盾構進出洞凍結法地基加固工程施工方案

1、站 - 站區(qū)間隧道盾構進、出洞凍結法地基加固工程施工方案集團股份有限公司xx年xx月目錄1 工程概況 . 11.1 施工內容 . 11.2 地面環(huán)境與地層條件 . 11.3 編制依據(jù)和執(zhí)行標準 . 32 盾構進出洞地基凍結加固設計 . 42.1 工程特點與施工方法選擇 . 42.2 施工風險分析與施工關鍵技術. 42.3 凍結壁厚度計算復核 . 72.4 凍結孔布置與凍結壁形成預計. 92.5 測溫孔布置及其它凍結施工參數(shù) . 102.6 凍結設計施工參數(shù)匯總 . 113 凍結施工 . 143.1 施工流程 . 143.2 凍結孔施工 . 143.3 凍結制冷系統(tǒng)安裝 . 173.4 積極凍結

2、與鑿洞門 . 203.5 停凍與拔凍結管 . 214 臨時用電設計 . 234.1 供電方案 . 234.2 供電系統(tǒng)施工及電氣技術要求. 234.3 現(xiàn)場安全用電管理 . 245 管線保護 . 265.1 凍結施工對地下管線的影響分析 . 265.2 凍結施工技術措施 . 265.3 施工監(jiān)測 . 285.4 其它管線保護措施 . 286 施工進度及資源配套計劃 . 306.1 施工進度計劃 . 306.2 水、電供應計劃 . 306.3 勞動力配備 . 306.4 設備材料供應計劃 . 307 凍結站平面布置 . 358.1 工期保證措施 . 368.2 安全質量技術保證措施 . 368.

3、3 冬、雨季施工技術措施 . 378.4 安全與質量保證體系 . 398.5 文明施工 . 399 應急預案 . 439.1 危險源及應急處理措施 . 439.2 組織機構與響應機制 . 44附圖1 站南端頭井出洞門位置圖 . 48附圖2 站北端頭井進洞門位置圖 . 49附表 過程控制表 . 501 工程概況1.1 施工內容地鐵 xx線 xx站站區(qū)間隧道為地下雙線單圓盾構隧道，區(qū) 間全長 758.84m，隧道外徑 6.2m。左、右線隧道盾構推進皆從站站南端 頭井始發(fā)出洞，在站北端頭井到達進洞。站南端頭井和站北端頭井圍護地下連續(xù)墻厚度均為1.2m，鋼筋混凝土襯砌厚度均為 0.4m，預留盾構進、出

4、洞門直徑均為 6.70m。站 南端頭井左、右線盾構出洞口中心標高分別為 -15.077m和-18.090m ，埋深分 別為 22.766m和25.690m（參見附圖 1）。站北端頭井左、右線盾構進洞 口中心標高均為 -3.992m ，埋深為 11.872m（參見附圖 2）。由于盾構進、出 洞處地層條件復雜，擬定對盾構進、出洞口周圍地層采用凍結法進行地基加 固。本項目施工內容為站 - 站區(qū)間隧道盾構進、出洞的凍結法地基 加固施工。1.2 地面環(huán)境與地層條件站南端頭井盾構出洞加固區(qū)南側緊靠體育場路，東西兩側近距離內 為施工區(qū)，無重要建筑物和地下管線。站北端頭井洞門加固區(qū)地面為城 市道路，在盾構進洞

5、時需要恢復路面交通。站南端頭井附近地面標高為 +7.60m，站北端頭井附近地面標高 為 +7.88m。地面以下的地層分布為（參見圖 1.1 ）1、 2層 雜填土和素填土。 1層 砂質粉土：灰黃色，稍密，濕，屬中等壓縮性土。 2層 粉質粘土：灰色、灰黃色，軟塑軟可塑。無搖振反應，切面光 滑，干強度中等，韌性中等。121123112 1b圖1.1 盾構進出洞門附近地質剖面圖1層 淤泥質粘土：灰色，流塑，含云母，局部夾薄層粉土。無搖振反 應，切面光滑，干強度中等，韌性中等，屬高壓縮性土。 2層 淤泥質粉質粘土：灰色，流塑，含云母、腐殖質。無搖振反應， 干強度中等，韌性中等。夾薄層粉土，屬高壓縮性土。

6、 3層 淤泥質粉質粘土夾粉土：灰色，流塑，含云母、貝殼碎屑等，夾 較多散體狀粉土。局部搖振反應迅速，干強度低，韌性低，屬高壓縮性土。1層 淤泥質粉質粘土：灰深灰色，流塑，局部軟塑。含云母，切面 粗糙，呈鱗片狀，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，屬高壓縮性土。 2層 粉質粘土：灰色，軟塑，含腐殖物，局部夾粉砂。切面粗糙，魚 鱗片狀，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，屬高壓縮性土。 1層 粉質粘土：青灰灰黃色，軟可塑，含鐵錳質氧化斑點及鐵質結 核。無搖振反應，切面光滑，干強度高，韌性高，屬中等壓縮性土。2層 粉質粘土：褐黃色，硬可塑，含鐵錳質氧化斑點及鐵質結核，具 水平層理，局部夾粉土薄層。無搖振

7、反應，切面光滑，干強度高，韌性高， 屬中等壓縮性土。盾構進、出洞位置地層主要為粉質粘土。1.3 編制依據(jù)和執(zhí)行標準本設計主要按照 xx地鐵 xx線工程施工圖設計第五篇第六冊第一分冊第 1冊：端頭井盾構進、出洞凍結法設計（圖號： HD1/S/05/Q11/01/01/ DJ/A）進行編制。施工執(zhí)行國家和地方相關技術規(guī)范和標準，主要包括：地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范 GB50299-1999。礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范 GBJ213-90。 旁通道凍結法技術規(guī)程 （ 上海市工程建設技術規(guī)程 DG/TJ08-902-2006)2 盾構進出洞地基凍結加固設計2.1 工程特點與施工方法選擇本項盾構進出洞口

