聯(lián)絡(luò)通道冷凍法施工技術(shù)總結(jié)

大綱施工中所出現(xiàn)的問題及處理措施冷凍法的概述工文區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道的施工及技術(shù)要點(diǎn)冷凍法的概述人工地層凍結(jié)法(ArtificialGroundFreezing,AGF)（簡稱“凍結(jié)法”），是利用人工制冷技術(shù),使地層中的水結(jié)冰,把天然巖土變成凍土,增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性,隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系,以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行地下工程掘砌施工的特殊施工技術(shù)。其實(shí)質(zhì)是利用人工制冷臨時改變巖土性質(zhì)以固結(jié)地層?；驹?使冷凍結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，能起到承載的作用；使冷凍結(jié)構(gòu)具有絕對的封水性，起到隔離、屏蔽的作用。從而達(dá)到不影響地面交通、地面建（構(gòu)）筑物、安全掘砌結(jié)構(gòu)的作用冷凍目標(biāo)2冷媒劑(鹽水)吸熱：氯化鈣(CaCl2)等；直接氣化吸熱：液氮(-195.8℃)、干冰(-78.5℃)。制冷方法3巖土工程凍結(jié)制冷通常利用物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)或有物質(zhì)之間的熱量交換來完成實(shí)現(xiàn)的。因此有兩種類型：土木工程、巖土工程

礦山鑿井：豎井、斜井

隧道施工：隧道掘進(jìn)；盾構(gòu)、頂管進(jìn)出洞、聯(lián)絡(luò)通道

基坑工程

穿越

地下對接

管線工程

事故處理

基礎(chǔ)加固

邊坡加固環(huán)境保護(hù)：污染物處理土工試驗(yàn)：原狀土取樣其他：泥漿除水4冷凍法的應(yīng)用工文區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道的施工及技術(shù)要點(diǎn)1、工程概況3、施工步驟與技術(shù)要點(diǎn)2、冷凍設(shè)計(jì)概況1、工程概況沈陽市地鐵2號線3標(biāo)工業(yè)展覽館站～文體路站區(qū)間隧道在位置里程YK12+791.501處設(shè)置1號聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵站，在位置里程YK13+230.000處設(shè)置2號聯(lián)絡(luò)通道，1號聯(lián)絡(luò)通道最低埋深為33m左右，2號聯(lián)絡(luò)通道最低埋深為27m左右。聯(lián)絡(luò)通道所處地層均為礫砂層，但盾構(gòu)掘進(jìn)過程中仍發(fā)現(xiàn)卵石存在。實(shí)測地下水位埋深為16m左右，地下水屬冷水，水量大、流速快，實(shí)測地下水流速為20m/d左右。擬構(gòu)筑聯(lián)絡(luò)通道所在位置均為沈陽南北向交通主干道青年大街下方，交通繁忙，沒有施工降水井的條件。2、冷凍設(shè)計(jì)概況兩個聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)孔的布置均采取左線隧道單側(cè)打孔方式進(jìn)行凍結(jié)孔按上仰、水平、下俯三種角度布置，其中1號聯(lián)絡(luò)通道共布置凍結(jié)孔71個（后變更為64個）。2號聯(lián)絡(luò)通道共布置凍結(jié)孔51個，1號、2號聯(lián)絡(luò)通道各設(shè)置2個穿透孔。1號聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)積極凍結(jié)時間為45天左右，2號聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)積極凍結(jié)時間為40天左右。聯(lián)絡(luò)通道測溫孔布置8個，冷凍站側(cè)布置2個,對側(cè)布置6個，目的主要是測量凍結(jié)帷幕范圍不同部位的溫度發(fā)展?fàn)顩r；在凍結(jié)帷幕封閉區(qū)域內(nèi)布置4個卸壓孔，左線、右線各2個。以便綜合采用相應(yīng)控制措施，確保施工的安全。3、冷凍施工步驟1、孔位確定9、二次襯砌8、防水施工7、初期支護(hù)6、冷凍開挖5、積極冷凍4、冷凍孔連接2、鉆孔施工10、后續(xù)工作3、冷凍站建立3.1、孔位確定冷凍孔位位置全部由設(shè)計(jì)院出圖確定，通道左、右兩側(cè)單排孔的孔間距在0.4米~0.6米之間；上、下部橫排間距為1米~1.1米，豎排間距為0.4~0.6米，梅花形布置。冷凍孔點(diǎn)位確定必須由測量人員放線并復(fù)合，在相同隧道內(nèi)的另一側(cè)做出投影點(diǎn)，方便定位及確定點(diǎn)位角度。放點(diǎn)位置必須避開管片縫與管片螺栓、距離管片縫與管片螺栓至少十公分以上。在施工透孔時，應(yīng)在另側(cè)隧道標(biāo)記終孔位置，檢查并記錄透孔的偏離情況，為后續(xù)冷凍孔的鉆進(jìn)工作作出指示。3.1.1、1號聯(lián)絡(luò)通道孔位布置圖3.1.2、2號聯(lián)絡(luò)通道孔位布置圖3.2、鉆孔施工冷凍孔鉆進(jìn)前需進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作，主要包括：3.2.1、鉆孔前的準(zhǔn)備工作（1）管片第一次開孔一般采用水鉆施工，視冷凍管型號選用水鉆大?。ɡ鋬龉堞?9，水鉆鉆頭φ132），水鉆基座安裝時應(yīng)特別注意孔位、角度的復(fù)合，必須保證嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)角度鉆孔，管片第一次成孔鉆進(jìn)長度視管片厚度而定，但必須將最外層鋼筋切割掉，一般留下最外層四~五公分厚的鋼筋保護(hù)層。（2）安裝孔口管及大球閥孔口管采用φ128楔形管（內(nèi)徑108），孔口管包括旁通閥，旁通閥為DN40小球閥。大球閥為DN100球閥。

