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1、武汉长江隧道工程冷 冻 法 施 工 作 业 指 导 书 中铁隧道股份武汉长江隧道工程工程经理部二零零六年七月一、 编制依据1.1?地下铁道工程施工及验收标准GB50299-1999?；1.2?盾构法隧道工程施工及验收标准 DGJ08-233-1999?；1.3?地下防水工程施工及验收标准 GBJ208-83?；1.4?煤矿井巷工程施工及验收标准GBJ213-90?；1.5本工程投标文件。二、 编制目的标准操作程序，指导现场施工。三、 适用范围武汉长江隧道盾构隧道联络通道冷冻施工。四、 作业概述该工法是在地层中按预定间隔埋设冻结管100mm的管径，冷却液在冻结管上循环，那么管四周地层中的孔隙水以
2、管为中心生成年轮形态冻土。邻近的冻土柱连接在一起，形成止水墙。本工程用冷冻机把盐水溶液冷却到-20-40，由循环泵送至冻结管冷却地层，盐水吸取地层的内热后，温度上升，经由盐水冷却泵，返回冷却机降温后，再次进入冷却管，如此反复循环。五、 人员机械配置人员配置表工种人数工种人数打钻工20帮助工4机械安装工10技术人员3机修工3管理人员5电工6合计51机械设备配置表编号机械单位数量备注1W-YSLGF300型螺杆机组台2备用一台2IS150-125-200水泵台1盐水泵3IS150-125-200C水泵台1清水泵4测斜仪台15测温仪台26NBL-50冷却塔台27J-200型金刚石钻机台1管片开孔8M
3、D-50钻机台19电焊机台2六、 部门职责1、工程部：、负责冻结帷幕设计计算、冻结孔布置及制冷设计；、冻结施工过程现场监视，冻结效果检查。2、设物部：、负责冷冻设备的修理、保养；、保证电力持续、足量供应。3、操作班组：、严格依据冷冻设计布孔、埋管；、钻机、冷冻机械操作。七、 作业流程作业流程见下列图。 施工准备在隧道内敷设一条120mm2动力电缆，用于冻结钻孔施工及隧道内冻结作业流程图系统安装供电。利用隧道内清水、排污管道，用于冻结孔打钻和冻结站运转的供水和排污。在旁通道施工工作面两端砌高约m的泥浆挡墙，以免冻结孔钻进时泥浆四溢影响隧道内环境整齐。用厚46cm的木板在旁通道处铺设冻结施工场地，
4、按不同位置的冻结孔钻进要求，用钢管搭建冻结孔施工脚手架。依据冷冻设计方案的基准点，按冻结孔施工图进展冻结孔孔位放线，提请留意的是：孔位布置首先要依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置，在避开主筋的前提下可适当调整，一般不应大于100mm。在正式开孔前，利用检查孔，即隧道管片上的补浆孔钻38mm小孔径探孔，检查地层稳定性。开孔选用J-200型金刚石钻机，配130mm金刚石取芯钻头进展钻孔，深度约300mm，以不钻穿管片限制。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。开孔依次依据旁通道施工的孔位，接受由上向下的依次施工：即先施工穿透孔，依据穿透孔的偏
5、差，进一步调整有关的钻进参数，再按由上向下的依次施工，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。钻孔偏斜和终孔限制钻孔的偏斜应限制在1%以内，在确保冻土帷幕厚度的状况下，相邻终孔间距不得大于m，否那么应补孔。冻结孔钻进深度应不小于设计深度，不大于设计深度m钻头遇到隧道管片者除外。钻孔设备运用MD-50钻机一台，配用BW250型泥浆泵，钻具利用898冻结管作钻杆；冻结管之间接受套管丝扣连接，接头螺纹紧固后再用手工电弧焊焊接，确保其同心度和焊接强度。正常状况下，钻进时安装简易钻头，假如钻进困难遇到砂层，为防止钻进中返砂，在钻头部位安装一个特制单向阀门。冻结管到达设计