8、凍結加固工程主要有以下特點：（1）盾構出洞口埋深較大，所處地層主要為飽和粉質粘土，上方有沙 質粉土，其穩(wěn)定性差，含水豐富，開挖暴露后容易發(fā)生坍塌或漏水、涌砂。（2）盾構進洞口埋深淺，盾構進洞門處地壓較小，對加固體的承載力 要求較低。但由于隧道覆土較薄，盾構進出洞施工時容易引起較大的地面沉 降。（3）盾構進出洞地點為鬧市區(qū)，施工點附近有重要道路與地下管線， 對地面沉降控制的要求較高。進洞口上方地面無施工空間。根據(jù)上述工程特點和以往盾構進、出洞施工經驗，擬定對盾構進洞口地 層進行水平凍結法加固，這樣可以不占用地面施工，并且凍結加固體量小而 加固隧道長度較大，對地面沉降控制效果較好。對盾構出洞口地層

9、進行垂直 孔凍結法加固，由于先盾構進入洞圈后再停凍和拔除凍結管，相對于水平凍 結更安全可靠。2.2 施工風險分析與施工關鍵技術2.2.1 施工風險分析采用凍結法進行盾構進出洞地基加固主要存在以下施工風險：（ 1 ）在水平孔凍結時，拔除凍結管時容易使凍結管端頭前方凍土融 化，從而發(fā)生鉆孔導水事故。（ 2 ）在垂直孔凍結時，凍結壁與盾構出洞口周圍地連墻之間不易凍 結，可能引起凍結壁與地連墻之間導水，嚴重威脅盾構出洞安全。（3）在盾構進、出洞時，由于需要減小盾構推進壓力，容易使上方地 層嚴重沉降，從而，誘發(fā)地下管路損壞。并且，盾構與周圍凍土的間隙容易 導水，如果洞口密封不佳，也可引起較大地層沉降。（

10、4）在拔除凍結管時，可能發(fā)生凍結管斷裂事故，使盾構難以推進。（ 5）在盾構進、出洞過程中，由于盾構推進停等等原因，使盾構機頭 被凍結。（ 6 ）由于凍結壁承載力不足，或凍結壁厚度和溫度沒有達到設計要 求，在打開洞門時引起凍結壁嚴重變形甚至破壞。針對這些施工風險，提出以下凍結加固設計要點。2.2.2 進洞水平凍結關鍵技術（1）在水平孔凍結方案中，適當加大洞口外圍水平凍結長度，使凍結 加固區(qū)包住盾構機頭范圍較大，并保證在盾構進洞過程中洞口外圍凍結孔不 停凍，以防盾構進洞過程中盾殼與凍土間隙導水，并避免盾構進洞時因推進 壓力減小而引起地層沉降。（2）由洞口外向內凍結孔深度逐漸減小，并結合先拔洞口中間

11、凍結 管，再拔洞口邊凍結管的拔管順序，一方面可防止拔管后凍結管端頭前方凍 土快速融化，另一方面有利于減小凍結工程量。（3）采用夯管法安裝凍結管，與跟管鉆進法下凍結管相比，施工時不 易引起水土流失和引起地層沉降，并且可消除凍結管頭部的鹽水循環(huán)盲區(qū)， 這樣有利于解凍拔管和防止拔管后鉆孔底部快速融凍導水。（4）如施工凍結孔時發(fā)現(xiàn)局部地連墻厚度大于設計值，相應加大凍結 孔深度以保證凍結壁厚度。（5）在開始凍結前安裝好熱水循環(huán)管路，并在凍結管頭部焊接好用于 拔管的管箍，以縮短拔管工期，降低施工風險。2.2.2 出洞垂直凍結關鍵技術（1）施工中盡量減小出洞口附近垂直凍結孔與地連墻之間的距離，確 保凍結壁與

12、出洞口周邊地連墻有足夠的搭接寬度。特別是在出洞口兩側各布 置多個緊靠地連墻的凍結管，從而，保證后凍結壁與出洞口周邊地連墻凍結嚴密，絕不滲漏水（2）如槽壁導墻厚度大或槽壁發(fā)生過坍塌影響凍結孔鉆進，開孔位置 向背離地連墻方向挪移，凍結孔采取傾斜鉆進，使深部凍結孔靠近出洞口附 近地連墻。（3）減小地連墻附近的凍結孔間距，以利于凍結壁與地連墻之間凍 結，并可提高洞口凍結壁的抗彎曲能力。（4）在出洞口周邊地連墻上布置測溫孔，以檢查地層與地連墻界面是 否凍結良好，確保開洞門時界面不會漏水。（5）凍結管采用帶內襯的對焊接頭，提高凍結管的接頭強度，減小拔 管阻力，并通過原位試拔，確定化凍時間，確保凍結管起拔時

13、不斷裂。（6）出洞口范圍內的測溫管采用 PVC塑料管，以消除測溫管拔管風險。（7）采取局部凍結，以減小凍脹、融沉對地面的影響。2.2.3 凍結施工對環(huán)境影響分析與對策 （1）凍結對地下連續(xù)墻的影響：根據(jù)凍結壁形成工藝和施工特點分 析，凍結壁與地連墻的水平作用力不會大于土層的被動土壓力。根據(jù)試驗研 究和有關現(xiàn)場量測，凍土作用于建筑物的法向凍脹力一般不會大于0.2MPa。在上海等地地鐵及公路隧道多個盾構進出洞凍結工程中，沒有發(fā)現(xiàn)凍結施工 對工作井有明顯不利作用。在該工程中，考慮對凍結施工時的工作井襯砌變 形進行跟蹤監(jiān)測。（2）凍結對盾構和隧道管片的影響：盾構在凍結壁中推進時，盾構機 頭和四周凍土之

