联络通道施工工艺解读

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1、联络通道简介,联络通道结构型式 联络通道为直墙圆拱型结构。联络通道设计净宽为2.5米，净高为2.75米。联络通道采用二次支护方式，初期支护采用250mm厚C25喷射混凝土，二次衬砌采用厚度400mmC35模筑防水混凝土，抗渗等级为P10。初期支护与二衬之间设EVA防水层。联络通道结构图如下图所示。,联络通道结构图,工 程 内 容,联络通道施工主要包括以下两大部分,冻结法施工概述及原理,3、盐水冻结系统,1、冻结法概述,2、力学与热性质,1、冻结法概述,1、人工地层冻结法定义： 用人工制冷的方法，将待开挖地下空间周围的土体中的水冻结为冰并与土体胶结在一起，形成一个按设计轮廓的冻土墙或密闭的冻土体

2、，用以抵抗土体压力、隔绝地下水，并在冻土墙的保护下，进行地下工程的施工。 2、冻结土体性质的改变 若将含水地层（松散土层和裂隙岩层）在结冰温度下冷却，岩石裂隙或土孔隙中的水转换成冰，岩土的性质将发生决定性的变化。这一变化具有双重意义： 材料：（1）土体中水分冻结，提高一定范围内岩土的强度 （2）减低一定范围岩土体渗透性创造新工程材料 结构：在普通结构内部构建了新的工程结构。,3、环境友好的施工方法 冻结只是临时创造冻土良好的承载、密封性能，为构筑新的地下空间服务，施工完成后，根据需要可拔除冻结管，冻土将解冻融化，土将逐渐恢复到未冻结状态。 在冻结法施工中，没有象喷射混凝土时的混凝土、板桩施工时

3、的钢板或注浆时的浆液材料那些附加物质进入地层。 冻结法不污染环境，是“绿色”施工方法,4、方法具备的优点 (1) 安全性好，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) 经济上较合理。,5、冻结岩土体的方法：从土体中吸热。 6、冻结的作用：含水、松散土体冻结后抗压强度明显提高。 7、冻结法处理对象：岩土体中的水在冻结过程中将发生明

4、显体积变化 8、冻土的形成 为构造高承载力和密封防水的冻土体，在土中相应位置布置和施工冻结孔安设冻结管，通过冻结管中循环的低温冷媒剂将土体中的热量带出，使地层降温并使土中水结为冰。 在冻结初期，冻土仅在紧靠冻结管周围形成冻土柱；随冻结过程的继续，冻土柱渐渐扩大并相互连接，在预计的冻结时间后，冻土体达到设计厚度形成冻土。,抗压强度：是冻土的主要力学性质 随温度减低，冻土抗压强度提高； 抗拉强度相对抗压强度较低，且随温度减低不再增加。 热物理参数：导温系数、热容、导热系数以及相变潜热等影响冻土热物理参数因素很多，温度、含水量、孔隙率、矿物含量、未冻水含量等。确定土热物理参数比较复杂。,2、力学与热

5、性质,冻结粉砂,盐水冻结系统 制冷技术（制冷系统、冷媒剂循环、冷却水循环）； 制冷循环一般包括四个过程：压缩冷凝降压蒸发； 冷媒剂循环：与冻结管相连，将地层热量带出； 冷却水循环：将冷媒剂携带的热量释放于大气中；,3、盐水冻结系统,联络通道冻结最基本，最简单概括：水的冰点是0 ，盐水的冰点是-40 ，通过盐水在冻结管中的循环，将地层中的水降至0以下（设计开挖节点验收前，盐水总去、总回温度降至-28 以下），令其冻结管周围地层水结冰（-10），形成冻结帷幕，提高冻土的抗压强度。从而在冻土的保护下，构筑地下工程的一种方法。,一、联络通道冻结法施工内容,3、冻结站总体布置,4、积极冻结,5、维护冻结