（3）管片第二次開孔是指用φ94的水鉆鉆頭將一開剩余管片鉆透（包括管片壁后注漿層），成孔之后立即將水鉆鉆桿退出并將大球閥關(guān)上防止水土流失。（4）安裝密封盒在二開完成、球閥關(guān)閉后安裝密封盒。密封盒分為套管與封口兩部分，套管內(nèi)徑為φ104，封口內(nèi)徑為φ94，壁厚均為10mm。套管使用24螺桿與大球閥相連，中間加上防水橡膠墊片，封口與套管之間用長螺桿相連（不能鎖緊）。（5）鉆頭加工主要過程有：1、連接逆止閥。2、將逆止閥與一節(jié)30公分左右的冷凍管完整的焊死，必須保證逆止閥與短節(jié)之間沒有縫隙漏水，并能承受一定的壓力。3、加工鉆頭，用普通鋼板或彈簧鋼做成90度的箭頭型。4、鉆頭焊接于短節(jié)上并將短節(jié)與普通的冷凍管焊接牢靠，用內(nèi)管骨連接。普通鋼板鉆頭在上述幾種鉆頭中強(qiáng)度最低，主要用于地層中無大粒徑卵石、鉆進(jìn)距離短時可以使用。彈簧鋼鉆頭就是將普通鋼板鉆頭中的普通鋼板改為彈簧鋼鋼板。彈簧鋼鉆頭適用于一般困難地層中的成孔鉆進(jìn)，可以在含有一定卵石的地層中施工，鉆進(jìn)距離不宜超過10米。彈簧鋼加焊耐磨焊條鉆頭是彈簧鋼鉆頭的加強(qiáng)型。相比彈簧鋼鉆頭，其更適用于地層中含卵石較多的地層中。適用范圍與彈簧鋼鉆頭差不多，但是有比彈簧鋼鉆頭更耐磨的特點(diǎn)，可以適用于10~14米距離的鉆進(jìn)。合金鉆頭是指在鉆頭上加焊了合金耐磨塊的鉆頭。相比彈簧鋼鉆頭對于卵石地層的切割鉆進(jìn)能力更強(qiáng)。但是由于合金塊的焊接長度與寬度都有限，導(dǎo)致合金鉆頭的實(shí)際耐磨度并不好，加上合金鉆頭的單價并不低（300~400元/個），在一次成孔中屬于耗材，所以在實(shí)際施工過程中，并未大量采用。金剛石球齒鉆頭搭配工業(yè)鉆桿使用。主要用于需要兩次成孔時的第一次鉆進(jìn)，具有高耐磨，可碾壓小卵石的特點(diǎn)，類似于盾構(gòu)刀盤中的滾刀。例如大粒徑卵石含量較多、需要鉆透管片壁后注漿層的鉆孔施工中，可以選用工業(yè)鉆桿加配金剛石球齒鉆頭的施工方法。金剛石取芯鉆頭用于透孔成孔與二開時使用。關(guān)鍵特點(diǎn)是可以強(qiáng)度高、可切割。用來磨透管片，切割鋼筋、可以取出切割芯體，某種意義上與水鉆鉆頭類似。在工~文區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工中，彈簧鋼鋼板加焊耐磨焊條鉆頭可以滿足全部一次成孔鉆進(jìn)的要求；在一號聯(lián)絡(luò)通道下部第二、三排孔，二號聯(lián)絡(luò)通道下部第二排孔施工過程中則需要二次成孔。

（5）拌制膨潤土為保證鉆進(jìn)的順利進(jìn)行，需要一邊鉆進(jìn)一邊注入膨潤土漿液。膨潤土溶液主要作用有：1、膨潤土漿液能起到泥漿護(hù)壁的作用；2、鉆進(jìn)時帶壓的膨潤土漿液能將鉆頭前的砂、土體沖開，方便鉆進(jìn)。（7）鉆機(jī)定位采用吊線錘的方法按照三點(diǎn)一線（鉆頭、鉆機(jī)尾部、后視點(diǎn)）找中，對中完畢后用量角器或找準(zhǔn)角度，當(dāng)角度與位置均符合要求后固定鉆機(jī)平臺與鉆機(jī)。鉆機(jī)用螺桿固定于鉆機(jī)平臺上；鉆機(jī)平臺用四個2.5T的手動葫蘆及固定螺扣固定在鉆機(jī)支架上。（8）安裝盤根當(dāng)鉆頭準(zhǔn)確進(jìn)入密封盒內(nèi)，將牛油盤根裝入密封盒套管內(nèi)，并用密封盒封口將盤根鎖死在密封盒內(nèi)。盤根安裝完畢后，將密封盒的封口與套管間的螺桿上緊、鎖死，即可開始鉆進(jìn)。3.2.2、鉆孔施工（1）鉆孔配尺每孔鉆進(jìn)前，領(lǐng)班人員或者鉆機(jī)機(jī)長根據(jù)該孔的設(shè)計(jì)鉆進(jìn)深度，進(jìn)行配尺，盡量使鉆進(jìn)完成后不需要切割冷凍管，以節(jié)約材料。如：某孔設(shè)計(jì)孔深為10.35米，則配尺為：1.8（鉆頭長）+1.45+1.45+1.45+1.45+1.45+1.45+0.9=11.25（米）超出的長度為余尺，由鉆機(jī)與密封盒之間的間隙決定，余尺為0.9米。配尺完畢后，將所需冷凍管順序排列好放置于鉆機(jī)旁邊，方便取用與記錄進(jìn)尺。（2）鉆孔施工1.冷凍孔鉆進(jìn)施工按是否需要鉆透對面管片可分為透孔施工與普通冷凍孔施工兩種。透孔即需要鉆透對面管片的冷凍孔。透孔的主要作用有：1、聯(lián)通隧道的對面冷凍排管，將冷凍排管回路與冷凍站管路相連。2、由于透孔終將鉆透對面管片，所以能夠?qū)Φ貙佑绊戙@孔施工并致使終孔偏差的情況有直觀地了解，并對下一步的鉆孔施工做出指導(dǎo)。2.冷凍孔鉆進(jìn)施工按是否需要二次成孔可分為單次成孔與二次成孔兩種施工方法。單次成孔鉆進(jìn)施工使用冷凍管作為鉆桿，鉆頭按鉆進(jìn)從易到難的程度可依次選擇普通鋼板鉆頭、彈簧鋼鋼板鉆頭、彈簧鋼鋼板加焊耐磨焊條鉆頭、合金鉆頭。二次成孔主要用于鉆進(jìn)十分困難的地質(zhì)情況，具體包括：地層中含有大量大粒徑卵石、鉆進(jìn)距離長、需要穿透管片壁后注漿體時等。（3）鉆孔完成后的后續(xù)工作1.冷凍管成孔后須立即對冷凍管進(jìn)行封口注漿，注漿漿液采用單液水泥漿，單孔注漿量在0.5~0.8m3之間，配兩包普硅32.5的水泥。

