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1、区间隧道联络通道、洞门加固、地下暗挖、堵漏等工程,冻结法施工工艺,资料目录,总说明 旁通道施工方法 工程概况 施工方案 钻孔施工 冻结施工 开挖与构筑 劳动组织 工程监测 预案、措施,冻结法施工原理,冻结法：通过人工制冷技术，把地层中不稳定的自由水冻结成冰，以改良土体结构，提高土体自身的强度和稳定性，使土体达到所要求的冻结效果。 冻土是粘弹塑性体，它可以根据需要将土体冻结成各种形状的冻土，如圆形、椭圆形、直板形、空心板形、T形、I形、槽形等形状。,旁通道施工方法简介,地面加固有深层搅拌桩、旋喷桩和压密注浆加固、结合地面降水等方法。其目的是止水和提高土体强度（适合明挖也可暗挖6号线）。 隧道内采
2、用顶管方法施工，只适合于无集水井（且地层较好无沙性强含水层）的旁通道（8号线试验一个）。 冻结法施工（国内使用简介）。 较好的地层也可直接开挖（明挖或暗挖）。,冻结施工的优点,1)封水性有自由水(一般情况下含水率应大于10%,否则要采取增加土层湿度的辅助工法)就能冻结成冻土,形成冻土壁。无论是透水层,还是隔水层,冻土壁可以阻隔地下水侵入,形成干燥的施工环境。 2)强度高一般认为冻土是一种黏弹塑性材料,其强度同土质、容重、含水率、含盐量及温度等因素有关,一般可达到210 MPa,远大于融土强度,从而起到结构支撑墙的作用。 3)适应性强适应各种土层及多种地下工程,尤其适用于含水量大、地层软弱、其他
3、工法施工困难或无法施工的地下工程。,冻结施工的优点,4)复原性施工结束土层恢复原状,对土层破坏性很小。这是其他工法 所无法比拟的。 5)绕障性具有绕过障碍冻结加固和封水能力。 6)无公害用电能换取冷能,不污染大气环境,无有害物质排放,对地下水无污染。在环保要求高的工程中,其优越性尤其明显。 7)可控性冻结工期、冻结壁厚度、冻结壁形状等都可调控。 8)适用性可在密集建筑区和现有工程建筑物下施工,不需进行基坑排 水,可避免因抽水引起地基沉降造成对周围建筑物的不利影响。,冻结施工的优点,9)施工便利无支衬、无拉锚,可进行敞开式施工并扩大建筑面积,缩短 工期。 10）安全型高用冻结法进行堵漏能起到完全
4、根治渗漏的效果。 冻结法在地铁施工中，主要应用于盾构进洞、出洞加固，旁通道构筑和地连墙堵漏等各种工程中，冻结法在以上工程的应用中已非常成熟。,冻结施工应满足的前提条件,在其冻结区域地下水流速不大于5m/d，没有集中水流或地下水水位无明显（2m/d）波动； 在冻结壁形成期间，冻结壁内或冻结壁外200m区域内的透水砂层中不宜采取降水措施，冻结施工时需控制降水施工或停止降水施工。必须降水施工时，冻结设计应充分利用测温孔进行冻结温度监测，如有发现局部冻结孔冻结温度异常，无法达到冻结效果时，可考虑液氮冻结弥补盐水冻结缺陷。,施工方案,根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体
5、，矿山法暗挖构筑”的施工方案(见工艺图）。 采用在两条隧道分别钻孔的方案，在另一条隧道底部打一排孔，将旁通道和泵站封闭，为安全考虑，满足冻结开挖工期要求，在通道下部布置一排冻结孔。见图,设计冻土的厚度为：喇叭口、集水井、通道部位有效厚度全为1.8m；冻土平均温度为-10；冻土强度指标取单轴抗压强度3.6MPa，抗弯强度2.1MPa，抗剪强度1.6MPa；（取值来源建井手册第十六篇冻结设计冻土参数表及上海土层中国矿业大学冻土试验，冻土强度与冻土温度、含水量、土的性质有关 ）；进行ANSYS三维数值分析，根据分析结果可得出如下结论：旁通道及泵站冻土帷幕整体只有少数几个地方出现拉应力，且拉应力很小，
6、最大拉应力数值为0.67MPa，抗拉安全系数为3。最大压应力出现在喇叭口与泵站冻土帷幕交接处外侧，除小范围应力集中外，除小范围应力集中外压应力数值小于1.68MPa，抗压安全系数大于2.1，满足强度要求。剪应力最大值出现在不同部位，但均满足强度要求，最大剪应力值为0.71MPa，抗剪安全系数为2.3。可见其安全储备得以保证。 冻结孔数为62个(下行线隧道56个包括4个穿孔、上行线隧道6个见附图1）,（测温孔8个，泄压孔4个见附图2)。,旁通道冻结法施工工艺流程图,钻孔施工,施工方法 对每个冻结孔钻进时，安装孔口密封装置，选用MK-5型锚杆钻机，注水钻进，利用小阀门的开关控制出浆量。 施工工艺