6、,1、施工准备,2、冻结孔施工,1、施工准备,施工准备内容 1、人员进场后针对施工过程中的施工技术交底、安全 技术交底内业等资料整理，相关作业管理人员培训； 2、水、电进场至施工作业面； 3、施工工作平台工字钢加工、搭设； 4、配件加工施工作业； 5、冷却塔、冷冻机等设备进场。,冻结孔主要技术指标,冻结孔特征一览表,其它钻孔特征一览表,2、冻结孔施工,冻结孔施工 1）.冻结孔放样,右线冻结孔放样,联络通道立体图,2.1孔口管定位及安装（一次开孔）： （1）、冻结孔开孔位置定位，误差不大于10mm； （2）、用开 孔器按设计角度开孔，开孔直径130mm,当开到深度250mm时停止取芯钻进，安装孔

7、口管; 孔口管安装方法： 1）.将孔口管处凿平，安好四个12mm膨胀螺栓； 2）.在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，膨胀螺栓和孔口管之间用等直径钢筋焊接； 3）.装上DN125甲阀，然后将甲阀打开，用开孔器从甲阀内二次开孔，开孔直径为108mm； 4）.一直将砼管片开穿，出现涌砂就及时关闭甲门； 2.2孔口管置安装：,2、冻结孔施工,2.3钻孔： （1）、按设计冻结孔长度计算需要钻杆数量（钻具规格: 89 8mm，每根钻杆1.5m）； （2）、选用1台MD-80型钻机钻孔，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，采用干式钻进； （3）、将1根钻杆钻进后

8、，再连接下一根钻杆，钻杆之间的缝隙需焊接密实，直至钻进至设计长度; 2.4：注浆： 在钻孔结束后，通过旁通球阀对孔口管与钻杆之间的空隙进行注浆回填，填充密实。 2.5：测斜 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对冻结管进行测斜，冻结孔最大允许偏差15mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。 2.6：打压试验: 目的：检验冻结管密封性，看是否存在漏水情况。 方法：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，关好阀门，观测压力的变化，30分钟允许降0.05 Mpa后，稳压15分钟无变化者为试压合格。,3 . 1冻结站总体布置：,3、冻结站总体布置,3

9、 . 2管路连接、保温与测试仪表： （1）、盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等元件； （2）、盐水管路经试漏、清洗后用泡沫保温材料进行保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎; （3）、集配液管与董洁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； （4）、四周冻结管每4个串成一组，其他冻结管每5、66串联成一组，分别接入集配液管，同时在每组冻结器接口处挂编号，便于应对突发事故。,打孔施工图,3.4冻结施工 3.4.1冻结站安装 在冻结孔施工的同时进行冻结站安装，盐水干管采用1596无缝钢管，清水管道为1274.5无缝钢管，配

10、置了两台TBS470-510型螺杆机组，各配置两台清水泵和盐水泵（各备用一台），盐水泵型号ISW150-315，功率30KW。清水泵型号IRG125-125，功率15KW。冷冻机、盐水泵、清水泵各备用一台，系统设置为并联，设备达到随时使用随时开启的状态。在盐水循环系统最高部位安装排气阀，盐水箱安设盐水液面可视透明管，并安装标尺，随时观测盐水液面标高；盐水箱内部设有液面低位警报；盐水去回路设有温度及压力监测设备。,联络通道站房布置,3.4.2 冻结器安装 冻结管经检验合格后下放供液管和去回路羊角，供液管采用48聚乙稀管 ，冻结管端盖和去回路羊角均由经验丰富焊工焊接，要求连接牢固、严密不得渗漏。

11、冻结器采用串联方式与集配液圈连接，联络通道顶部及两侧采用34个冻结孔一串联，底部为45个冻结孔一串联，含冷板共20组。冻结器与集配液圈之间以及各组冻结管之间均采用耐压不低于1Mpa软管连接。在冻结器与集配液圈之间的连接管路上安装了控制阀门和温度测点。,3 . 3冻结壁管片保温： 在冻结壁附近隧道管片内侧架设保温层，架设范围至设计冻结壁边外2m，保温层采用泡沫保温材料，导热系数不大于0.04w/mk。 3 . 4化盐水（溶解氯化钙和机组充氟加油）： 盐水（氯化钙溶液）比重为1.251.27之间，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，边循环边化氯

