天区间2#联络通道兼泵站需冷量为59785Kcal/h。根据需冷量设计，单个联络通道选用YSLGF300Ⅱ型螺杆机组1台套，另备用一台套螺杆机组，设计单台机组工况制冷量为87500Kcal/h，单台电机功率110KW。冻结需冷量水平冻结法加固施工1、冻结站配盐水循环泵选用IS150-125～200型2台，其中一台运转，一台备用，单台流量200m3/h，电机功率30KW。2、冻结站冷却水循环泵选用IS125-125～200C型2台，其中一台运转，一台备用，单台流量120m3/h，电机功率15KW。3、冻结站冷却塔选用KST-80RT型2台，补充新鲜水15m3/h。4、每个联络通道设计用电负荷均约为250kw/h；5、冷冻机油选用N46冷冻机油。6、制冷剂选用氟立昂R-22。7、冷媒剂选用氯化钙溶液。冻结系统辅助设备水平冻结法加固施工1、冻结管选用Φ89×8mm，20#低碳无缝钢管，丝扣加焊接连接，单根长度1～2m。2、测温孔管选用D32×3.5mm，20#低碳无缝钢管。3、供液管选用Φ48×3.5mm无缝钢管，采用焊接连接。4、盐水干管和集配液圈选用D159×6mm无缝钢管。5、冷却水管选用D127×4.5mm供水钢管。冻结管路组成水平冻结法加固施工冻结施工流程图施工准备施工机房、基础冻结站安装盐水系统安装、保温充R22、化Cacl2、试运转积极冻结探孔开挖构筑封孔注浆撤场集配液圈安装冻结器安装检测冻结孔钻进设备保养维护冻结水平冻结法加固施工冻结孔施工工序为：定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。1、按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，孔位布置首先要依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置，在避开主筋、管缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整，冻结孔开孔位置误差不大于100mm。2、在正式开孔前，利用检查孔，即隧道管片上的补浆孔钻D38mm小孔径探孔，检查地层稳定性。3、开孔选用J-200型金刚石钻机，配Φ133mm金刚石取芯钻头进行钻孔，深度约300mm，以不钻穿管片控制。用钢楔楔断岩心、取出后，打入加工好的孔口管，并固定，每个孔口管要至少有4个固定点固定在管片上。4、在钢管片开孔前，要对开孔部分的钢格栅用速凝水混充填密实，然后再按照砼管片开孔方法进行开孔。钻孔施工水平冻结法加固施工1、根据旁通道施工的孔位，采用由上向下的顺序进行施工：即先施工穿透孔，根据穿透孔的偏差，进一步调整有关的钻进参数，再按由上向下的顺序施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。2、集水井处冻结管设计成孔间距不大于1000mm，其他段不大于900mm，终孔间距允许偏差不得大于±150mm，当集水井处终孔间距大于1150mm、其他段大于1050mm时，必须加设一根冻结管。3、冻结孔钻进深度应不小于设计深度，不大于设计深度0.2m（钻头碰到隧道管片者除外）。钻孔施工要求水平冻结法加固施工钻孔施工水平冻结法加固施工钻孔施工隧道管片冻结管孔口密封装置闸阀孔口管A升降平台A升降架夯管锤导轨水平冻结法加固施工钻孔施工水平冻结法加固施工钻孔施工水平冻结法加固施工1、总承包单位应在完成冻结管总数的1/3、2/3以及全部钻孔结束时分三次通知旁通道施工督查组开展冻结管测斜和试压验收工作，同时监理单位应会同总承包单位、专业分包单位，根据测斜结果，及时汇总所有冻结孔开孔位置和终孔间距以及各冻结管路试压情况，并形成汇总表，以便与旁通道督查组测斜和试压结果进行比对，确保冻结管成孔间距、试压结果均满足管理要求，方可进入下步工序施工。2、冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8Mpa以上，30分钟允许降压0.05Mpa，后稳定15分钟压力无变化者为试压合格。冻结孔的验收序号名称型号规格单位数量一冻结孔1空压机6m3/h台12夯管锤H190台24经纬仪台15电焊机BS-400台26试压泵台17套丝机台18垂直钻机MD-60台1冻结施工主要施工设备水平冻结法加固施工序号名称型号规格单位数量二冻结1冷冻机YSLGF300台22冷却塔DBNL-50台43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φ150mm台17抽氟机台1冻结施工主要施工设备水平冻结法加固施工水平冻结法加固施工冻结站设置在隧道内，单个冻结站占地面积约80平方米，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。1、冻结站应通风良好，采用冷却塔散热时，冷却站要加强通风排热，应安装轴流风机强制通风。2、冻结站采用的设备、压力容器及管道阀门必须清洗干净并经压力试验合格。浮球阀、液面指示器、安全阀等安装前应进行灵敏性试验。3、冷却水使用自来水。4、冻结站盐水系统的管路应采用低碳无缝钢管，弯头、法兰盘采用耐低温的碳素钢制作。冻结站的安装水平冻结法加固施工5、盐水循环系统最高部位处应设置排气阀，盐水箱应安设盐水液面可视自动报警系统，干管上及位于配液管首尾冻结器的供液或回液管上，应设置流量计。6、盐水管路系统必须进行压力试验，试验压力不得小于冻结工作面盐水压力的1.5倍。并持续15min压力不下降为合格。7、冷冻站机充制冷剂前，制冷系统各部位必须进行试漏检验，高压系统14.6～1.8MPa，低压系统1.2MPa。8、冻结站管路密封性试验合格后，对制冷系统的低压、中压容器、管路及盐水箱、盐水干管、配集液管等必须按设计要求铺设保温层和防潮层，并对制冷系统按统一规定的颜色刷漆。冻结站的安装水平冻结法加固施工冻结站的安装水平冻结法加固施工冻结站的安装水平冻结法加固施工1.在充制冷剂过程中，制冷剂、盐水、冷却水系统应运转正常，盐水温度逐渐下降。2.配电系统应能连续正常供电。3.冷冻站内灭火器材、防毒面具、防雷装置、电器接地等安全设施应齐全。4.冷冻机易损件、仪表和冷冻机油均应有足够备用。5.备用发电机就位。冻结站的运转条件水平冻结法加固施工1.制冷剂、盐水、冷却水循环系统温度、流量、压力应正常，经过3～7天盐水温度应逐渐下降并达到设计要求，各冻结器回液温度正常、基本一致，头部、胶管结霜均匀。2.制冷剂冷凝压力和蒸发压力应与冷却水温度、盐水温度相对应。3.冷媒温度比制冷剂蒸发温度应高5～7℃，冷凝温度应高于冷却水温度3～5℃。4.冷却水进出水温差宜为3～5℃。5.盐水去回路温差；积极冻结期宜为1～4℃；开挖期间不宜大于2℃。6.冷冻站应有运转日志。冻结站的运转水平冻结法加固施工冻结指标项目数值备注冻结帷幕厚度通道1.8m根据测温孔推算集水井1.8m冻结帷幕平均温度-10℃（其中管片与冻结帷幕界面温度不低于-5℃）用公式法得出盐水温度积极期-28℃～-30℃用测温仪监测维护期≦-28℃盐水去、回路温差积极期2.5℃～1.0℃以内用测温仪监测维护期1.0℃以内泄压孔交圈前一般无压力通过压力表观测交圈后剧增至0.15MPa～0.3MPa水平冻结法加固施工冻结指标序号参数名称单位数量备注1冻结帷幕设计厚度m1.82冻结帷幕平均温度℃-10取冻土抗压强度