14、間會發(fā)生凍結。根據(jù)施工經驗，只要盾構刀盤不停止轉動， 盾構機一般不會被凍結。為了避免機頭被凍住，或凍土進入倉內影響排土， 也可在盾構機頭土倉內加入少量鹽水。盾構進出洞后，由于凍結壁融化會引 起地層及隧道沉降，可以通過管片注漿來解決，但由于凍結壁厚度小，對隧 道沉降影響不會很大。3）凍脹和融沉對地面影響：根據(jù)上海等地地鐵和煤礦凍結施工監(jiān)測，如地表不補充水份，采取局部凍結后凍結壁內的地表凍脹隆起一般不大 于 30mm尤, 其是在硬化后的地面，地表隆起量還要小得多。地層融沉一般凍 脹隆起接近，凍結壁化凍后，地表基本能恢復到原位。同時，采取地面隔、 排水措施，凍脹和融沉的影響會更小。但是，由于盾構進、

15、出洞時很難立即 做到土壓平衡，由此引起的地層擾動會較大，所以，需要采用注漿措施，以 補償?shù)貙映两怠?.3 凍結壁厚度計算復核凍結壁厚度按固定圓板計算公式計算 值根據(jù)招標文件要求取值，參考上海 地區(qū)和日本類似土層的試驗結果和設 計取值，原則上考慮較大的安全儲 備。凍結壁平均溫度取 -10 ，抗折 強 度 取 1.8MPa ， 抗 剪 強 度 均 取 1.5MPa，抗折和抗剪安全系數(shù)取 2。 2.3.1 荷載計算凍結壁外側受土層側壓力作用， 參見圖 2.1 。凍結壁所受最大靜止水 土壓力計算公式為參見圖2.1 。凍土的相關參數(shù)取p K( H qn) 0.7 (18.5H 20) (kPa)式中，

16、p為凍結壁所受最大靜止水土壓力，kPa， K為靜止側壓力系數(shù)，取K=0.7 ； 為上覆土層的平均容重，取 =18.5(kN/m3) ， q n為地面超載，取 qn=20(kPa) ， H為洞口下緣埋深， m。各進、出洞口凍結壁所受水土壓力計算結果見表 .1 。表 2.1 凍結壁荷載計算表項目左線出洞右線出洞左線進洞右線進洞計算深度 H,m29.0426.1215.2215.22水土壓力 p,kPa390.1352.2211.1211.12.3.2 凍結壁厚度按日本關于凍結壁厚度 h的計算公式為2(m)kBPD2 1/ 2 h 1/ 2 4式中， h為凍結壁厚度， m；為 凍土抗折強度， MPa

17、；D為開挖直徑， m； B為常數(shù)， B=1.2；k為安全系數(shù)。各進出洞口凍結壁厚度計算參數(shù)及計算結果見下表 2.2 。表 2.2 按日本計算公式的參數(shù)取值與計算結果項目凍土抗折強度 (MPa)荷載 p (MPa)開挖直徑 D (m)系數(shù) B安全系數(shù) k凍結壁厚度 h(m)左線出洞1.80.39016.701.222.42右線出洞1.80.35226.701.222.30左線進洞1.80.21116.701.221.78右線進洞1.80.21116.701.221.78按我國建筑結構靜力計算公式計算圓板中心所受的最大彎曲應力為2P(D/2)216(3 ) h62式中， 為 泊松比。各進出洞口凍結

18、壁厚度計算參數(shù)及計算結果參見表 2.3表 2.3 按建筑結構靜力計算公式的參數(shù)取值與計算結果項目荷載開挖直徑泊松比凍土抗折強度安全系數(shù)凍結壁厚度p(MPa)D(m)(MPa)kh(m)左線出洞0.39016.70.251.822.43右線出洞0.35226.70.251.822.31左線進洞0.21116.70.251.821.79右線進洞0.21116.70.251.821.79按工作井開洞口周邊凍結壁承受的剪力最大，為PD4h 式中， 為凍土抗剪強度， MPa。各進出洞口凍結壁厚度計算參數(shù)及計算結果參見表 2.4 表2.4 剪切強度驗算表項目荷載 p(MPa)開挖直徑D(m)凍土剪切強度

19、(MPa)安全系數(shù) k凍結壁厚度 h(m)左線出洞0.39016.71.520.87右線出洞0.35226.71.520.79左線進洞0.21116.71.520.47右線進洞0.21116.71.520.47根據(jù)以上計算結果，設計取各進出洞凍結壁厚度見表 2.5表 2.5 凍結壁厚度設計值項目左線出洞右線出洞左線進洞右線進洞設計凍結壁厚度 ,m2.52.52.02.02.4 凍結孔布置與凍結壁形成預計(1)站南端頭井盾構出洞左線隧道盾構出洞口布置 3排共 39個凍結孔，垂直深度均為 32.04m。A排 垂直凍結孔距地連墻 0.30m，孔數(shù) 14個，孔間距 0.80m； B排垂直凍結孔距地 連

20、墻1.10m，孔數(shù)13個，孔間距 0.80m；C排凍結孔底距地連墻 2.10m，孔數(shù)12 個，孔間距 0.80m，由于東側圍擋內施工空間太小，部分凍結孔需要采取傾 斜鉆進。右 線 隧道盾 構 出 洞口 布置3排共 39個垂直 凍 結孔 ， 垂直深 度 均 為 29.03m。A排凍結孔距地連墻 0.30m，孔數(shù) 14個，孔間距 0.80m； B排凍結孔 1.10m，孔數(shù) 13個，孔間距 0.80m； C排凍結孔距地連墻 2.10m，孔數(shù) 12個，孔 間距0.80m。要求第 1排凍結孔距離底下墻不大于 450mm。排內凍結孔成孔允許最大間 距為 1300mm。凍結孔控制偏斜值為 250mm。計劃凍