12、化钙，直至盐水浓度达到设计要求。 对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，充氟加油。,盐水配液圈,冻结站,制冷机、盐水箱,总去、总回盐水循环管路,冻结孔盐水循环管路,冷水循环管路,冷冻理论图,4、积极冷冻,4. 1冷冻天数： 冷冻设计天数为40天，根据苏州旁通道施工技术指南再加5天，冻结天数控制为45天。 4. 2冻结期间注意事项： （1）、冻结区严禁积水； （2）、冷却水进出水温差宜为35 ； （3）、盐水去回温差：积极冻结期宜为14 ；开挖期间不宜大于2 ；,5、维护冷冻,5. 1冷冻天数： 冷冻天数为自冷冻开挖直至联络通道二衬结构施工完毕后，方可停止冷冻，拆除冻结站，注

13、意这里冻结期间的45天。 5. 2冻结期间注意事项： （1）、冻结区严禁积水； （2）、冷却水进出水温差宜为35 ； （3）、盐水去、回温差：积极冻结期宜为14 ；开挖期间不宜大于2 ；,二、矿山法施工内容,3、冷冻开挖验收,4、施工前材料等准备,5、拉钢管片,1、预应力支架安装,2、应急安全防护门安装,6、通道矿山法施工,7、防腐、钻孔补强等收尾,8、充填注浆、融沉注浆,1、预应力支架安装,1. 1安装时间要求： 在正式冻结开机后15天之内将预应力支架安装完成。 1. 2安装数量、部位： 1个联络通道数量：左、右联络通道开口两侧各2榀，合计4榀，两榀支架间距2.4m，在联络通道两端沿隧道方向

14、对称布置； 3预应力支架： （1）、采用通用隧道多边形型钢加工的支架； （2）、 每榀支撑有8个支点，由5个OLD50螺旋千斤顶提供预应力，每个点须能承受最大500KN的径向荷载； （3）、施工时应及时将松驰各个千斤顶拧紧； （4）、超过支架最大可承担荷载后需采用其它方法对隧道管片进行加强。 1. 3预应力支架安装目的： 在冻结开挖期间，冻土冻胀使隧道变形，预应力支架的安装，对冻土冻胀起到反作用力，减少管片变形，对联络通道洞口的安全，起到特殊的保护作用。,预应力支架结构安装图,左、右线预应力支架结构立面图,左、右线预应力支架结构平面图,2、应急安全防护门,2. 1应急防护门作用 ： 在通道开挖

15、过程中突发涌砂冒水无法堵住情况下，采取关闭防护门方式密闭联络通道，再通过门上加压气平衡水土压力防止通道坍塌。 2. 2防护门安装： 在冷冻期间，开挖节点验收前5天，安装完成防护门，并由总承包单位牵头联合专业分包单位、监理单位、土建部项目工程师、旁通道督查组对安全防护门的密封性进行试压验收，确保密封性完好。 2.3防护门气密性试验要求： （1）、防护门耐压设计值为0.356MPa，打压试验值不得超过0.356 ； （2）、 防护门安装后，冻结验收前5天进行气密性试验 ，要求在不停空压机试验气压保持0.274MPa为合格。,应急安全防护门图,3、冷冻开挖验收,以竹南区间联络通道测温数据为例，进行冻

16、结开挖验收数据分析 主要为2个控制指标： 1、冻结壁冻结厚度设计为2m； 2、冻结帷幕平均温度，设计为-10； 3. 1测温孔分析： 测温孔共设9个，右线布置6个，左线布置3个。测温孔C1-C9内设有4个测温点，测温孔于2015年5月1日正式开始记录温度。测温孔冻结发展速度分析见下表。,竹南区间联络通道测温孔冻结发展速度一览表（发展最慢数）,C3为测量右线上部喇叭口冻结帷幕发展情况，C8为测量右线底部喇叭口冻结帷幕发展情况，C9为测量左线上部喇叭口冻结帷幕发展情况，C1、C2、C4、C5、C6、C7与冻结孔平行打设，此6个测温孔为测量冻结帷幕剖面发展情况。,左线测温孔孔位图,右线测温孔孔位图,3.1.1冻结发展速度和冻结帷幕厚度的确定 通过以上资料看，冻土最慢发展速度为34.09mm/d。以最慢发展速度计算到2015年6月9日（冻结40天）冻土发展半径r34.0940=1364mm。 3.1.2冻结壁厚度及交圈图情况 按最不利情况计算的冻结帷幕发展