6、深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。Mpa，稳定15分钟压力无变更者为试压合格。在冻结管内下供液管,然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。冷冻管单孔成孔步骤见下列图。将冻结站设置在东线左线隧道内，靠近旁通道位置，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、冷却塔及配电限制柜等。设备安装按设备运用说明书的要求进展。选用YSLGF-300型冷冻机组1套，当盐水温度为-26，冷却水温度26时，其最大制冷量约为 87500kcal/h。冷冻机组电机总功率为100kw；选用200S42A盐水循环泵2台其中1台备用，流量198m3/h，扬程43m，电机功率37kw；选用IS125-1
7、00-250冷却水循环泵1台，流量100m3/h，扬程20m，电机总功率11kw；DBNL3-50型冷却塔2台，电机总功率6kw；设盐水箱一个，容积6m3；盐水干管和集配液管均选用1595mm无缝钢管或6焊管，集、配液管与羊角连接选用1.5高压胶管；冷却水管用5管加工；在冷冻机进出水管上安装温度传感器，在去、回路盐水管路上安装压力、温度传感器和限制阀门，在盐水管出口安装流量计，在盐水箱安装液面传感器；在配液圈与冻结器之间安装阀门二个，以便限制冻结器盐水流量；在盐水管路的高处安装放气阀；在去路盐水干管上安装单向阀；盐水和清水管路耐压分别为0.7MPa和Pa；冻结施工冷却水用量为15m3/h，最大
8、总用电量约171KW。 其它：冷冻机油：选用N40冷冻机油；制冷剂：选用R22制冷剂；冷媒剂：用氯化钙溶液作为冷冻循环盐水。盐水比重为。管路用法兰连接，隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片斜坡上，以免影响隧道通行。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置、阀门和测温仪、压力表等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用保温板或棉絮保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便限制流量。旁通道主排冻结孔每23个一串联，其他冻结孔34个一串联。冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温，盐水箱和盐水干管用50mm厚的保温板或棉絮保温。旁通道两
9、侧管片保温：由于混凝土和钢管片相对于土层要简洁散热得多，为加强冻土墙与管片胶结，旁通道两侧管片内外表实行保温措施，以削减冷量损失。冻结孔施工侧即左线，首先将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后接受PEF板保温板对冻结帷幕开展区域管片进展隔热保温。 右线隧道，冻结管的端部区域范围内布置冷冻板，同样将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后接受PEF板保温板对冻结帷幕开展区域管片进展隔热保温。左、右线钢管片格栅内填满素混凝土除欲拉开的管片外然后再用PEF板保温板进展保温。盐水氯化钙溶液比重为1.26，先在盐水箱内充溢清水，溶解氯化钙，再送入盐水干管内，直至盐水系统充溢为止，溶解氯化钙时要除去杂质。机组充氟和冷