2.封口注漿的同時可以上逆止閥的絲堵，上絲堵的時間不宜過于滯后于成孔時間。逆止閥的絲堵主要作用是從凍結(jié)管內(nèi)部將逆止閥封死，能防止冷凍鹽水滲入土體中，導(dǎo)致冷凍液的流失與土體無法凍結(jié)。所以逆止閥絲堵必須上緊（至少承受0.8MPa的壓力），可以在絲扣上纏上幾圈生膠帶以加強(qiáng)密封性。（4）成孔質(zhì)量的檢測1.測斜與測深

冷凍管鉆進(jìn)完成后即可進(jìn)行測斜、測深實(shí)驗(yàn)。測斜使用燈光測斜儀；測深可使用軟質(zhì)的pvc管作探桿進(jìn)行測量。測斜與測深完成后需繪制每個冷凍孔的實(shí)際深度與偏斜圖，以便直觀的表現(xiàn)冷凍管的分布情況。

2.打壓測試打壓測試原理是利用高壓清水泵向已經(jīng)密封的冷凍管內(nèi)注水，提高冷凍管內(nèi)的壓力已測試是否存在漏水現(xiàn)象。打壓初始壓力為0.8~1.0MPa，施壓30分鐘后壓力下降不超過0.05MPa，再延續(xù)15分鐘后壓力不變即為合格。試壓合格后的冷凍管即可在冷凍管內(nèi)安裝好供液管及焊接去、回羊角。

冷凍孔質(zhì)量檢查合格后，即可下供液管，供液管采用φ45無縫鋼管。與89冷凍管之間采用月牙板封水。并焊接去、回路羊角。3.2.3、冷凍孔鉆孔施工技術(shù)要點(diǎn)冷凍孔鉆孔施工技術(shù)要點(diǎn)，主要包括：1、管片開孔時的點(diǎn)位與角度控制2、冷凍孔鉆孔時的直度與終孔位置控制凍結(jié)孔深度H(m)≤1010~3030~60凍結(jié)孔最大偏斜Rp（mm）150150~350350~600凍結(jié)孔終孔偏斜精度要求凍結(jié)孔深度H(m)≤1010~3030~60凍結(jié)孔成孔控制間距Smax（mm）1100~13001300~16001600~2000單排凍結(jié)孔成孔控制間距設(shè)計(jì)參考值4、成孔后的冷凍孔密封性保證主要控制工序?yàn)椋豪鋬龉芎附淤|(zhì)量，逆止閥絲堵是否上緊。3、鉆孔過程中的水土流失控制主要控制工序?yàn)椋憾c(diǎn)角度控制，上盤根質(zhì)量，膨潤土注入，鉆孔完成后的注漿質(zhì)量，旁通閥開閉情況。3.3、建立冷凍站3.3.1、冷凍站的選址冷凍站應(yīng)選在通風(fēng)良好的地方設(shè)立，便于熱量排出?？梢赃x在地鐵車站地面廣場、車站地下二層平臺或者同屆工作面附近的隧道內(nèi)。本工程的冷凍站設(shè)在工~文區(qū)間左線隧道內(nèi)，距離一號聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)工作面大概20米左右，距離二號聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)工作面大概460米。冷凍站主要由兩部分組成，包括清水區(qū)與鹽水區(qū)：3.3.2、冷凍站的組成（1）清水區(qū)清水區(qū)主要承擔(dān)冷凍機(jī)的降溫排熱工作。清水區(qū)包括清水池、一個橫流箱、兩個冷卻塔、兩臺清水泵及兩臺大功率風(fēng)扇組成。（2）鹽水區(qū)鹽水區(qū)主要承擔(dān)冷媒劑的降溫工作，這是整個凍結(jié)工作中最重要的部分。只有保證冷媒劑不斷降溫或者持續(xù)低溫，才能保證凍結(jié)壁的持續(xù)發(fā)展與凍結(jié)強(qiáng)度。鹽水區(qū)主要包括：高壓變電器、高壓補(bǔ)償柜、高壓控制柜、三臺武漢新世界制冷生產(chǎn)的冷凍機(jī)（包括其配套的冷凍機(jī)控制柜）、鹽水箱、鹽水泵（兩臺）、冷卻循環(huán)水干管、冷凍鹽水干管，（冷卻循環(huán)水干管與清水區(qū)相連，冷凍鹽水干管與集配液圈、冷凍管相連）。冷凍鹽水干管是連接鹽水泵與集配液圈的管道，負(fù)責(zé)輸送與回收冷凍鹽水。需要覆蓋與包裹隔熱材料，起到保溫作用。并配備壓力表與溫度計(jì)便于觀測鹽水干管內(nèi)的壓力與去、回路溫度。冷卻循環(huán)水干管是連接清水泵與冷凍機(jī)的管道，負(fù)責(zé)輸送與回收冷卻循環(huán)水。配備壓力表與溫度計(jì)便于觀測冷卻循環(huán)水干管內(nèi)的壓力與去、回路溫度。3.3.3、冷凍站的布置圖3.3.4、冷凍鹽水回路的建立冷凍鹽水循環(huán)回路是指冷凍鹽水經(jīng)冷凍機(jī)制冷處理，由冷凍去路干管輸送至配液圈，然后將鹽水分配至由幾個冷凍孔串聯(lián)組成的各個并聯(lián)的分組去路或隧道對面的冷排管，使經(jīng)過制冷的冷凍鹽水通過冷凍管壁與土體進(jìn)行熱量交換，完成熱量交換后，由冷凍管內(nèi)的管道回到并聯(lián)的分組回路，再回到集液圈，之后通過冷凍回路干管回到冷凍機(jī)進(jìn)行制冷的回路。冷凍鹽水循環(huán)回路主要包括：冷凍鹽水去、回路干管，集、配液圈、去、回路分組、冷凍孔、冷排管。