21、結 35天后盾構可以出洞，預計此時凍結壁范圍和平均溫度均能滿 足上述設計計算要求。（2）盾構進洞共布置 56個水平凍結孔。進洞口中心布置 1個凍結孔，進入土層深度 2.50m，從進洞口中心向外布置 3圈凍結孔。第 1圈圈徑 2.70m，孔數(shù) 8個，孔 間距 1.033m，進入土層深度 2.50m；第 2 圈圈徑 5.40m，孔數(shù) 15個，孔間距 1.123m，進入土層深 度3.10m；第3圈 圈徑8.00m，孔數(shù) 32個，孔間 距 0.784m，進入土層深度 4.50m。計劃凍結 35天后盾構可以進洞，預計此時凍結壁范圍和平均溫度均能滿 足上述設計要求。2.5 測溫孔布置及其它凍結施工參數(shù)出

22、洞 口 凍 結 加 固 在 地 面 布 置 4 個 垂 直 測 溫 孔 ， 深 度 32.0m（ 左 線）/29.0m（ 右線 ） ，在出洞口地連墻上布置 8個水平測溫孔（探孔），深度 1.0m（要求不穿透地連墻），孔徑 50mm。進洞口凍結加固布置 7個水平測溫孔，洞圈外 3 個，進入土層深度為 4.0m，洞圈內 4個，進入土層深度為 2.0m。每個端頭井設一個凍結站，左、右線隧道的出（進）洞時間按錯開35天考慮。其它凍結工藝參數(shù)設計如下。1、設計積極凍結期最低鹽水溫度為 -28-30 ，并要求凍結 7天達到 -20以下，打開洞門時鹽水溫度達到最低值2、凍結壁平均溫度不高于 -10 。打開出

23、洞口時凍結壁與工作井地連墻 交界面附近溫度低于 -5 。3、凍結孔采用串、并聯(lián)，垂直凍結孔按 2個為一組串聯(lián)，水平凍結孔累 計按長度 5060m串聯(lián)；凍結孔單孔鹽水流量不小于 5 m3/h 。4、凍結管規(guī)格：出洞口垂直孔凍結采用 1275mm低碳鋼無縫鋼管。 進洞口水平凍結用凍結管采用 898mm低碳鋼無縫鋼管。凍結管采取外管 箍焊接。5、測溫管規(guī)格：垂直測溫管采用 60 4.5mm低碳鋼無縫鋼管，進洞口 水平測溫管采用 89 8mm低碳鋼無縫鋼管。6、凍結 35天打開盾構出洞預留口。拔除凍結管 1天。27、凍結需冷量：凍結管散熱系數(shù)取 250(弱加固區(qū)取 125) kcal/h ? m2，

24、冷量損耗取 20%。計算凍結需冷量為左線出洞Q出左=1.20.1273.1416250 (12.7+(32.04-12.7)40.5) 32.041249.56=10.44 104kcal/h 。右線出洞Q出右=1.20.1273.1416250 (12.7+(29.03-12.7)40.5) 29.03 1132.05=9.46 104kcal/h 。左、右線進洞 Q進=1.2 0.89 3.1416 250355.8=3.73 104kcal/h 。8、凍結站裝機制冷量設計：根據(jù)凍結需冷量計算和快速凍結的要求， 凍結制冷選用 YSLG16F型冷凍機 2套( 1套備用)，其工況制冷量約為 8

25、.6 104kcal/h 。2.6 凍結設計施工參數(shù)匯總盾構進、出洞凍結施工參數(shù)匯總見表 2.6和表2.7 ，詳見 xx地鐵xx線工 程施工圖設計第五篇第六冊第一分冊第1冊：端頭井盾構進、出洞凍結法設計(圖號： HD1/S/05/Q11/01/01/DJ/A )。表 2.6 盾構出洞垂直凍結施工參數(shù)一覽表參數(shù)名稱單位數(shù)量說明左線右線凍結長度m12.7012.70局部東結單根凍結管長度m32.04029.027凍結壁設計有效厚度m2.502.50凍結壁設計平均溫度-10-10凍結壁交圈時間d20252025積極凍結時間d3535根據(jù)測溫情況進行調整垂直凍結孔個數(shù)個3939測溫孔個數(shù) / 深度個/

26、m4/32.04/29.0洞門探孔個數(shù) / 深度個/m8/1.08/1.0凍結孔開孔間距mm800800排距8001000凍結孔最大偏斜值mm250250設計最低鹽水溫度-28-30-28-30凍結7d降至-20 以下單孔鹽水流量m3/h55凍結管規(guī)格mm1275127520號優(yōu)質無縫鋼管供液管規(guī)格mm484.5484.520號優(yōu)質無縫鋼管測溫管規(guī)格mm60560520號優(yōu)質無縫鋼管凍結孔總長度m1249.561132.05測溫孔總長度m128105.5工況需冷量104kcal10.449.46工況條件，不計管路損失預計凍土發(fā)展速度mm/d28.028.0向一側發(fā)展表 2.7 盾構進洞水平凍結

27、施工參數(shù)一覽表參數(shù)名稱單位數(shù)量說明單根凍結管長度m6.5/4.3/3.7/3.7外圈/ 中圈/ 內圈/ 中心凍結壁設計有效厚度m2.0/1.6凍結壁平均溫度-10凍結壁交圈時間d2025積極凍結時間d35洞門外圍凍土帷幕長度m4.50外圈凍結孔個數(shù) / 圈徑個/m32/8.00中圈凍結孔個數(shù) / 圈徑個/m15/5.40內圈凍結孔個數(shù) / 圈徑個/m8/3.70中心凍結孔個數(shù) / 圈徑個/m1/0.00測溫孔個數(shù) / 深度個/m3/6.0,4/3.7洞圈外，洞圈內凍結孔開孔間距m0.781.12凍結孔最大偏斜mm100設計最低鹽水溫度-28-30凍結7天達到 -20 以下單孔鹽水流量m3/h5