7、冻结孔施工工序为：定位开孔及孔口管安装孔口装置安装跟管钻孔（钻头逆止阀）孔斜测量封闭孔底部（下丝堵）打压试验。,密封装置,冻结施工,冷冻站设计（冻结站设置在隧道内,见图） 冻结 需冷量设计 施工工艺指标 考虑两侧喇叭口冻结的效果以及管片的散热，对上下行线隧道管片内侧安装冷冻板，来加强冻结（见附图A）。 旁通道冻结帷幕图A、B,1、设计盐水温度为-25-30。冻结孔单组流量不小于5m3/h。 2、冻结孔终孔间距L1000mm（通道），冻结帷幕交圈时间为18天，达到设计厚度（开挖要求）时间为40天，维护冻结时间为30天。 3、 冻结需冷量：Q=56220Kcal/h。选用JYSLGF300型螺杆机
8、组2台，其中备用1台，设计工况制冷量为87500 Kcal/h。 4、盐水泵选用IS150-125200型2台，其中备用1台，流量200m3/h。冷却水泵选用IS125-100200C型2台，其中备用1台，流量120m3/h。冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15m3/h。 5、管材选择：冻结管选用898mm,20#低碳无缝钢管,测温孔管选用323mm，20#低碳无缝钢管。 6、 用电负荷约250kw/h。,冻结需冷量计算,Q=1.3dHK 式中：H冻结管总长度； d冻结管直径； K冻结管散热系数；250kcal/h.m Q实际1.2 Q设计,1、在设计的积极冻结期间内，盐水去路温度应稳
9、定的保持在-25-30以下，积极冻结期运转时间应保证超过30天（冻土扩散速度及厚度确定）； 2、设计要求各冻结孔组的去回路温差交圈后不超过1.5，盐水循环系统去回路温差不超过2； 3、盐水系统循环总流量在积极冻结期间达到设计值； 4、旁通道冻土厚度达到设计值，旁通道冻结壁有效冻土厚度的平均温度要达到-10及以下；利用建井工程手册成冰公式计算冻土平均温度。 5、泄压孔达到升压条件进行放压观测试验； 6、开挖前先在钢管片上开一探测观察口，开始有水流出逐渐变少并停止即可正式开挖；,开挖与构筑,施工准备 拉管片 开挖及临时支护 防水施工 钢筋施工 模板、结构施工 注浆工作,1、旁通道施工现场安设通讯系
10、统和视频监视系统。 2、对开挖作业面加装安全防险门（安全门结构见图）。 3、旁通道永久结构主要材料进场通过监理取样复试，合格后方能在施工中使用。 4、端头井提升系统采用建筑用门式提升机型号为SMZ150。 5、按旁通道出口尺寸及施工需要，搭设上下两层工作平台和二斜坡道。 6、将旁通道的金属管片之间接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好。 7、在旁通道开口处隧道中设置简易预应力隧道支架。简易预应力隧道支架（其结构见附图），区间隧道上下行线旁通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2.5m，在旁通道两侧沿隧道方向对称布置。,1、钢管片可以用千斤顶及手拉葫芦拉开、拆除顺序如下图。 2、开管片时，采用两
11、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、10t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）拉拔管片。,1、土方开挖： 旁通道开挖按照先开挖通道、做结构；在开挖集水井、做结构的工序。其开挖顺序（如图）所示；开挖步距视土体加固情况，控制在0.5m。开挖断面严格按照结构施工图进行。 2、临时支护： 临时支护采用型钢支架和木背板进行支护，另加挂网喷射C20混凝土（见图）。支架间距为0.5m，为增加支架的稳定性，相临两排支架间用支撑杆相互连接。泵站的临时型钢支架为矩形，且上下支架用16园钢吊挂，支架间距0
