2#联络通道及泵站冻结加固工程施工方案Word文档下载推荐.docx
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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-10.076m（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1-11#联络通道及泵站结构设计图
图1-22#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）。
2.1.9《旁通道冻结法技术规程》（DG/TJ08－902－2006，J10851－2006）。
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道临时支护施工为本工程的关键工序；
（排水管的敷设及与钢管片的连接为重要控制点；
）冻结温度检测、土体变形、压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。
3冻结帷幕设计
冻结帷幕设计主要有如下三个方面的内容：
3.1冻结帷幕
3.1.1冻土强度的设计指标为：
单轴抗压3.6Mpa，抗折1.8Mpa，抗剪1.37Mpa（－10℃）。
3.1.2积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。
在冻结区内土层中不得有集中水流。
3.1.3在冻结帷幕附近隧道内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界处2m。
保温层采用阻燃（或难燃）的软质塑料泡沫保温材料，厚度50mm。
导热系数不大于0.04W/MK；
塑料软板与管片之间用万能胶粘贴密实。
3.1.41#联络通道及泵站和2#联络通道设计积极冻结时间均为45天（积极冻结时间可根据实际冻结效果进行调整）。
要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；
积极冻结7天盐水温度降至－20℃以下；
积极冻结15天盐水温度降至－24℃以下，去、回路盐水温差不大于2℃；
开挖时盐水温度降至－28℃以下。
如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。
每米冻结管（包括冷冻排管）的设计散热量不应小于100kcal/h。
3.1.5开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交接面处温度不高于－5℃。
其它部位设计冻结壁平均温度为－10℃。
3.1.6当施工中地层及环境条件与原设计依据资料有重大变化时，应及时修改冻结帷幕设计。
3.1.7冻结帷幕设计详见图3-1和3-2。
图3-11#联络通道及泵站冻结帷幕设计图
图3-22#联络通道冻结帷幕设计图
3.2冻结孔
1#联络通道及泵站冻结孔数64个（冷冻站侧隧道内布置49个冻结孔，冷冻站对侧布置15个冻结孔）。
2#联络通道冻结孔数59个（冷冻站侧隧道内布置44个冻结孔，冷冻站对侧布置15个冻结孔）。
具体冻结孔的布置见图3-3、3-4，冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数见表3-1和3-2。
具体要求如下：
3.2.1冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。
3.2.2冻结孔最大允许偏斜150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。
联络通道冻结孔终孔最大允许间距为1100mm，泵站处冻结孔终孔最大允许间距为1200mm。
3.2.3设4个对穿孔用于冷冻排管供冷和冷冻站对侧冻结孔盐水循环。
3.2.4冻结孔有效深度（管片表面以下冻结管循环盐水段长度）不小于冻结孔设计深度。
冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。
3.2.5冻结管采用20＃（Q235B）钢材的φ89×
8mm的低碳无缝钢管。
冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。
3.2.6冻结管接头抗压强度不低于母管的75％。
3.2.7施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。
3.2.8打透孔复核两隧道预留口位置。
如两隧道预留口相对位置误差大于100mm，则应按保证冻结壁设计厚度的原则对冻结孔布置进行调整。
3.2.9冻结站对侧隧道上沿通道外围冻结壁敷设5排冷冻排管，排管间距为500mm；
冷冻排管采用φ45×
5无缝钢管。
排管敷设应密贴隧道管片。
3.3测温孔及泄压孔
测温孔8个，分别布置在通道内外和两侧隧道内，其中冷冻站对侧隧道布置6个，深度2～3.5m；
泄压孔布置4个，布置在冻结帷幕中间，左、右线各两个，深度均为3m。
测温孔及泄压孔的布置详见图3-2、3-3，冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数见表3-1和3-2。
图3-21#联络通道及泵站冻结孔、测温孔、卸压孔布置平、剖面图
图3-32#联络通道冻结孔、测温孔、卸压孔布置平、剖面图
表3-11#联络通道及泵站冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数表