28、凍結管規(guī)格mm898供液管規(guī)格mm484.5測溫管規(guī)格mm605孔口管規(guī)格mm1086/ 866凍結孔/ 測溫孔凍結孔總長度m355.8測溫孔總長度m32.8工況需冷量4104kcal3.73預計凍土發(fā)展速度mm/d24.0向一側發(fā)展3 凍結施工3.1 施工流程進出洞口凍結加固施工流程如下圖施工準備凍結孔鉆進凍結器安裝施工機房、基礎凍結站安裝鹽水系統(tǒng)安裝、保溫充R22、融化 Cacl 2、試運轉積極凍結 鑿 洞 門檢測鹽水溫度、流量、測溫孔溫度循環(huán)熱鹽水拔除凍結管 盾構進出洞 收尾撤場圖3.1 凍結施工流程3.2 凍結孔施工1、凍結孔質量要求（ 1）孔位偏差不應大于 50mm。（2）凍結孔鉆進

29、深度應確保凍結管能下到設計深度。（ 3）鉆孔的偏斜控制在 1%以內。（ 4）盾構出洞垂直凍結孔排內成孔控制間距為 1300mm；（ 5）盾構出洞垂直孔凍結第一排凍結孔距離地連墻不大于 0.45m。（ 6）凍結管耐壓不低于 1.0MPa。（7）盾構出洞垂直孔凍結管規(guī)格為 127 5mm低碳鋼無縫鋼管 , 地面測 溫管規(guī)格為 604.5mm低碳無縫鋼管；盾構進洞水平孔凍結管和測溫管規(guī) 格為898mm低碳鋼無縫鋼管。（ 8）供液管和回液管規(guī)格為 483.25mm低碳鋼管。左線出洞凍結區(qū) 供液管和回液管下放深度分別為 32.04m和19.34m，右線出洞凍結區(qū)供液管和 回液管下放深度分別為 29.03

30、m和 16.33m。2、施工方法與打鉆設備選型垂直凍結孔采用鉆進法施工。選用 XY-4型鉆機1臺，電機功率為 11 kw， 選用BW-200/50泥漿泵 1臺，流量為 200 l/min ，每臺電機功率為 14.5kw。土 層用200mm的三翼刮刀鉆頭或牙輪鉆頭鉆進，硬化地面和導墻鋼筋混凝土 翻邊用 200mm金剛石取芯鉆頭鉆進。水平凍結孔采用夯管法施工。選用 H190型夯管錘施工，配 6m3/min 空壓 機，電機功率 37kw。3、垂直凍結孔鉆進與凍結器安裝（1）按凍結孔設計位置固定鉆機，用 200mm取芯鉆開孔，正常鉆進時 根據(jù)地層軟硬情況采用三翼鉆頭或牙輪鉆頭。（2）為了保證鉆孔精度，

31、開孔段鉆進是關鍵。鉆進前5m鉆孔時，要反復校核鉆桿垂直度，調整鉆機位置，并采用減壓鉆進。（3）凍結管下入鉆孔內前要先配管，保證凍結管同心軸線重合，焊接 時，焊縫要飽滿，保證凍結管有足夠強度，以免拔管時凍結管斷裂。（4）凍結管安裝完畢后 , 用木塞等封堵管口，以免異物掉進凍結管。（ 5）在凍結管內下入供液管，供液管底端連接 0.3m高的支架。供液管 下到孔底。然后安裝去、回路羊角和凍結管端蓋。（6）在局部凍結位置下回液管，左、右線凍結區(qū)回液管下放深度分別 為19.34m和16.33m。4、水平凍結孔夯管法施工1）如受端頭井內梁、板等結構限制凍結孔不能按設計布置，凍結孔按放射狀鉆進，即孔底位置按設

32、計確定，開孔位置向預留洞門邊緣移動。（2）凍結孔施工順序為：先施工凍結孔，再施工測溫孔；先施工下部 的凍結孔，再施工上部的凍結孔。地連墻地下墻夯管錘導軌孔口管膨脹螺絲連接板圖3.2 夯管示意圖（3）在現(xiàn)場進行凍結管配管，記錄各節(jié)管材長度并依次編號。每節(jié)凍 結管長度應盡量長，并且必需順直。（4）安裝夯管錘導軌和夯管錘。在孔口管上連接孔口密封裝置，在孔 口密封裝置中插入第一節(jié)凍結管并與夯管錘連接。（5）用精密地質羅盤調整凍結管和夯管錘方位，使凍結管和夯管錘在 設計凍結孔軌跡上。（ 6）壓緊孔口密封裝置，打開控制閥門，開始夯管。夯進前1m凍結管時，要控制夯進速度（減小供風），反復校核凍結管方向，調整

33、夯管錘位 置，檢查偏斜無問題后方可繼續(xù)夯進。（ 7）逐節(jié)夯入凍結管。焊接凍結管時用 1m靠尺檢查確保順直，焊縫要 飽滿并用角磨機打磨與管壁齊平。（8）用測桿復核夯入凍結管達到設計深度。壓緊孔口密封裝置，移走夯管錘。（ 9）進行凍結管試漏，試漏壓力控制在 1.01.2MPa之間。壓力穩(wěn)定 30 分鐘無變化者為試漏合格。（ 10）試漏合格后，在凍結管內下入供液管。記錄每節(jié)供液管的長度， 核對下入供液管長度與凍結管長度一致無誤。5、測斜和試漏（1）下好凍結管后，采用燈光測斜法測斜，并復測凍結孔深度。（ 2）完成測斜后進行打壓試漏。凍結管試漏壓力控制在1.0 1.2MPa之間，穩(wěn)定 30分鐘不降者為試