3.4、冷凍孔的連接冷凍孔的連接為串聯(lián)+并聯(lián)的方式，4～8個冷凍孔串聯(lián)為一個分路，然后每個分路在于集、配液圈并聯(lián)，再由集、配液圈連接至去、回路鹽水干管每個分路的冷凍孔數(shù)量主要由鹽水行進(jìn)長度決定，原則上每分路的鹽水行進(jìn)距離不宜超過40m。3.5、冷凍施工

冷凍機(jī)的正常積極冷凍應(yīng)包括：制冷劑、冷媒、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的溫度、流量、壓力、液位應(yīng)正常，經(jīng)過7天的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，去路鹽水能降至-20℃以下；運(yùn)轉(zhuǎn)15天后去路鹽水溫度達(dá)到-24℃以下。各回路鹽水溫度正常（積極凍結(jié)期間回路比去路2~4℃

，維護(hù)凍結(jié)期間溫差為1～3℃

）且其本一致，集、配液圈頭部、膠管結(jié)霜正常。冷卻水進(jìn)出水溫度差應(yīng)在3~5度之間。

就工文區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道的實(shí)際情況來看冷凍機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本參數(shù)為：電流為150~175A，油溫為42~48度，能量利用率在70%~100%之間，內(nèi)壓比為5.0~7.5，吸氣壓力為0.1MPa左右，排氣壓力為0.9~1.1MPa，油壓為0.8~1.1MPa。鹽水去路干管的壓力為：一號聯(lián)絡(luò)通道0.24MPa左右，二號聯(lián)絡(luò)通道0.7MPa左右。由于冷凍鹽水的蒸發(fā)與微漏，需要經(jīng)常添加氯化鈣溶液以保證冷凍鹽水的濃度，所以鹽水箱內(nèi)的鹽水液位并不是一成不變的。鹽水液位是作為考證是否發(fā)生冷凍管及冷排管鹽水泄露的重要標(biāo)準(zhǔn)。3.5.1、積極冷凍3.5.2、冷凍施工技術(shù)要點(diǎn)冷凍施工技術(shù)要點(diǎn)，主要包括：2、單個冷凍孔冷媒劑的流量主要控制要素有：冷凍鹽水泵的功率、揚(yáng)程，冷凍孔串聯(lián)分組的選擇，串聯(lián)分組接頭在集、配液圈上的位置。1、冷媒劑的溫度控制主要控制要素有：冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，冷媒劑的濃度，是否存在滲漏現(xiàn)象，鹽水干管及管片的保溫，電源保證。3.6、冷凍開挖冷凍效果的檢驗(yàn)方法主要包括測溫檢驗(yàn)、泄壓孔的壓力值觀測與實(shí)地鉆孔檢查。3.6.1、冷凍效果驗(yàn)證方法1）測溫檢測測溫檢驗(yàn)是在建立冷凍鹽水循環(huán)回路時將專用的測溫線預(yù)埋在每個串聯(lián)分組的回路上或者在完成測溫孔時在0.6米至4米之間預(yù)埋兩個測點(diǎn)。然后利用賽貝克原理（同一介質(zhì)在不同溫度下將產(chǎn)生電壓），利用專用測溫線、精密萬用電表、零度基準(zhǔn)溫度將測點(diǎn)位置的溫度測量出來。測溫檢驗(yàn)又包括冷凍孔串聯(lián)分組測溫與測溫孔測溫。

