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1、4 混凝土养护 初期养护温度不得低于外加剂规定的最低负温 度,否则应采用或加强保温措施。当混凝土低于规定 的负温度时,其强度不得低于410 MPa (气温不低于 - 15 时)或510MPa(气温不低于- 30 时)。 在寒季施工的混凝土,应要求施工单位选用暖棚法 进行养护,即被养护的混凝土置于搭设的暖棚中,暖棚 内设置散热器、 排管、 电热器或火炉等作为热源,加热棚 内空气,使混凝土处于正温的环境下进行养护,从而使 混凝土尽快增长强度并防止混凝土早期遭受冻害。 在暖季施工的混凝土,应要求施工单位在外露面 覆盖一层塑料薄膜,再在其上和模板周围包裹2层篷 布或棉毡,以达到遮阳保湿的效果。混凝土拆
2、模后,及 时在混凝土表面均匀喷涂养护液,覆盖塑料薄膜和篷 布,以便保留混凝土的蒸发水作为养护之用。 对于钢筋混凝土梁,监理工程师应要求施工单位 采用长线台集中预制,蒸汽养生的方式进行生产。 5 结束语 高温冻土区桥梁工程施工监理的指导思想是充分 理解设计思想,即冷却地基土体,减少对冻土的热扰 动。在桥梁工程施工监理的过程中,从热传导的观点 出发,减少对冻土的扰动,把对冻土的破坏降低到最小 程度,是贯穿始终的一条主线。基于对冻土环境的保 护原则,要求施工单位选用合适的施工机械,采用科学 的施工工艺和保护措施,在保护冻土环境的前提下,达 到保证工程建筑物稳定的目的。 参考文献 1 周幼吾,郭东信,
3、邱国庆,等.中国冻土M .北京:科学出版 社, 2000 2 苏联科学院西伯利亚分院冻土研究所.普通冻土学M .北京:科 学出版社,1998 3 李振山,等.铁路建设工程质量监督M .北京:中国铁道出版 社, 2003 4 GB80761997 混凝土外加剂S 5 JC47592 混凝土防冻剂S 收稿日期: 20061012 作者简介:王 胜(1971 ) , 男, 1996年毕业于石家庄铁道学院交通工 程系土木建筑工程专业,工程师。 冻结法在城市地铁矿山法隧道中的应用 王 胜 (铁道第二勘察设计院,四川成都 610031) Application of Freezi ngMethod in
4、Construction of Urban SubwayM ini ng Tunnels Wang Sheng 摘 要 冻结法在作为矿山法隧道的一种辅助施工方法,代替了当矿山法隧道浅埋且位于富水的 软弱地层时传统的地面注浆、 大管棚、 小导管、 洞内注浆等辅助施工措施。其原理是在隧道周围布置水 平冻结孔,并在冻结孔中循环低温盐水,使冻结孔附近的含水地层结冰,形成强度高、 封闭性好的冻结壁 (冻土帷幕 ) , 然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。 关键词 冻结法 矿山法 冻结壁 冻胀 融沉 技术参数 钻孔 1 概述 城市地铁区间隧道目前常用的施工方法有明挖法 及暗挖法两种。明挖
5、法经过多年的发展及总结,具有 工艺成熟,方法简单、 可靠,施工风险小,容易控制,对 地质条件要求不高的优点,缺点是其施工开挖范围内 的既有构筑物均需要拆除。暗挖法有两种施工方法, 一种为盾构法,一种为矿山法,盾构法较矿山法具有施 工风险相对较小,对房屋基础保护相对较好,地面沉降 控制较好,对环境的影响较小,工程投资较省等优点; 缺点是不如矿山法断面尺寸灵活,不能满足各种线形 76冻结法在城市地铁矿山法隧道中的应用:王 胜 条件下限界的要求。当受各种条件限制,采用矿山法 施工时,如何控制施工风险,保证隧道上部构筑物的安 全,是工程建设者们研究的重点及难点,而矿山法施工 成败的关键之一就是其辅助工