34、漏合格。6、測溫孔施工地面測溫孔施工方法同凍結孔，下 PVC管時，管內要灌滿水，熱電偶測 溫線要膠帶綁扎在 PVC管外表面。出洞口地連墻上的小測溫孔采用 50mm取芯鉆鉆進，不得鉆透地下墻。 如鉆孔中出水，下 48 3mm焊接鋼管作為測溫管，測溫管外需纏麻絲密 封，并用膨脹螺栓固定在地下墻上。測溫孔 出洞口圖3.3 出洞口測溫孔布置圖3.3 凍結制冷系統(tǒng)安裝1、凍結制冷設備選型與管路設計1）一個端頭井布置一個凍結站。以下為一個凍結站的凍結系統(tǒng)設計。（2）每個端頭井選用 YSLG16（F YSLGF30）0 或 TBSJ050.1型冷凍機組 2套 （其中 1套備用），當鹽水溫度為 -29 ，冷卻

35、水溫度 30時，其最大制冷量 為17.2 104kcal/h 。冷凍機組電機總功率為 127 kw。（3）選用IS150-125-315 鹽水循環(huán)泵 2臺（1臺備用） ，流量200m3/h ，揚程 32m，電機功率 45kw。（4）選用IS125-100-250 冷卻水循環(huán)泵 2臺（1臺備用） ，流量 100 m3/h， 揚程 20m，電機總功率 11kw；（5）選用 DBNL3-60型冷卻塔 2臺，每臺電機總功率 3.0kw。3（ 6）設鹽水箱一個，容積 3.4m3。（7）鹽水干管和集配液管均選用 1595mm鋼管，集、配液管與羊角 連接選用1.5 高壓膠管。（8）在去、回路鹽水管路上安裝壓

36、力表、溫度傳感器和控制閥門。在 鹽水管出口安裝流量計。鹽水箱安裝液面指示器。（9）在配液圈與凍結器之間安裝閥門，以便控制凍結器鹽水流量。（ 10）凍結器連接采用串并聯(lián)方式，垂直凍結每組串聯(lián)2個凍結孔，水平凍結每組串聯(lián)凍結孔累計長度為 5060m。（11）凍結站冷卻水新鮮用量為 10m3/h 。（12）選用N46冷凍機油， R22制冷劑。（13）氯化鈣溶液（鹽水）比重為 1.260 1.265 。2、凍結站布置與設備安裝 站內設備主要包括配電柜、冷凍機組、鹽水箱、鹽水泵、清水泵、冷卻 塔及清水池等。凍結站布置主要設備布置圖。設備安裝按設備使用說明書的 要求進行。3、管路連接、保溫與測試儀表安裝凍

37、結器連接參見圖 3.4 和圖3.5 。鹽水和冷卻水管路鋪在地面管架上，法蘭連接。溫度計、壓力表和流量 計安裝要按有關規(guī)范進行。鹽水管路經試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保 溫，保溫層厚度為 50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈與凍結管 的連接用耐高壓膠管。冷凍機組的蒸發(fā)器及低溫管路用軟質泡沫塑料保溫材料保溫，鹽水箱和 鹽水干管用 50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料保溫。4、溶解氯化鈣和機組充氟加油先在鹽水箱內注入約 1/4 的清水，然后開泵循環(huán)并逐步加入固體氯化 鈣，直至鹽水濃度達到設計要求。溶解氯化鈣時要除去雜質。鹽水箱內鹽水 不能太滿，以免高于鹽水箱口的凍結管鹽水回流時溢出鹽水箱。接熱水

38、循環(huán)管路2高壓膠管凍結孔DN150閘閥6回路鹽水干管地連墻6去路鹽水干管砼襯砌說明：1、每組凍結器去回路上均安裝 2 球閥進推構出洞口圖3.4 出洞口凍結器連接圖管干水鹽路去管干水鹽路回凍結孔盾構進洞口說明：1、每組凍結器去回路上均安裝 2球閥。圖 3.5 進洞口凍結器連接圖機組充氟和冷凍機加油按照設備使用說明書的要求進行。首先進行制冷 系統(tǒng)的檢漏和氮氣沖洗，在確保系統(tǒng)無滲漏后，再充氟加油。3.4 積極凍結與鑿洞門1、凍結系統(tǒng)試運轉與積極凍結 設備安裝完畢后進行調試和試運轉。在試運轉時，要隨時調節(jié)壓力、溫 度等各狀態(tài)參數(shù)，使機組在有關工藝規(guī)程和設計要求的技術參數(shù)條件下運 行。在凍結過程中，定時

39、檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍結壁擴展情況，必要 時調整凍結系統(tǒng)運行參數(shù)。凍結系統(tǒng)運轉正常后進入積極凍結。要求一周內 鹽水溫度降至 -20 以下。2、鑿洞門實測測溫孔溫度，使凍結壁平均溫度和厚度達到設計值，檢查凍結壁與地連墻界面溫度不高于 -5 ，可破盾構出洞口地連墻鋼筋混凝土。破盾構出 洞口地連墻鋼筋混凝土時，并密切注意破地連墻時是否破壞凍結管，如一旦 發(fā)現(xiàn)凍結管漏鹽水，及時關閉該凍結器 , 并用焊接補好漏點。3.5 停凍與拔凍結管 在盾構出洞時，機頭靠上凍結壁并做好密封后可停止凍結，進入拔管工 序。在盾構進洞時，鑿除洞門地下墻、安裝好密封圈，可停止凍結進入拔管 工序。拔管方法與步驟為：（1）安