2）泄壓孔壓力檢測當(dāng)凍結(jié)壁相互連接、互相咬合后，將形成一道隔水的凍結(jié)帷幕，到時原本存在于凍結(jié)帷幕內(nèi)的游離水將被封鎖在這倒凍結(jié)帷幕內(nèi)。當(dāng)凍結(jié)壁繼續(xù)發(fā)展，加上凍結(jié)膨脹，凍結(jié)帷幕內(nèi)的壓力將上升。冷凍效果要求：1）卸壓孔壓力應(yīng)高于對應(yīng)地壓0.1MPa，并經(jīng)二次以上卸壓仍能維持。檢測方法：可由泄壓孔上的壓力表直接讀出。2）根據(jù)測溫孔溫度計(jì)算凍結(jié)壁厚度（2米）、凍結(jié)壁的平均溫度（-10℃以下），以及開挖邊界上的溫度（-5℃以下）均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。檢測方法：可由測溫孔與冷凍管的相對位置計(jì)算出凍土平均溫度及凍結(jié)壁發(fā)展速度，開挖邊界上的溫度可由探孔處測得。3）凍結(jié)孔鹽水去、回路溫度溫差應(yīng)逐漸減小并穩(wěn)定（溫差在2～4℃左右）。檢測方法：可由布置與凍結(jié)管處的去、回路測溫線直接測得。3.6.2、冷凍效果驗(yàn)證要求及工文區(qū)間冷凍效果檢測工文區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道冷凍效果檢測：一號聯(lián)絡(luò)通道測溫孔于2011年8月8日正式開始記錄溫度，9月7日所有的測溫孔的溫度已全部降至0℃以下。取6個測溫孔中溫度下降最慢的C4、C6這2個測溫孔中較淺的測點(diǎn)資料分析凍結(jié)壁發(fā)展速度：C4-1測溫點(diǎn)9月7日降到0℃以下，此時凍結(jié)31天，該孔離凍結(jié)孔最近距離為800mm，推算凍結(jié)發(fā)展速度為800÷31=25.8mm/d。C6-1測溫點(diǎn)9月6日降到0℃以下，此時凍結(jié)30天，該孔離凍結(jié)孔最近距離為750mm，推算凍結(jié)發(fā)展速度為750÷30＝25mm/d。以1#聯(lián)絡(luò)通道冷凍效果檢測為例：壓力（MPa）日期X1(左線)X3(右線)2011-8-180.070.102011-8-280.100.102011-9-40.140.122011-9-50.140.132011-9-60.200.192011-9-70.260.232011-9-80.340.321#聯(lián)絡(luò)通道泄壓孔壓力變化表通過XI和X3兩個卸壓孔的壓力來看，9月4日一號聯(lián)絡(luò)通道開始出現(xiàn)漲壓跡象，證明聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)壁開始交圈，9月6日~9月8日壓力上漲非常迅速，達(dá)到0.34Mpa（9月8日）后從泄壓孔放水，3天后（9月11日）經(jīng)4次泄壓后，已將開挖范圍內(nèi)的水放完。泄壓孔常開亦無水流出。按9月5日交圈推算，凍結(jié)28天后最大間距為1.3米凍結(jié)壁交圈，以此計(jì)算凍結(jié)發(fā)展速度為23.2mm/d。按照距凍結(jié)孔0.75m的C6-1測溫點(diǎn)9月6日降到0℃來推算，凍結(jié)孔處的凍結(jié)壁至少達(dá)到1.5m厚。而凍結(jié)壁交圈處得凍結(jié)壁厚度按凍土最慢發(fā)展速度（23.2mm/d）推算，凍土墻9月5日最薄處厚度僅為12.992m，未滿足凍土墻厚度2m的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)公式法計(jì)算凍結(jié)28天的凍土平均溫度：＝－13.4℃ （滿足平均溫度-10℃的設(shè)計(jì)要求）其中：t＝凍土平均溫度，℃tb＝鹽水溫度，-31.5℃

l＝孔間距，1.3mE＝凍土厚度，12.992m tB＝開挖面溫度，-5℃所以，冷凍二十八天的冷凍效果未滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)繼續(xù)冷凍。最終1#聯(lián)絡(luò)通道經(jīng)過一號聯(lián)絡(luò)通道經(jīng)過45天的積極冷凍（設(shè)計(jì)積極冷凍期為45天）于2011年9月21日實(shí)地探孔并重新進(jìn)行冷凍效果驗(yàn)證，證實(shí)冷凍效果已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。隨即進(jìn)行管片破除與洞身開挖施工階段，經(jīng)過13天的開挖施工完成洞身開挖。二號聯(lián)絡(luò)通道經(jīng)過57天的積極冷凍（設(shè)計(jì)積極冷凍期為40天）于2011年10月1日進(jìn)入冷凍效果驗(yàn)證、管片破除與洞身開挖施工階段，經(jīng)過12天的開挖施工完成洞身開挖。

冷凍法隧道洞身開挖主要包括盾構(gòu)隧道管片加固、盾構(gòu)隧道管片破除、洞身開挖三個部分。

3.6.3、冷凍開挖1）隧道管片加固由于管片破除將不可避免的對整環(huán)管片的應(yīng)力平衡進(jìn)行破壞，不可避免的出現(xiàn)受力缺陷與應(yīng)力集中。為保證隧道安全，防止隧道變形甚至出現(xiàn)垮塌事故，需要在左右線聯(lián)絡(luò)通道洞門兩側(cè)安裝預(yù)應(yīng)力支架。預(yù)應(yīng)力支架采用不低于22的工字鋼制作；采用雙面焊接，在焊接過程中必須保證焊渣的清除，必須保證焊縫強(qiáng)度。在預(yù)應(yīng)力支架與安全門必須在管片破除之前全部安裝完畢。2）隧道管片破除隧道管片破除之前需安裝安全門，并且安全門需經(jīng)過打壓的氣密性實(shí)驗(yàn)。隧道管片破除工作采用φ63水鉆進(jìn)行鉆孔，一孔扣一孔，從而達(dá)到切割的目的。（3）冷凍開挖冷凍法聯(lián)絡(luò)通道隧道開挖的特點(diǎn)在于不需要超前加固注漿、隧道開挖斷面狹小一般只能容納兩至三人進(jìn)行風(fēng)鎬作業(yè)、喇叭口處的土體清理以及冷凍管的保護(hù)與改移。開挖采用上下臺階開挖方法，當(dāng)上臺階太高不容易施工時，可搭建簡易工作平臺進(jìn)行上部拱頂開挖。

3.6.4、冷凍開挖技術(shù)要點(diǎn)冷凍施工技術(shù)要點(diǎn)，主要包括：3、冷凍管保護(hù)主要控制方法有：小心謹(jǐn)慎開挖，侵限冷凍管改移。2、隧道開挖限界控制主要控制要素有：隧道底板標(biāo)高，隧道中線，起拱線高度，隧道拱頂標(biāo)高，喇叭口渣土清理。1、冷凍效果驗(yàn)證主要驗(yàn)證方法有：測溫，包括測溫孔溫度、凍土平均溫度、凍結(jié)壁與管片交接位置的溫度；測壓，當(dāng)泄壓孔壓力表壓力明顯上升后（大于原始地壓0.1Mpa），打開泄壓孔放水，若地下水能夠流盡至消失則表明冷凍壁已交圈；實(shí)地探孔。3.7、初期襯砌隧道初期支護(hù)鋼拱架原設(shè)計(jì)要求為現(xiàn)場加工鋼格柵拱架，但是主要考慮到工期影響，后改為采用22a工字鋼制作鋼拱架。型鋼拱架可以事先制作，大大節(jié)省工期，采用分塊模式方便運(yùn)輸，在隧道斷面開挖完成后架立并用螺栓、焊接的方式連接，方便拱架進(jìn)入到架立位置。初支鋼拱架每50cm一榀。在鋼拱架架立之前，要在拱架與凍土之間鋪上木背板。主要有附著混凝土、隔溫的作用。鋼架之間采用噴射混凝土做填充，噴射混凝土采用現(xiàn)場拌制，加入速凝劑縮短初凝時間增加初凝強(qiáng)度。在濕噴前需要掛網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用φ6或者φ8盤條制作，150*150網(wǎng)格間距。

