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1、天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间隧道1#联络通道及泵站和2#联络通道冻结法施工方案 沈阳极地冻结工程有限公司二一三年五月编 号：编 制：审 核：批 准： / 文档可自由编辑打印目 录1 工程概况- 5 -1.1 工程概述- 5 -1.2 水文地质条件- 5 -1.3 地面建筑及地下管线- 5 -1.4 地质特点及技术措施- 5 -1.5 联络通道结构概况- 6 -2 施工方案的选择- 9 -2.1 采用的设计规范及技术标准- 9 -2.2 设计基础资料- 9 -2.3 其它资料- 9 -2.4 施工方案设计的基本原则- 9 -2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点- 10 -2.6
2、施工方案- 10 -3 冻结帷幕设计- 11 -3.1 冻结帷幕- 11 -3.2 冻结孔- 14 -3.3 测温孔及泄压孔- 14 -3.4 冻结主要设计参数- 19 -4 制冷系统设计- 20 -4.1 冷冻机的选择- 20 -4.2 冻结系统辅助设备- 20 -4.3 其它- 20 -5 冻结施工- 21 -5.1 施工准备- 21 -5.2 冻结孔施工- 22 -5.3 施工总体布置- 23 -5.4 积极冻结- 25 -6 开挖与构筑- 27 -6.1施工方案- 27 -6.2 施工准备- 28 -6.3 开挖- 31 -6.4 施工方法- 31 -6.5 开挖及支护质量要求- 36
3、 -6.6 结构注浆- 36 -6.7 冻胀、融沉控制措施- 36 -6.8 防腐、钻孔补强等收尾工作- 40 -7 信息化施工监测- 41 -7.1监测内容- 41 -7.2 监测方法、手段及说明- 42 -8 冻结开挖施工进度及配套计划- 47 -8.1施工进度计划- 47 -8.2 劳动力配备计划- 48 -8.3 设备与材料供应计划- 48 -9 质量管理及环境保护措施- 51 -9.1 质量、安全管理体系组织机构图- 51 -9.2 冻结孔施工质量技术措施- 53 -9.3 冻结运转质量技术措施- 54 -9.4 开挖构筑质量技术措施- 54 -9.5 地面建筑、管线保护技术措施-
4、55 -9.6环境设施保护措施- 55 -10 安全措施、文明施工及治安消防措施- 57 -10.1 安全及治安消防措施- 57 -10.2 文明施工措施- 60 -11 应急预案- 62 -11.1 总则- 62 -11.2 工程风险分析- 62 -11.3 冻结孔施工应急预案- 62 -11.4 冻结施工应急预案- 63 -11.5 开挖施工应急预案- 63 -11.6 应急预案操作程序- 64 -11.7 应急预案组织机构- 65 -11.8 应急材料及设备- 65 -12 施工用电设计与安装- 67 -12.1 概述- 67 -12.2 用电负荷计算- 67 -12.3 供电线路- 6
5、7 -1 工程概况1.1 工程概述天津地铁2号线机场延伸线工程从地铁2号线终点空港经济区站起点，往东延伸至地铁2号线空港经济区车辆段西侧，向南（拟建隧道位于机场大道西侧约500m）至天津滨海国际机场航站楼北侧地下交通中心，工程全长4.45km，包括1站1区间（空港经济区出入段线终点机场站区间及机场站，区间设风井一座）、地下停车场、连接T1航站楼的通道、连接T2航站楼的交通中心共享大厅。本工程采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。管片内径：5400mm；管片外径：6000mm；管片厚度：300mm；管片宽度：1200mm。空港经济区出入段线终点区间风井之间长1885.7m，设联络
6、通道2座，分别为1#联络通道及泵站和2#联络通道，两个联络通道之间相距646.8m。1.2 水文地质条件（1）地质条件根据地质资料，1#联络通道及泵站从上至下依次为：素填土、黏土、4粉质粘土夹粉土、2含粘性土粉砂、1粉质粘土、2含粘性土粉砂。联络通道底板以上位于4粉质粘土夹粉土层中，集水井位于2含粘性土粉砂和1粉质粘土中。根据地质资料，2#联络通道从上至下依次为：素填土、黏土、4粉质粘土夹粉土、4t粉土夹粉质粘土、4粉质粘土夹粉土、2含粘性土粉砂、1粉质粘土、2含粘性土粉砂。联络通道底板以上位于4粉质粘土夹粉土和2含粘性土粉砂层中，底板以下位于1粉质粘土中。（2）水文条件2含粘性土粉砂层属于中
7、等透水层，连续分布，为第一层承压水，主要接受降水入渗及侧向径流补给，以侧向径流方式排泄。1.3 地面建筑及地下管线1#联络通道及泵站上方为耕地，距成林道约80m。2#联络通道上方为耕地。 1.4 地质特点及技术措施由于联络通道下部所穿越土层含水量大，强度低，设计采用隧道内水平冻结加固土体、矿山暗挖法施工，以确保施工安全，同时减少对周围地面环境的影响。根据该位置工程地质及其他施工条件，施工中采取如下技术措施： 打钻过程中严格按照打钻程序进行，切实做好孔口密封，防止漏砂、突水现象发生。充分考虑承压水的不利影响，制定打钻应急预案； 粉砂层对冻结孔偏斜影响较大，在冻结帷幕薄弱部位多布测温孔的方案，依据
8、监测数据及时进行总结和分析，在开挖前，采取多打探孔验证冻结帷形成效果； 为减少冻融产生的隧道及地面、周边环境的沉降，采取按需注浆措施。1.5 联络通道结构概况1#联络通道及泵站左线位置里程为DK24+691.627（右线位置里程为DK24+691.600），联络通道处左线隧道中心标高为-12.610m（右线为-12.540m），左线、右线盾构隧道中心距12.367m，地面标高约+3.60m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道及泵站构成(见图1-1)。2#联络通道左线位置里程为DK25+338.787（右线位置里程为DK25+338.400），联络通道所在位置的隧道中心高程左线为-10