表3-22#联络通道冻结孔、测温孔、卸压孔特征参数表
注：
面向工作面，正值为仰角，负值为俯角。
水平角系指与竖立面的夹角，正值为右偏角；
负值为左偏角。
3.4冻结主要设计参数
冻结主要设计参数详见表3-3。
表3-3冻结主要技术参数表
序号
参数名称
单位
1#联络通道及泵站数量
2#联络通道数量
备注
1
两隧道中心间距
m
12．367
13.300
2
两隧道中心标高
-12.61/-12.54
-0.216/-2.516
左线/右线
3
冻土墙设计厚度
1.8
喇叭口处≥1.4m
4
冻土墙平均温度
℃
≤-10
5
冻土帷幕交圈时间
d
18～20
6
积极冻结时间
45
7
冻结孔个数
个
64
59
8
冻结孔成孔控制间距
1.1
集水井处为1.2m
9
冻结孔允许偏斜
mm
150
10
设计最低盐水温度
-28～-30
冻结7天盐水温度达到－20℃以下
11
单孔盐水流量
m3/h
12
冻结管规格
φ89×
低碳钢无缝钢管,丝扣连接
13
测温孔
14
测温孔深度
2/3/3.5
浅孔/深孔
15
泄压孔个数
兼作冻胀孔
16
冻结管总长度
480.519
416.174
17
冷冻排管长度
151.282
材质同冻结管，φ89×
8
18
测温管长度
18.5
19
泄压管长度
20
冻结总需冷量
104Kcal/h
6.0636
5.3661
工况条件
21
JYSLGF300型冷冻机
台
1台备用
22
施工工期
120
打钻、冻结、掘砌
两个1#联络通道及泵站和2#联络通道同时施工，共用一个冻结站。
4制冷系统设计
4.1冷冻机的选择
冻结需冷量的计算：
Q=1.3.π.d.H.K
式中：
H—冻结管总长度；
d—冻结管直径；
K—冻结管散热系数；
经计算Q1=60636Kcal/h
Q2=53661Kcal/h
根据计算选用JYSLGF300型螺杆机组3台，其中1台备用。
4.2冻结系统辅助设备
4.2.1盐水泵3台，其中IS200-200-315型2台，给冻结孔提供盐水，流量315m3/h，电机功率30kw，其中1台备用。
4.2.2冷却水循环选用IS150-150-250型清水泵2台，流量250m3/h，电机功率15kw，其中1台备用。
冷却塔选用NBL-100型2台。
4.2.3冻结管选用Φ89×
8mm，丝扣连接。
冷冻排管选用Φ45×
5mm，20#低碳无缝钢管，5排布置，排管间距为500mm。
4.2.4测温孔管、卸压管选用∅32×
3mm和Φ89×
8mm，20#低碳无缝钢管。
4.2.5供液管选用Φ45×
3mm，20#低碳无缝钢管。
4.2.6盐水干管和集配液管选用Φ165×
5.5mm有缝钢管。
4.3其它
4.3.1用电负荷：
用电负荷约450kw/h。
4.3.2冷冻机油选用N46冷冻机油1.2T。
4.3.3制冷剂选用氟立昂R-22约1.2T，冷媒剂选用氯化钙溶液20T。
5冻结施工
5.1施工准备
5.1.1加工件工期较长，需开工前进行加工。
具体加工件见表5-1。
5.1.2用
″钢管在出入端头井搭脚手架，作为连接隧道与地铁车站底层平台的便桥。
5.1.3若地面配电站离冻结隧道内冻结站距离小于400m，可在隧道内敷设2条5芯VV-120mm2动力电缆；
否则，应在隧道内敷设1条动力电缆，同时在隧道内安装SCB9-500KVA/10（6）/0.4，容量为500KVA的箱式变电站1台，满足冻结孔施工、冻结系统运转及开挖构筑施工供电。
施工所需380V电源由总包方提供至施工现场。
低压供电系统按照三相五线制的要求实施。
5.1.4在隧道内铺设2趟
″管路至施工工作面，用于冻结孔打钻及冻结运转供水和排污。
5.1.5用厚50mm的木板在联络通道处铺设施工场地，冻结孔施工时，按需要搭设施工脚手架。
表5-1主要加工件一览表
加工件名称
钻头组合
套
69
含泄压孔4套
冻结管（兼作钻杆）
480．519
416．174
1m、1.5m钻杆
孔口管
上堵头用接长杆
堵头
盐水干管、集配液管
冻结管头部
含4个透孔
清水箱
盐水箱
隧道预应力支架
榀
使用型钢加工
端头井提升架
联络通道防水门
5.2冻结孔施工
5.2.1施工工序
冻结孔施工工序为：
定位、开孔→孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。
具体为：
⑴定位开孔及孔口管安装：
根据设计在隧道内用经纬仪定好各孔位置。
根据孔位在砼管片和钢管片上定位开孔，分述如下：
1）砼管片上：
首先注意孔位应避开砼管片内受力主筋，然后用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130mm，当开到深度280mm时停止取芯钻进，安装孔口管，孔口管的安装方法为：
首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，然后在孔口管的鱼鳞扣上缠上麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内二次开孔，开孔直径为108mm，一直将砼管片开穿，出现涌砂就及时关闭闸门。
2）钢管片上：
在钢管片上焊好孔口管，在孔口管上接好闸阀和孔口装置，用钻机接上金钢石钻头，通过孔口装置，切割钢管片钻进。
⑵孔口装置安装：
用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。
详见图5-1。
图5-1孔口密封装置图
⑶钻孔：
按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上