3.8、防水施工聯(lián)絡(luò)通道支護(hù)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌，在初支與二襯之間鋪設(shè)防水層。防水層材料采用土工布加ECB防水材料，安裝要求與一般構(gòu)筑物防水卷材施工的要求相同。需要特別指出的是，在聯(lián)絡(luò)通道喇叭口由于是與原來既有結(jié)構(gòu)接茬的位置，應(yīng)特別注意該處的防水處理，采用預(yù)埋注漿管與設(shè)置防水膠的辦法加強(qiáng)此處的防水效果。在有預(yù)埋融沉注漿管的情況下，防水層被注漿管穿透，此處應(yīng)加強(qiáng)防水層的黏貼效果。保證防水層的完整性、封閉性。

3.9、二次襯砌及注漿工作在鋼筋連接方面：在喇叭口附近是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)與既有管片接茬，由于管片上未預(yù)留鋼板進(jìn)行鋼筋的焊接，因此此處需要植筋。聯(lián)絡(luò)通道模板采用整體鋼模板。由于聯(lián)絡(luò)通道的模板是全封閉模板，所以混凝土澆筑時基本處于不可見的情況?；炷翝仓r是采用小型地泵自聯(lián)絡(luò)通道上方預(yù)留的進(jìn)灰口泵入模板內(nèi)。但是對于混凝土是否密實(shí)，是否存在較大空洞（特別是喇叭口附近）均不是很清楚。所以應(yīng)根據(jù)混凝土自下料口運(yùn)進(jìn)泵站的時間與每次混凝土罐車運(yùn)送方量來控制混凝土的初凝時間，最少不小于3小時?；炷翍?yīng)采用自密實(shí)防水混凝土，并嚴(yán)格控制塌落度，保證混凝土順利泵入模板。在模板上預(yù)留排氣口，在混凝土較難到達(dá)的位置預(yù)留觀察口（喇叭口上沿）。在入模過程中用振搗棒輕震模板，當(dāng)在排氣口與觀察孔均有混凝土流出時可判定混凝土已填充密實(shí)。3.9.1、二次襯砌注漿工作主要包括填充注漿與融沉注漿兩種。壁后充填注漿也稱壁后注漿，是通過注漿方式充填施工結(jié)構(gòu)背后殘余的空隙（初支與二襯之間），以此解決由于施工的殘留空隙而帶來的結(jié)構(gòu)隱患與土體變形位移。融沉注漿，是通過注漿方式充填凍土解凍融化過程中產(chǎn)生的空隙，以減小地層的沉降變形。注漿是減少、消除由空隙產(chǎn)生位移變形的有效手段。壁后填充及融沉注漿點(diǎn)位應(yīng)根據(jù)每一個注漿點(diǎn)所能包含的漿液擴(kuò)散范圍以及工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所造成的空隙特點(diǎn)來確定注漿孔的位置和數(shù)量?？咨倭丝赡墚a(chǎn)生注漿盲區(qū)，注漿效果不好。孔多了增加不必要的工作量，且有害于結(jié)構(gòu)的密封性。預(yù)留注漿管在開挖臨時支護(hù)時，可預(yù)埋2吋注漿管，深度至木背板后，做永久結(jié)構(gòu)時，接長至結(jié)構(gòu)表面，注漿管中間部位應(yīng)焊接止水鋼板，端部留管箍接頭，并用絲堵堵死。模板拆除后，應(yīng)鑿出注漿管，接上閥門即可注漿。

3.9.2、注漿施工注漿管埋設(shè)位置3.9.3、結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)，主要包括：3、混凝土澆筑質(zhì)量主要控制方法有：設(shè)置兩個進(jìn)料口，設(shè)置足夠多的排氣口與觀察口，用振搗棒輕振模板，采用自密實(shí)細(xì)石混凝土。2、結(jié)構(gòu)限界控制主要控制要素有：結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高，結(jié)構(gòu)中線，起拱線高度，結(jié)構(gòu)拱頂標(biāo)高，結(jié)構(gòu)墻厚度。1、結(jié)構(gòu)與隧道管片相連位置結(jié)構(gòu)質(zhì)量主要保障方法有：植筋，使用預(yù)埋注漿管、止水膠，混凝土澆筑時保證澆筑質(zhì)量。冷凍法施工完成后主要的收尾及后續(xù)工作主要包括冷凍機(jī)的停機(jī)、鹽水干管的拆除、冷凍孔的封口、機(jī)料具的撤場。

