联络通道冻结法冷冻法施工方案.docx
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联络通道冻结法冷冻法施工方案
XX地铁XX号线土建工程XX标【XX站～XX城站】区间
联络通道冷冻法专项安全施工方案
1、方案编制依据及编制原则
1.1、方案编制依据
1.1.1《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999；
1.1.2《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002；
1.1.3《地下工程防水技术规范》GB50108-2001；
1.1.4《市政地下工程施工及验收规范》DGJ08-236-1999；
1.1.5《区间联络通道（泵房）设计图》；
1.1.6《盾构土建工程实施性施工组织设计》；
1.1.7《区间联络通道岩土工程勘察报告》地质勘察院；
1.1.8关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知建质[2009]87号。
1.2、编制原则
1.2.1确保优质工程的原则
确立对质量终身负责的观念，完善质保体系，严格过程控制，精益求精，确保优质工程。
1.2.2确保工期实现的原则
优化施工组织，选用优良的施工设备，合理配置资源，采取操作性强的技术措施。
1.2.3以人为本的原则
在施工中贯彻“以人为本”的原则，施工措施处处体现安全第一的思想，做到安全施工，文明施工，保护环境；尽力创造良好的施工、生活环境，保证职工安全健康。
2、工程概况
2.1、概述
本工程为XX市轨道交通XX号线土建工程XX标主要段包含XX站、XX站～XX站～XX站～XX站一站三区间主体及其附属工程。
采用冷冻法加固（矿山法施工）的2座联络通道位于XX站～XX站区间里程为右SK26+947.5处设联络通道兼泵房一座，里程右YSK27+375处设联络通道一座，该区间两座联络通道同时施工，冷冻站建在1#联络通道和2#联络通道之间，两个联络通道合建一个冷冻站。
其位置示意图如图2-1所示。
图2-1【XX站～XX站】联络通道布置示意图
2.2、联络通道其周边环境情况
表2-1联络通道周边环境情况
项目位置
1号联络通道兼泵站（XX区间）
2号联络通道（XX区间）
里程
YSK26+947.5
YSK27+375
顶板埋深
16.78m
14.12m
地下管线情况
在通道东侧据通道中心线10m有一1000*500的电力管线
在通道东侧据通道中心25m和20m处各有一DNDN600、500的电力管线
地面建筑物情况
位于XX路下，地面无建筑物
位于XX路下，地面无建筑物
加固方法
冷冻法加固
冷冻法加固
冻结及开挖范围地层情况
（6）1粘土
（6）1粘土、（6）1-1粉质粘土层
通道中线高程
-15.41m
-14.36m
开挖方法
矿山法开挖
初期支护
木背板+型钢支架＋钢筋网＋250mm厚C25喷射混凝土
二次衬砌
C35、P10（现浇钢筋混凝土）
3、工程地质及水文地质条件
3.1工程地质
根据XX站～XX站区间地质勘察资料，本区间地貌单元为长江三角洲太湖冲湖积平原，场地地形平坦。
本区间无不良地质作用，联络通道处的土层自上而下依次为：
（1）2素填土、（3）1粘土、（3）2粘质粘土夹粉土、（3）3粉土夹粘质粘土、（6）1-1粉质粘土、（6）1粘土、（6）2-1粉质粘土夹粉土。
联络通道位于（6）1-1粉质粘土和（6）1粘土层，泵房集水池位于（6）1粘土层和（6）2-1粉质粘土夹粉土层位于隔水层内。
根据判别，7度地震作用下，本场地内20m以浅的（3）3层粉土夹粉质粘土不存在液化趋势。
3.2水文条件
场地地表水及地下水对联络通道工程建设的影响
拟建联络通道位于XX站~XX站区间，影响工程施工的地下水主要是浅层孔隙微承压水及埋深较浅的第Ⅰ承压水。