”阀门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开启度控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。
钻机选用MD-60型锚杆钻机，钻机扭矩2700N·
M，推力26KN。
⑷封闭孔底部：
用丝堵封闭好冻结孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。
⑸打压试验：
封闭好孔口，用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8Mpa时，停止打压，关闭阀门，观测压力的变化，30分钟内压力无变化为合格。
5.2.2钻孔偏斜
⑴冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。
⑵冻结孔最大允许偏差150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。
5.2.3冻结孔钻进与冻结管设置
⑴使用MD-60钻机2台，利用冻结管作钻杆，冻结管采用内衬箍坡口对接焊，确保其同心度和焊接强度，冻结管到达设计深度后密封头部。
⑵钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏。
下好冻结管后，进行冻结管长度的复测，然后再用经纬仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。
⑶冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与管片之间的间隙。
⑷在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。
5.3施工总体布置
5.3.1冻结站布置与设备安装
冻结站占地面积约210m2，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵以及箱式变电站、清水泵和冷却塔。
设备安装按设备使用说明书的要求进行。
冷冻站平面布置图见图5-2。
图5-2冷冻站平面布置图
5.3.2管路连接、保温与测试仪表
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伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。
盐水管路经试漏、清洗后用橡塑材料保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。
集配液管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，以便控制流量。
联络通道四周冻结管每两个串联成一组，其他冻结管每三个串联成一组，分别接入集配液管。
在积极冻结和开挖构筑期间，冻结站对侧隧道要进行铺轨施工，冻结器头部安装应满足铺轨要求。
清水和盐水系统连接完成后，先对清水系统和盐水系统加水进行试漏，然后对盐水系统进行打压，以保证盐水系统在低温下无渗漏，最后对制冷机组进行调试。
考虑两侧隧道内管片的散热对冻结效果的影响，在冻结站侧和其对侧隧道管片内侧安装冷冻板，加强冻结。
在冻结壁附近隧道管片内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界外2m。
保温层采用橡塑保温材料，保温层厚度为50mm，导热系数不大于0.04w/mk，保温层应密贴管片不留空隙。
5.3.3溶解氯化钙和机组充氟加油
盐水（氯化钙溶液）比重为1.26，将系统管道内充满清水，盐水箱充至一半清水，在盐水箱内（加过滤装置）溶解氯化钙，开启盐水泵，边循环边化盐直至盐水浓度达到设计要求。
机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。
首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再抽真空，加油充氟。
5.4积极冻结
盐水降温按预计降温曲线进行，严禁直接把盐水降到低温进行循环。
设计积极冻结时间为45天（积极冻结时间可根据实际冻结效果进行调整）。
开挖时盐水温度降至－28℃。
在冻结期间，冻结区附近200m范围内不得采取降水措施，冻结区内土层中不得有集中水流，以防影响冻结效果。
预计盐水降温曲线如图5-3。
图5-3预计盐水降温曲线图
在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度与强度，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度与强度后打探孔，确认冻土帷幕内土层基本无压力后再进行正式开挖。
6开挖与构筑
6.1施工方案
6.1.1开挖方案
联络通道开挖构筑施工占用一侧隧道，在联络通道开口处搭设工作平台，利用隧道作为排渣及材料运输通道。
在做好施工准备并经探孔确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，从冷冻站侧开口向对侧方向暗挖。
工程作业采用风镐、铲及手镐相结合，人工出土，工作面排土用小型推土车，推到井口附近的专用排土箱内，用提升机吊至地面排出；
工程用料，利用吊车吊至井下，用平板车及小型推土车运至工作面，砼原则上用商品混凝土，砼运输车运至井口通过溜灰管下至小型推土车送至工作面。
施工时，先掘砌通道，后施工集水井。
6.1.2支护方案
采用两次支护方式。
第一次支
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