3.10、后續(xù)工作冷凍孔封孔：為防止冷凍管割除時冷凍壁已瓦解造成涌水涌砂，形成險情，所以冷凍機(jī)停止工作后必須立即進(jìn)行冷凍孔封口工作。使用氧炔焊將冷凍管切割、將供液管取出后使用一塊圓形鋼板在距管口十公分左右的距離將φ89冷凍管完全封閉起來。封閉方法為焊接，與冷凍鉆孔完后焊接封水板的方法類似。之后使用水不漏將冷凍管剩余部分填充起來，在填充之前預(yù)留一、兩根導(dǎo)流管，用于排水泄壓以及日后的注漿止水工作。機(jī)料具撤場工文區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道冷凍站設(shè)立在盾構(gòu)隧道內(nèi)。管片內(nèi)徑僅5.4米。加上已經(jīng)完成鋪軌，接觸網(wǎng)與回流排都已完成，所以可供使用的空間極小。應(yīng)特別注意吊裝安全。施工中所出現(xiàn)的問題及處理措施1、冷凍鉆孔施工期間所出現(xiàn)的問題及處理措施2、積極冷凍期間所出現(xiàn)的問題及處理措施3、結(jié)構(gòu)施工期間所出現(xiàn)的問題及處理措施1、冷凍孔鉆孔施工期間所出現(xiàn)的問題及處理措施1）現(xiàn)場施工過程中經(jīng)常有因?yàn)橐讚p件、耗材的缺失而導(dǎo)致停工待料的現(xiàn)象，十分影響施工進(jìn)度?，F(xiàn)場應(yīng)安排專人進(jìn)行材料清理，對耗材的使用速度，可循環(huán)利用材料的周轉(zhuǎn)進(jìn)行記錄與備案，在易損件、耗材不足時及時通知材料人員配備各種施工材料。當(dāng)可循環(huán)利用材料不足時及時安排現(xiàn)場工人進(jìn)行拆卸、儲備。鉆進(jìn)施工過程中的易損件包括：過渡接頭、動力接頭。耗材包括：冷凍管、內(nèi)管骨、水泥、膨潤土、牛油盤根、彈簧鋼板、普通及耐磨焊條、逆止閥、短節(jié)（可以用冷凍管加工）、孔口管、麻絲、膨脹螺絲、環(huán)氧樹脂及固化劑、月牙板?？裳h(huán)利用的材料包括：水鉆、DN100球閥、DN40小球閥、密封盒、工業(yè)鉆桿、球齒鉆頭、取芯鉆頭。2）鉆進(jìn)過程中由于兩次對位、調(diào)角（二開、鉆機(jī)定位）不可避免的會出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致鉆桿、鉆機(jī)與二開管片、密封盒空間位置存在一定量的偏差。鉆桿在鉆進(jìn)的時候由于與鉆機(jī)不在一條直線上，在旋轉(zhuǎn)時不可避免的出現(xiàn)“別勁”的現(xiàn)象。工~文區(qū)間的地質(zhì)條件也有一定的影響：當(dāng)?shù)貙又谐霈F(xiàn)大粒徑的卵石時，鉆進(jìn)將出現(xiàn)困難，也有可能出現(xiàn)“別勁”的現(xiàn)象。當(dāng)鉆桿“別勁”后，鉆桿與鉆機(jī)連接的過渡接頭與動力接頭將極易損壞（絲扣易磨損掉）。而過渡接頭及動力接頭損壞后重新恢復(fù)施工至少要花費(fèi)一個小時的時間，十分耽誤施工進(jìn)度。解決的方法主要有：1、盡量使兩次調(diào)角達(dá)到同一角度與位置，避免或減小鉆桿與鉆機(jī)之間的偏差。2、鉆進(jìn)困難時應(yīng)主動退管，然后慢慢嘗試?yán)^續(xù)鉆進(jìn)，切忌強(qiáng)頂硬打、帶壓鉆進(jìn)。3、改良過渡接頭與動力接頭的材質(zhì)，選用更高強(qiáng)度的鋼材加工接頭。4、現(xiàn)場多備幾個過渡接頭與動力接頭。1、冷凍孔鉆孔施工期間所出現(xiàn)的問題及處理措施3）現(xiàn)場施工時曾出現(xiàn)過三次“斷桿”（包括二號聯(lián)絡(luò)通道透孔D20）、及多次“卡鉆”現(xiàn)象，主要是因?yàn)槔鋬龉苓B接時的焊接質(zhì)量不過關(guān)。冷凍管的連接焊接有較高的要求：1、焊縫強(qiáng)度與密封性必須達(dá)到要求。以避免鉆進(jìn)時出現(xiàn)斷桿，冷凍成孔后需要進(jìn)行打壓試漏實(shí)驗(yàn)，并最終服務(wù)于冷凍施工。因此要求所有焊縫必須能承受至少0.8Mpa的壓力。2、焊接完成的兩根冷凍管必須保證在同一直線上，否則成孔之后為逆止閥上絲堵的工作將無法進(jìn)行，甚至在鉆進(jìn)時就將出現(xiàn)卡鉆的現(xiàn)象。3、焊縫高度不能超高，否則也將出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。冷凍管連接時應(yīng)進(jìn)行兩次焊接：第一次焊接將內(nèi)管骨與兩根冷凍管焊接起來；兩根冷凍管之間應(yīng)留下3~5mm的空隙方便焊條插入焊條焊接，此次焊接焊縫高度應(yīng)不高于冷凍管管壁；第二次焊接是將第一焊接的焊縫完全包裹保護(hù)起來，并起到加強(qiáng)連接的作用。焊接使用3.25焊條；焊接前應(yīng)對焊接部位進(jìn)行嚴(yán)格、仔細(xì)的清理，焊接冷凍管時應(yīng)一邊焊接一邊清除焊渣，保證焊接強(qiáng)度。焊縫寬度控制在15mm之內(nèi)，焊縫高度控制在不超過冷凍管壁5mm以內(nèi)。焊縫若過高則無法進(jìn)入密封盒內(nèi)（密封盒封口的內(nèi)徑只有94mm），將出現(xiàn)“卡鉆”的情況。當(dāng)“卡鉆”時，則需要用角磨機(jī)打磨，均勻的削掉一層焊縫，之后鉆進(jìn)。嚴(yán)禁使用乙炔焊吹焊縫，會導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度無法達(dá)到要求。1、冷凍孔鉆孔施工期間所出現(xiàn)的問題及處理措施3）現(xiàn)場施工時曾出現(xiàn)過三次“斷桿”（包括二號聯(lián)絡(luò)通道透孔D20）、及多次“卡鉆”現(xiàn)象，主要是因?yàn)槔鋬龉苓B接時的焊接質(zhì)量不過關(guān)。冷凍管的連接焊接有較高的要求：1、焊縫強(qiáng)度與密封性必須達(dá)到要求。以避免鉆進(jìn)時出現(xiàn)斷桿，冷凍成孔后需要進(jìn)行打壓試漏實(shí)驗(yàn)，并最終服務(wù)于冷凍施工。因此要求所有焊縫必須能承受至少0.8Mpa的壓力。2、焊接完成的兩根冷凍管必須保證在同一直線上，否則成孔之后為逆止閥上絲堵的工作將無法進(jìn)行，甚至在鉆進(jìn)時就將出現(xiàn)卡鉆的現(xiàn)象。3、焊縫高度不能超高，否則也將出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。冷凍管連接時應(yīng)進(jìn)行兩次焊接：第一次焊接將內(nèi)管骨與兩根冷凍管焊接起來；兩根冷凍管之間應(yīng)留下3~5mm的空隙方便焊條插入焊條焊接，此次焊接焊縫高度應(yīng)不高于冷凍管管壁；第二次焊接是將第一焊接的焊縫完全包裹保護(hù)起來，并起到加強(qiáng)連接的作用。焊接使用3.25焊條；焊接前應(yīng)對焊接部位進(jìn)行嚴(yán)格、仔細(xì)的清理，焊接冷凍管時應(yīng)一邊焊接一邊清除焊渣，保證焊接強(qiáng)度。焊縫寬度控制在15mm之內(nèi)，焊縫高度控制在不超過冷凍管壁5mm以內(nèi)。焊縫若過高則無法進(jìn)入密封盒內(nèi)（密封盒封口的內(nèi)徑只有94mm），將出現(xiàn)“卡鉆”的情況。當(dāng)“卡鉆”時，則需要用角磨機(jī)打磨，均勻的削掉一層焊縫，之后鉆進(jìn)。嚴(yán)禁使用乙炔焊吹焊縫，會導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度無法達(dá)到要求。1、冷凍孔鉆孔施工期間所出現(xiàn)的問題及處理措施4）一號聯(lián)絡(luò)通道D26~D38這兩排孔施工時出現(xiàn)很多次逆止閥堵塞的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種問題的原因主要有兩個：1、地層埋深大，水土壓力大；注漿泵是沖程泵漿，在注漿泵沖程結(jié)束時逆止閥出水孔處的泥沙由于水土壓力回流逆止閥，導(dǎo)致逆止閥堵塞。2、拌制膨潤土漿液的水是直接取用鉆進(jìn)時涌出的地下水，含有大量的細(xì)沙。在泵送膨潤土漿液時這些漿液內(nèi)的細(xì)沙淤積至逆止閥處，將逆止閥堵塞。主要解決辦法有：1、將逆止閥的彈簧換成更高強(qiáng)度的或者在逆止閥內(nèi)加上一個墊片以提高逆止彈簧的逆止力。但是要考慮到注漿泵的承受能力。2、選用不含細(xì)沙干凈一些的誰來拌制膨潤土漿液，或者在拌漿是加一層濾網(wǎng)過濾沙石等雜物。3、當(dāng)逆止閥堵塞時可以用注漿泵多沖擊幾次，嘗試是否能將逆止閥沖開。當(dāng)逆止閥無法沖開時就需要退管重新更換逆止閥、重新鉆進(jìn)。5）當(dāng)鉆桿“別勁”，鉆進(jìn)困難、鉆進(jìn)時間很長或者二次成孔向外拔桿時，應(yīng)特別注意孔口管與大球閥的情況。避免出現(xiàn)孔口管被搖松、拔出和大球閥破裂的情況發(fā)生。孔口管加固時必須采用六根鋼板加固，必要時還要增加連接鋼板數(shù)量；大球閥盡量使用鋼球閥，避免使用脆性的鑄鐵球閥。6）在冷凍孔鉆進(jìn)施工中原則上是要求無水鉆進(jìn)，即：無地下水流出地層。但是由于地質(zhì)情況復(fù)雜、水土壓力而導(dǎo)致鉆進(jìn)困難，在不泄壓時進(jìn)尺量十分小，這時就需要打開旁通閥泄壓方便鉆進(jìn)施工。但是泄壓將不可免的出現(xiàn)水土流失，可以在旁通閥出口處加濾網(wǎng)防止大粒徑石頭流出，盡量減少水土流失。