40、裝強制解凍熱水循環(huán)系統(tǒng)，參見圖 3.6 。水箱15kw加熱器50軟管40閥門50軟管150閥門水泵127鋼管圖 3.4 強制解凍熱水循環(huán)系統(tǒng)圖（2）以每12組凍結孔為一批，在凍結孔中循環(huán)熱鹽水。（3）待凍結管周圍凍土融化 13cm時，及時用起管機或千斤頂起拔松 動凍結管。（4）用起重機或卷揚機快速拔出已松動的凍結管。（5）垂直凍結孔拔管后用粘土或 M5水泥砂漿封孔。水平凍結孔拔管后 凍結孔拔管后用預制 M5M1水0 泥砂漿圓柱封孔 , 水泥砂漿標號為 M5M1，0 預 制圓柱直徑同凍結管，每截長度 0.3m，每個凍結孔充填 13截（粘土層充填 1 截，砂層充填 3截）（6）預計凍結孔正常起拔力

41、為 0.15 噸。凍結管的破斷力約為 32噸，要 求起拔力小于 5噸。（ 6）預計垂直凍結孔正常起拔力為 36噸。凍結管的破斷力約為 32噸， 要求起拔力小于 10噸。4 臨時用電設計4.1 供電方案凍結施工用電由設在施工場地內的箱式變壓器提供。應采用雙回路獨立 供電。如果不具備獨立雙電源進戶，停電應及時通知，以便施工人員提前做 好機組停機準備，及早作好安全防護工作。根據(jù)用電量負荷計算凍結期間一個凍結站最大用電量為294kw（按兩個出洞同時凍結），輸電電纜采用 2根YC-3 120+235mm2。施工用電均采用 380V的三相五線制，并采用三級配電，二級漏電保護。施工場區(qū)照明主要采 用GDX-

42、100鹵化物燈。冷凍機啟動柜清水泵冷卻塔冷凍機啟動柜 鹽水泵啟動箱 備用圖4.1 臨時供電系統(tǒng)圖4.2 供電系統(tǒng)施工及電氣技術要求 供電系統(tǒng)施工應遵循施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范，按以下步驟 進行：第一步：施工場區(qū)電纜溝與電纜線路敷設。 第二步：進戶電源配電箱的安裝； 第三步：施工場區(qū)各設施動力、照明安裝； 第四步：冷凍用電安全教育。施工時應符合以下電氣技術措施要求：（1）貫徹以預防為主，安全第一的方針，現(xiàn)場施工人員必須遵守工 地現(xiàn)場安全用電管理規(guī)定及甲方現(xiàn)場用電管理規(guī)定。（2）所有電氣設備的金屬外殼和金屬支架必須可靠明顯接地；（ 3）用戶進點必須重復接地，切重復接地電阻 10；（4）電纜敷設

43、使用：1）電纜通過工作井樓梯間下放，每層樓板位置用鐵絲和瓷瓶掛住固定；2）埋設敷設電纜應事先查明地下管線分布情況；3）在過路和穿過井口出，對電纜進行保護，以防觸電或電纜受到損壞。（5）在沒有查清跳閘原因前嚴禁在一次合閘。4.3 現(xiàn)場安全用電管理4.3.1 施工用電安全檢查和整改（1）現(xiàn)場電氣工作人員必須做到電氣設備安裝正確、拆除徹底、維修 及時、使用安全（2）每周一次對漏電開關做動作實驗，動作失靈的及時更換，并做好 記錄。（3）工地現(xiàn)場配備電箱要編號，每周一次檢查電箱的電氣元件導線箱 體的完好程度，檢查電氣設備金屬外殼接地是否良好，不符喝要求的及時整 改并做好記錄。（4）檢查和巡視施工現(xiàn)場的線

44、路有無亂拖亂接現(xiàn)象，電器設備是否帶 病工作，接地是否可靠，電工人員每天都要檢查，把違章的問題及時整改， 把事故消除在萌芽狀態(tài)。在電工值班上要寫明當天發(fā)現(xiàn)問題和整改措施。（5）做好電工的交接班工作，把當班未解決的問題做書面形式交代。4.3.2 電氣管理（1）做好當班電工的維護保養(yǎng)工作，以“養(yǎng)”為主，以“修”為輔，認真做好每日、每周、每月的維護保養(yǎng)方能減少故障（2）建立電氣維修卡，當電氣設備出現(xiàn)故障或有異常情況時，電工人 員在排除故障后，要及時對故障部位設卡登記，其 內容為：故障點標號、 圖紙元器件標號、損壞零件型號、規(guī)格、損壞原因、處理結果。（3）故障點設卡一張，寫上日期、時間和維修人姓名，便于

45、今后的故 障分析和解決。4.3.3 安全用電（1）絕緣、屏護與安全距離符合國家及當?shù)赜嘘P文件及規(guī)范、有關電 工標準。（2）電氣安全用具與裝置安全用具必須根據(jù)相應電壓等級，工作條件適當選用，使用完畢妥善保 管?，F(xiàn)場電工對照有關材料標準定期檢查和實驗。電氣安全裝置實現(xiàn)一機一 閘、一箱一漏，均三級配電二級漏電保護裝置。（3）用電設備安全措施保護電器型號、規(guī)格的選擇按設備運行要求；各類開關的型號、規(guī)格選 擇按其所控制的負荷種類和負荷電流；各種啟動電器按相應電機的規(guī)格和運 行要求選用，由專職電工把關，執(zhí)行驗收制度。（4）嚴格執(zhí)行國家城市建設環(huán)境保護部（施工現(xiàn)場臨時用點安全技術 規(guī)范）標準，當?shù)厥泄╇娋郑?/p>