12、.5m。考虑开挖面与木背板之间的空隙，背板后应采用黄砂或砂浆充填密实。,1、防水层施工：防水材料选用EVA或PVC板（外加土工布），防水层紧贴临时支护结构内侧，铺平之后，用射钉将其固定，在用手工焊上EVA或PVC板，靠近隧道一侧，先在钢管片上焊上压条钢片，在把EVA板卷压在上，用螺丝拧紧，按防水设计图的要求施工防水层。现在新设计防水板与管片连接，使用低模量聚氨酯密封胶粘结。,1、钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎，按结构层施工顺序先扎通道墙部在扎齐顶板钢筋。 2、绑扎钢筋时，先扎外筋，再扎内筋。 3、钢筋搭接部分长度应符合设计要求，且不低于35d（d为钢筋直径）。 4、钢筋位置允许偏差：受
13、力钢筋排距10，间距20。 5、钢筋保护层为内侧30mm、外侧40mm。,1、模板选用钢模。模板就位前，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。 2、永久支护为钢筋砼结构，选用商品砼，为减少砼施工接缝，旁通道开挖及临时支护完成后，一次连续进行浇筑；按照设计混凝土强度C30P8要求，将砼送入支好的模内并用插入式振捣棒反复均匀振捣；通道顶板内的混凝土浇筑采用分段浇筑的施工方式，用气动输送泵输送混凝土，采用外部振捣，以提高工作效率，确保砌筑质量。 3、由于该旁通道分层两部分施工，即通道和集水井，所以在每部分施工用的混凝土都用试模制成标准试
14、块，让有资质的检测单位检测混凝土抗压强度及抗渗性。,劳动组织,施工工期计划表 项目人员安排,施 工 进 度 计 划,劳动力配备计划表,工程监测,监测内容 监测说明： 钻孔监测、冻结系统监测、冻土帷幕监测、地表与隧道变形监测,1、水平孔施工监测内容为：冻结管钻进深度；冻结管偏斜率；冻结耐压度；供液管铺设长度。 2、冻结系统监测内容为：冻结孔去回路温度；冷却循环水进出水温度；盐水泵工作压力及总流量；冷冻机吸排气温度；制冷系统冷凝压力；冷冻机吸排气压力；制冷系统汽化压力。 3、冻结帷幕监测内容为：冻结壁温度场；冻结壁与隧道胶结；开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移；开挖后冻结壁表面温度。 4、周围环
15、境和隧道土体进行变行监测内容为：地表沉降监测；隧道的沉降位移监测；隧道的水平及垂直方向的收敛变形监测；地面建筑物沉降监测。,1、采用经纬仪和水准仪监测开孔前和钻孔时的上下仰俯角及方位角,钻孔的偏斜应控制在150mm，在确保冻土帷幕厚度的情况下，终孔间距不大于1.0m。 2、采用每3米钻进后测量一次偏斜,如偏斜大可有效的控制偏斜,进行纠偏。 3、冻结管安装完，进行水压试漏，初压力0.8MPa，经30分钟观察，降压0.05MPa，再延长15分钟压力不降为合格。 4、成孔结束后，采用20mmPVC管进行冻结孔深度测量，根据测量深度进行供液管的下放，并复合以确保供液管的下放深度。,1、在去、回路盐水干
16、管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水温度。在去路盐水干管上安装流量计测量总盐水流量，测量冻结器回路的盐水流量。 2、在每组冻结器上设测温口，安装热电偶温度传感器测量盐水回路温度。 3、冻结系统总流量在开冻时测量，其它温度与流量测量每班1次；确保每组冻结孔盐水流量5m3/小时，盐水去回路孔组温差在冻结壁交圈以后应小于1.2。 4、在盐水箱中安装液面监测装置，防止盐水流失。另外，需要进行冻结制冷系统工况的常规监测。 5、冻结站各参数要求值班人员每4小时观察一次，作好记录。,1、通过设测温孔检测冻土帷幕温度。每个测温孔设25个测点，分别布置在靠近管片处和测温管中未部。 2、按设计要求布置8个测温孔,在开冻前测出原始地温，以后监测频率可为每天1次。 3、通过在泄压管口安装压力表测量未冻土孔隙水压力变化。测压孔的压力变化会邂逅冻土交圈变化1-2天。在交圈前，测压孔每天观测一次，在交圈后，测压孔每天观测2-3次。 4、根据测温资料及测压孔资料，计算冻结帷幕是否达到设计要求，需要对旁通道内外侧进行探孔监测，即在推算的冻土内外边缘处开32的小孔。并下测温线监测其温度的变化。 5、旁通道开挖阶段，有效的