2、積極冷凍期間所出現(xiàn)的問題及處理措施1）機(jī)械選用與實(shí)際施工情況不符工~文區(qū)間二號聯(lián)絡(luò)通道距離冷凍站有460米左右，使用的鹽水泵卻是額定功率為22kw，揚(yáng)程50米，流量只有100m3/h的，無論從功率、揚(yáng)程特別是鹽水輸送流量來看都是不太符合設(shè)計(jì)要求的。冷凍孔串聯(lián)長度小于40米的冷凍孔所要求的單孔鹽水流量為3~5m3/h，而二號聯(lián)絡(luò)通道共計(jì)有冷凍孔51個。并且由于透孔施工時有一個失敗，造成只有一個透孔。減少一個透孔對冷排管的鹽水流量會造成較大損失。直接造成了二號聯(lián)絡(luò)通道冷凍效果或者說冷凍速度不理想。2）串聯(lián)分組不合理冷凍孔串聯(lián)分組不合理將直接導(dǎo)致冷凍鹽水分配的不合理，導(dǎo)致冷凍效果出現(xiàn)差別。雖然可以通過集、配液圈上的閥門來控制各個分組的鹽水流量，但是由于鹽水干管與配液圈直接相連而配液圈豎向放置與冷凍孔在豎向位置上不同，導(dǎo)致在下方的冷凍孔或串聯(lián)分組更容易獲得冷凍鹽水。這時可以加長靠下方的串聯(lián)分組，使其多帶幾個冷凍孔，或者將配液圈靠下位置的閥門接在靠聯(lián)絡(luò)通道上方的串聯(lián)分組，使其能獲得更大壓力，從而獲得更多的鹽水流量。2、積極冷凍期間所出現(xiàn)的問題及處理措施3）冷凍站運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作不充分這包括冷凍鹽水循環(huán)回路的準(zhǔn)備工作不充分與冷凍機(jī)準(zhǔn)備工作不充分。冷凍鹽水循環(huán)回路的準(zhǔn)備