46、壓用戶電器裝置規(guī)程），市政管理部門及總公 司、分公司制定的各項安全標準和安全規(guī)定。（5）電器防火措施滅火器半年由分公司治安保衛(wèi)員檢查一次；把滅火器知識作為工地安全 教育內容之一。5 管線保護5.1 凍結施工對地下管線的影響分析在盾構進出洞凍結加固施工過程中，可能引起地層沉降和影響地下管線 安全的施工作業(yè)主要有以下幾個方面。（1）垂直凍結孔施工：鉆孔位置碰到地下管線，可能損壞管線?；蜚@ 孔泥漿進入雨水管等溝槽，將其堵塞。（2）水平凍結孔施工：鉆孔過程中造成水土流失，從而引起地層沉降 和上訪管線變形損壞。（3）地層凍結：當管線在凍結區(qū)內時，可使管線冷縮變形，但一般不 會損壞，但當水管內的水不流動時

47、，可使管內水凍結，引起堵管和管子凍 裂。（4）凍脹融沉：由于土層凍脹可引起地下管線變形，但根據(jù)工程實 踐，地層凍脹隆起一般不會很大而損害地下管線。地層融沉引起的地層沉降 一般也不會超過 30mm，但當與其它因素共同作用后，或管線的變形能力較差 時，也會引起地下管線損壞。（5）初期地層沉降：在工作井施工過程中，一般都會引起周圍地層沉 降，從而使地下管線處于受力狀態(tài)。（6）盾構進出洞：在盾構進出洞過程中，由于盾構機頭正面土壓力往 往要遠小于原始土壓力，從而引起水土損失和地層沉降，這是引起盾構進出 盾構進出洞口附近地層嚴重沉降的主要原因。此外，如地層為砂性透水地 層，盾構進出洞口往往存在不同程度的漏

48、水漏砂情況，這也引起地層的嚴重 沉降的重要原因。5.2 凍結施工技術措施根據(jù)本工程特點，在凍結施工方案制定中主要采取以下地下管線保護技術措施（1）垂直凍結孔施工時要避開管線位置。必要時移動凍結孔開孔位 置，用斜孔鉆進的方法使鉆孔距離管線不小于 0.5m。（2）當鉆孔不能避開地下管下時，或不能確定地下管線是否碰到鉆孔 時，要挖出地下管線并對其進行必要的防護，確保鉆孔施工不會損壞管線。（3）隨時檢查地下管線溝槽是否進泥漿，如泥漿進入了管線溝槽，應 及時排除清洗。（4）水平凍結孔采用二次開孔工藝開孔，并采用夯管法安裝凍結管， 確保凍結孔施工過程中不發(fā)生水土流失。（5）安裝好水平凍結管后，凍結管與孔口

49、管之間用機械式止水裝置止 水。（6）一旦在水平凍結孔施工過程發(fā)生了水土流失，立即在地層淺部孔 進行注漿補償。注漿量為土體流失量的 11.2 倍。注漿方法與技術參數(shù)見跟 蹤注漿。（7）對凍結區(qū)內的水管，要挖出并進行保溫，防止水管凍壞。（8）在進洞口水平凍結施工中，加大外圈孔凍結深度，待盾構機頭進 入凍結圓筒后再鑿除地連墻和拔除洞口內的凍結管。（9）要確保洞圈止水裝置可靠有效。并應盡量不減小或增大盾構正面 土壓力。（10）盾構進出洞后要及時對管片后進行充填注漿。（11）跟蹤注漿：根據(jù)實測地層沉降情況進行跟蹤注漿。1）注漿方法：利用在內襯墻上的預埋注漿孔注漿和利用隧道管片的增 設注漿孔注漿。2）注漿

50、范圍：凍結施工影響區(qū)。3）注漿深度：為地面或管線以下 3m至洞口之上 2m。4）注漿孔布置：按孔間距 1.02.0m 布置，根據(jù)地層沉降情況采取跳孔 注漿。5）漿液材料：水泥水玻璃雙液漿。配比為：水泥和水玻璃的溶液體 積比為： 1：1，其中水泥漿水灰比為： 1： 1。水玻璃溶液采用 B35 B40水玻 璃加 12倍體積的水稀釋。水泥采用 PO.32.5普通硅酸鹽水泥。漿液凝膠時 間為45180s。6）注漿量：加固體積的 15%20%，每米注漿孔注入漿液為 150200l 。盾 構出洞凍結區(qū)注漿量為左線 228.2m3，右線 206.7m3，單個盾構進洞凍結區(qū)注 漿量為39.1 m3。5.3 施

51、工監(jiān)測（1）委托專業(yè)單位按照有關測量規(guī)范編制監(jiān)測方案，對施工影響范圍 內的管線進行沉降監(jiān)測。（2）弄清地層及管線的初始沉降量，按有關測量規(guī)范確定本次地層及 管線沉降的報警值。（3）對地面、深沉地層和重要管線沉降進行定期監(jiān)測，一般情況下為 每天一次。在以下情況下應加大測量頻度：在盾構進出洞過程中；當?shù)貙蛹?管線沉降有明線加速沉降趨勢或接近警戒值；鉆孔及其它原因引起了明顯的 水土流失。（4）及時將監(jiān)測結果報送總包方、項目監(jiān)理及其他現(xiàn)場施工管理部 門。5.4 其它管線保護措施（1）實行公用管線保護責任制，項目經理為本工程公用管線保護的責 任人。（2）在開工前，認真閱讀甲方提供的地下管線資料，弄清可能影響施 工或受施工影響的地下管線的種類、規(guī)格、位置、走向、埋深、完好程度與 施工情況，填寫公用管線施工配合業(yè)務聯(lián)系單。（3）在施工平面圖上表明影響施工或受施工影響的地下管線，分析各