6、程措施是否合理有效。 随着工程建设的增多,遇到的工程地质、 水文地质、 周 边环境越来越复杂,传统的地面注浆、 大管棚、 小导管、 洞内注浆等越来越难以保证工程建设的安全,这样就 要求有更能保证施工安全的辅助工程措施。本文结合 广州地铁三号线天河客运站站后折返线设计与施工情 况,对冻结法在城市地铁矿山法隧道中的应用进行了 详细介绍,供工程建设者们参考和借鉴。 2 工程及地质概况 广州地铁三号线天河客运站站后折返线区间位于 广州市天河区,斜穿广汕公路和沙河立交桥,附近有新 天河商贸城和天河汽车客运站。该区段道路两侧地下 管线纵横交错,数目较多,其中有电信管线、 给水管线、 电力管线、 排水管线和
7、煤气管线等;其次,广汕公路是 连接广州与汕头、 增城之间的重要交通干道,交通繁 忙,不能封路施工;加之为双线隧道,拟采用矿山法施 工,避免明挖所带来的地下管线改移困难,以及对广汕 公路、 沙河立交桥、 天河汽车客运站的影响。 折返线隧道拱部围岩主要为冲积 洪积砂层、 冲 洪 积粉质黏土层、 花岗岩残积砂质黏性土层;边墙及底部 围岩主要为花岗岩残积砂质黏性土层。砂层密实度较 差,富水性较强,稳定性差;花岗岩残积土因含砂量较 多,遇水及扰动易软化崩解,水浸泡易发生崩解和流砂, 甚至塌方。砂层为饱水层,透水性强,渗透参数为k= 1510m /d;花岗岩残积土层饱水性较好,为弱透水层,渗 透参数为k=
8、014m /d。综合评价地质条件很差。 折返线矿山法区间全长13818 m,隧道净高9 146 mm,净宽11 400 mm,最大开挖宽度约为1314 m,隧道 拱顶埋深为810 m。 3 冻结法加固施工方案 311 施工方法 根据上述工程及地质概况,并结合其他工程施工 经验,经多方面比较后,最后确定采用“ 水平孔冻结加 固土体,隧道内开挖构筑 ” 的施工方法。即:在隧道周 围布置水平冻结孔,并在冻结孔中循环低温盐水,使冻 结孔附近的含水地层结冰,形成强度高、 封闭性好的冻 结壁(冻土帷幕)。然后,在冻结壁的保护下运用矿山 法进行隧道开挖与构筑施工。 312 施工工艺流程 水平冻结加固地层和开
9、挖构筑的主要施工顺序 为:施工准备 冻结孔施工,同时安装冻结制冷系统 安装冻结盐水系统和检测系统 积极冻结 试挖 隧 道掘进与初衬施工,维护冻结 停止冻结。 313 冻结法主要施工技术参数 (1)主要施工技术参数 按照折返线直线冻结距离13818m设计,利用区间 南端车站基坑及北端风道明挖基坑对向冻结,南、 北段 冻结长度均为7119m,保证末端搭接冻结范围大于5m。 (2)水平冻结孔布置设计 冻结孔开孔布置:根据冻结壁设计厚度、 温度及 强度要求,结合隧道开挖平面尺寸、 土层性质和受力特 征为原则进行设计。 冻结孔开孔间距顶板部分取018019 m。侧壁和 底板部位取019110 m。开孔孔
10、位偏差不应大于 50 mm,若须避开障碍物时,应调整开孔角度进行回归。 冻结孔开孔布置轴线距隧道开挖边沿设计为 110m。 冻结孔数:根据冻结孔布置设计,单断面冻结孔 数为46个。可根据施工单位的经验及现场情况调整, 保证冻结壁厚度和强度。 冻结孔偏斜控制:冻结孔原则上不允许内偏 (隧道中心径向方向)。为减少冻土挖掘量,应控制终 孔径向外偏角在015范围。 钻孔的偏斜应控制在10 以内。 冻结管规格:选用 108 mm8 mm的低碳钢无 缝钢管。单根管材加工长度为24 m,采用丝扣连 接,用手工电焊进行补焊。 (3)测温孔、 水文孔、 卸压孔布置设计 测温孔:为准确掌握和预测冻结帷幕发展,设计
11、 冻结帷幕范围内不同方向布置4个测温孔。 隧道南段设测温孔2个;顶板冻结壁外侧1个,长 度约75 m;侧墙冻结壁内侧1个,长度约2030 m。 隧道北段设测温孔2个;底板冻结壁外侧1个,长 度约70 m;侧墙冻结壁外侧1个,长度约2030 m。 测温孔内根据地层情况每510 m布置一个测 温点。 水文孔和卸压孔:水文孔主要报导冻结帷幕是 否交圈。卸压孔可消除冻结过程中冻胀水压力。 隧道两端各设水文孔、 卸压孔4个,深度约28 m,孔口安装泄压阀和压力表。 测温管及水文管规格:测温管和水文管均选用 108 mm8 mm的低碳钢无缝钢管。 86铁 道 勘 察2006年第6期 水文管在含水层位置设滤