9、.076m（右线为-10.026m），左线、右线盾构隧道中心距13.000m，地面标高约为+3.50m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道构成(见图1-2)。联络通道的水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为270mm，二次衬砌厚度为500mm的C35-P8模筑防水钢筋混凝土，1#联络通道及泵站的开挖轮廓高约为5.940m，宽约为4.340m，开挖区标高范围约为-10.470m-16.810m；2#联络通道的开挖轮廓高约为5.140m，宽约为4.340m，开挖区标高范围约为-7.916m-13.056m。图1-1 1#联络通道及泵站结构设计图图1-2 2
10、#联络通道结构设计图联络通道详细结构以设计院设计施工图为准。2 施工方案的选择2.1 采用的设计规范及技术标准2.1.1 煤矿井巷工程施工规范 （GB50511-2010）。2.1.2 煤矿井巷工程质量验收规范 （GB50213-2010）。2.1.3 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）。2.1.4 钢结构设计规范 （GB50017-2012）。2.1.5 建筑结构荷载规范 （GB50009-2012）。2.1.6 地基基础设计规范 （GB50007-2011）。2.1.7 建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）。2.1.8 地铁设计规范 （GB50157-2003）。2
11、.1.9 旁通道冻结法技术规程 （DG/TJ089022006，J108512006）。2.2 设计基础资料2.2.1 天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间岩土工程施工勘察报告。2.2.2 天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间隧道1#联络通道及泵站平面位置图 铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.2.3 天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间隧道1#联络通道及泵站结构图 铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.2.4 天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间隧道2#联络通道平面位置图 铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.2.5 天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间隧道2#联络
12、通道结构图 铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.3 其它资料天津市地下铁道二期工程2号线机场延伸线区间隧道相关文件。2.4 施工方案设计的基本原则采用冻结法加固土体安全可靠，适应该区工程地质和水文地质条件。本施工方案设计的基本原则是：2.4.1水平孔冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求，加固土体的厚度和强度应达到设计要求。2.4.2 水平孔冻结方案应符合现场实际条件，具有可操作性。2.4.3 施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力。2.4.4 施工方案中考虑相关公共设施的位置及其安全保障，满足城市环境保护及节能要求。2.4.5 减小冻胀与融沉的危害，采取相应措施控制联
13、络通道和管片变形在允许范围内。2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点为控制冻结孔钻进、地层冻胀和融沉等对隧道及地面的影响，根据国内外最新研究成果和施工经验，提出以下冻结设计技术要点：2.5.1在已贯通的隧道内钻冻结孔，根据联络通道的结构采用近水平成孔或斜孔，每个钻孔都设孔口管，并安装孔口密封装置，以防钻进时大量泥水涌出。2.5.2冻土帷幕的厚度及强度应满足联络通道开挖的要求，尤其保证喇叭口处冻结帷幕的厚度，同时确保冻结帷幕与隧道管片的完全胶结。做好冻结和开挖的配合工作，并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。2.5.3为减小冻胀对隧道的影响，采用小开孔距、较低盐水温度、较大盐水流量等
14、措施，以加快冻结速度，并在适当部位布设泄压孔，在冻胀力达到一定值时进行手动泄压。2.5.4通过测温孔和泄压孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。重点监测冻土帷幕与对面隧道管片的胶结情况。2.5.5在联络通道底板、两侧、顶部(及集水井)混凝土中预埋注浆孔，必要时在隧道管片上钻注浆孔，以便注浆防止冻土融沉引起的地面沉降及隧道、联络通道的沉降变形。进行冻结地层温度监测、地层沉降变形的监测、隧道变形的监测，以指导联络通道的施工。2.5.6 为减小冻融的不利影响，实施按需注浆的方案，以控制地面的不均匀沉降。2.6 施工方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻凿，布设水平孔、近水平孔冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和部分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，其主要施工顺序为：施工准备冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统，盐水系统和检测系统) 进行隧道支撑积极冻结探孔试挖拆钢管片联络通道掘进与临时支护联络通道永久支护(泵站开挖与临时支护泵站永久支护)结构注浆进行融沉注浆充填。冻结孔施工和联络通