10、冻机加油依据设备运用说明书的要求进展。首先进展制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再充氟加油。7.7主动冻结与维护冻结7.7.1冻结系统试运转与主动冻结设备安装完毕后进展调试和试运转。在试运转时，要随时调整压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。在冻结过程中，定时检测盐水温度、测温孔温度和冻土帷幕扩展状况，必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入主动冻结7.7.2开挖前检查与维护冻结在主动冻结过程中，要依据实测温度数据推断冻土帷幕是否交圈和到达设计厚度，同时要监测冻土帷幕与隧道的胶结状况，测温推断冻土帷幕交圈并到达设计厚度且与隧道完全胶结
11、后再进展探孔试挖，确认冻土帷幕内土层根本无压力后再进展正式开挖。检查工程：1测温孔可依据测温孔实测数据，推算出冻土开展速度及在该冻结时间内的冻土开展半径，从而算出冻结帷幕厚度，再依据成冰公式或用作图法得出冻结帷幕平均温度，假设各个层位、部位冻结帷幕的厚度和平均温度到达设计要求后，即可翻开管片进绽开挖。2卸压孔在主动冻结过程中，卸压孔有两个作用，一是起到释放冻胀压力的作用，另一方面依据显示的压力来推断冻结帷幕是否交圈。在冻结初期卸压孔是没有压力的，随着冻土的慢慢扩展，水分不断迁移，交圈后冻土形成一个封闭的土体，冻胀压力得不到释放而慢慢增加，它的外在表现即为卸压孔压力的增长。3探孔测冻土帷幕温度和
12、厚度到达设计值后，翻开泄压孔确认无泥水涌出，并安装好防水门后，翻开联络通道预留口的钢管片。开挖过程中，依据暴露冻土帷幕的稳定性，进入维护冻结，盐水温度不高于-20。4盐水去、回路温差由于冻结帷幕交圈后需冷量较交圈前要小，因此冻结帷幕交圈前盐水去、回路温差要比交圈后大，不过此现象仅作为推断冻结帷幕交圈的参考。要确定翻开管片进绽开挖还需结合测温孔资料、卸压孔压力、探孔状况等方面综合考虑。正式开挖后，依据冻土帷幕的稳定性，可适当提高盐水温度，进入维护冻结，但盐水温度限制在-25-30之间。7.8停顿冻结。浇筑完混凝土内衬后停顿冻结，进展自然解冻。7.9冻结孔密封。截去露出隧道管片的孔口管和冻结管，然
13、后在孔口管管口焊接8mm厚的钢板。八、 质量保证措施正式开孔前，需用38小孔径钻孔检查地层稳定性，如有严峻涌砂冒水，那么实行双液浆或化学浆液堵漏。在取芯开孔后，安装带填料密封盒的孔口管，管侧装有40mm旁通阀门，防止孔口喷砂。在含水砂层中钻进，其砂土会随压力水涌出孔口，因此从两个方面实行措施：接受化学泥浆护壁；在回流旁路上增加背压力，使钻孔内保持确定的压力，维护孔壁的稳定。准备相应的预案，实行无泥浆顶管法顶进冻结管，防止地层涌砂冒水。依据施工须要，设置测量基准点和基准线。精确定出钻孔开孔孔位，调整限制在100mm以内。，以中和钻孔垂直方向的偏斜。二要限制钻机的水平方向误差，以保持钻机主动钻杆之
14、轴线与连接通道轴线平行或与隧道轴线相垂直。在钻具组合形式上接受满眼钻进方式，即钻头直径略大于钻杆即冻结管直径，以减小钻孔偏斜。钻孔完毕后，要立刻进展打压测斜，假如超出设计规定，那么进展补孔。选用无污染、效率高、体积小、重量轻、制冷量大、安装运输便利的螺杆冷冻机组作为制冷系统的主机。加大盐水在冻结管内的流量，接受串并联循环方式，加快冻结管的热交换。严格限制冻结管间距及确保冻结管施工质量。冻结管选用有产品合格证的低碳钢无缝钢管，运用前细致检查冻结管的质量，严禁运用弯曲、变形或有质量问题的冻结管。接受逐步降温的过程，防止冻结管由温度应力造成的开裂。在对面隧道内，增设冷冻板，冷冻板排管外设置泡沫保温材料，以确保对面隧道交接处的完好冻结状态；在旁通道的左右侧各钻二个89的冻结孔，作为冷冻板盐水循环的进回液管。细致作好冻结站的运转记录，严格执行各项规章制度和冻结站的岗位责任制。九、 平安施工限制措施“百年大计、质量第一、“工程建立、平安第一，平安生产始终是工程管理的头等大事。各分项工程施工建立健全各种平安责任规章制度。各种机械设备设专人操作，持证上岗。细致落实现场平安帽、平安网、平安带制度。夜间施工设立灯光示警装置。现场供电系统设立平安爱惜接零