12、孔,滤孔面积为10%。 (4)冻结主要技术指标的确定 冻结盐水温度:积极期为- 25- 30;维 护期为- 22- 25。 冻结壁平均温度: - 8。 冻结孔单孔盐水流量: 68 m 3 /h。 314 水平钻孔施工技术措施 (1)试验孔施工 本工程施工难度比较大,钻孔的质量关系到冻结 工法应用的成败。为此,前期先利用测温孔作为初期 打钻试验孔,分析钻进中技术参数和钻孔偏斜规律,为 加快钻孔速度,保证钻孔质量,提供准确可靠的工艺参 数,并依此计算出精确的冻结孔开孔角度。 (2)水平冻结孔开孔施工 水平孔施工是影响水平孔偏斜的重要因素。本着 预防为主、 纠偏为辅的原则,必须采取准确定位。在基 坑
13、混凝土壁上开孔,埋设孔口管、 导向管、 密封管,预防 水平孔偏斜。开孔孔位允许偏差为 50 mm,孔位不 得内移,导向孔倾斜1 2 左右,具体角度视现场试 验孔施工参数而定。 (3)钻进技术参数控制 水平钻进中受钻具自重影响,钻具前端会产生下 垂现象;钻具顺时针旋转,产生右旋力,造成钻孔偏斜。 因此,根据试验孔试验结果确定工孔角度时,需要给钻 孔水平方位角与垂直角以合理的纠偏值。 水平钻孔钻进中,岩粉、 碎石块、 碎砂易在钻具底 部沉淀,造成钻孔上仰或左右偏斜。钻进中要加强冲 洗液管理;合理控制泵压与泵量、 泥浆稠度,以保证岩 粉碎渣在强悬浮力的作用下冲出孔外;控制钻压、 钻 速,以保持快速钻
14、进为宜。 钻进过程中对软硬不均地层、 岩溶空洞等采取低 压慢转,快速给进的钻进方法,遇有情况应慎重处理。 由于地下水为承压水,地层土为粉细砂,为防止地 下水和砂外流,钻进时应采用低泵压、 小水量、 慢转速, 并加强孔口密封装置,尽量减少地下水和砂流出。在开 孔时,开孔应残留68 cm的混凝土壁,孔口管要与开 孔的混凝土壁严密结合。钻进时应随时调节密封,以减 少密封处漏水。孔口管的回水阀要尽量调小流量。 (4)泥浆系统 泥浆系统的流程为:制配冲洗液 冲洗液池 泥 浆泵 钻具 单向阀 钻头 由钻具外环状间隙返回 孔口截水阀门 回水管 冲洗液槽 沉淀池 冲洗 液池 多余水由排水管 排水池 潜污泵排出
15、井外。 为了确保钻进过程中孔壁稳定,预防坍塌造成地 表沉降,应根据出浆量调整泥浆泵压力,保持孔内压力 平衡,并在钻孔开孔位置安装密封装置。钻进中根据 土层及渗透情况调整泥浆性能,控制钻孔泥浆循环量, 防止钻孔冒泥引起的地层变形,减少对上部地层扰动。 (5)钻机操作台 在工作井内搭制坚固稳定的钢结构工作平台,确 保钻机工作的稳定性,减少震动,为保证钻孔偏斜率创 造条件。 (6)钻孔纠偏 钻孔开孔初期, 1020 m深时进行一次测斜,使 用测斜直读仪(武汉基深勘察仪器研究所)结合激光 测斜,指导钻进和纠偏,钻孔到底后进行终孔测斜,并 绘制偏斜断面图。 为了保证钻进偏斜精度,采用稳定组合钻具,配套
16、使用扶正器和扩孔器,减少钻具震动和摆动。钻进中 发现偏向、 偏斜较大时及时纠偏,采用反复扫孔和调整 钻机(具)角度和钻进方式进行纠偏。 冻结孔施工结束后,根据偏斜成果图,如孔间距大 于设计要求,且影响冻结安全时,需进行补孔。 (7)冻结孔密封与冻结器安装 冻结孔到底并密封后,用水冲洗干净孔内泥浆,加 水进行动压试漏(试漏压力016MPa) ,稳压30 min压 力下降不超过0105MPa为合格。冻结管安装完毕后, 用堵漏材料密封冻结管与基坑混凝土墙之间的间隙。 在冻结管内下入供液管,焊接冻结管端盖、 羊角, 安装去、 回路闸阀。 测温孔施工方法和要求与冻结孔相同。水文孔安 装后要进行洗孔,确保出水畅通。 315 事故的预防及处理 (1)涌砂和涌水 开孔时不能一次打穿混凝土壁,应预留810 cm 作为安全层。安装孔口装置后,再换