据XX市水文监测资料，随着禁采计划的不断实施，地下水位保持逐年上升的势头，孔隙微承压水层及第Ⅰ承压水含水层水位呈上升的趋势。
隙潜水含水层主要埋藏在浅部
（1）2层表填土层（三合土）中，该层土以粘性土为主，混石灰，水位埋深虽很浅（1~2m），但渗透性差，对本工程建设产生的不利影响较小。
孔隙微承压含水层主要分布在为（3）3层粉土夹粉质粘土，该层土属富水性中等的有压含水层，且与场地河道存在一定的水力联系，地下水接受河水补给较充分，（3）3含水层位于通道顶板以上，对通道施工影响较小。
4、联络通道施工部署
4.1、施工现场准备
4.1.1、水电接入
⑴供水：
1#、2#联络通道从XX站接水点将水管接送至施工场地；废水均从XX站排出经沉淀后排放至市政雨水管网。
⑵供电：
1#、2#联络通道从XX站接电。
4.1.2、现场物资吊运
⑴浇筑砼采用商品混凝土，分别运至XX站和XX站，使用场内机动小型翻斗运送至通道处浇筑部位。
⑵联络通道用模板等物资采用汽车吊或龙门吊吊运至车站内，然后用场内机动小型翻斗车运送至施工地点。
⑶联络通道开挖渣土用场内机动小型翻斗车运至XX车站和XX车站后用龙门吊或吊车吊运至地面、外运。
4.1.3、隧道内工作平台搭设
为满足施工需求，施工前需要在隧道内搭设机械、物资及操作平台。
⑴在联络通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台，主要作为通道材料运输手推车换向之用，面积约为4m×4.5m=18m2，平台台面用50mm厚木板铺盖而成。
⑵在冻结站侧安装冻结站操作平台。
4.2、人力资源资配备
4.2.1、总承包单位管理人员配备
表4-1总承包单位管理人员配备表
序号
姓名
职务
工作安排
备注
1
项目经理
全面指挥、安排施工
2
项目总工
技术总负责
3
副经理
负责现场生产
4
安全总监
全面负责现场安全
5
安质部长
负责联络通道施工安全、质量工作
6
技术部长
联络通道施工技术管理
7
测量负责人
负责联络通道放线及监控测量工作
8
主管工程师
负责联络通道施工的具体技术工作
9
技术员
配合完成通道施工技术工作
10
物资、设备负责人
物资、设备管理
XX
实验负责人
负责检查实验工作
12
物资负责人
材料供应管理
13
后勤保障
负责环境及职业健康工作
14
现场领工
负责现场施工管理工作
4.2.2、专业分包单位管理人员配备
专业分包单位管理及劳动力配备计划分见表4-2a、4-2b
表4-2a专业分包单位管理人员配备表
序号
姓名
职务
工作安排
备注
1
项目经理
施工现场全面负责
2
项目总工
施工现场技术负责
3
冻结站站长
冻结施工负责
4
冻结站站长
冻结施工负责
表4-2b分包单位劳动力配备计划表
序号
工种
人数
备注
1
打钻工
2
冻安工
3
结构施工
含：
钢筋工、架子工、焊工
4
机修工
5
电工
6
合计
4.3、设备与材料供应计划
4.3.1、冻结施工设备配置
表4-31#、2#联络通道冻结施工主要设备及材料用量表
编号
项目
单位
数量
备注
一
主要设备
1
冷冻机组
台
3
2
盐水泵
台
2
3
清水泵
台
2
5
测斜仪
台
1
6
测温仪
台
1
7
冷却塔
台
3
8
水平钻机
台
1
9
电焊机
台
2
二
主要材料
1
Ф89×6无缝钢管
m
XX35
20#低碳钢
2
Ф159×5无缝钢管
m
866
3
Ф133×3无缝钢管
m
866
4
Ф48×3无缝钢管
m
1040
5
高压胶管
m
1000
耐压0.8MPa、内径50mm
6
冷冻机油
kg
400
N46
7
氟里昂R22
kg
800
8
氯化钙
t
30
9
单向阀
只
136
开启压力1.0MPa
10
Ф89阀门
只
136
XX
Ф159阀门
只
87
12
Ф159阀门
只
87
13
保温材料
m2
400
14
合金钻头
只
8
Ф95
4.3.2、通道开挖及结构施工设备配置
表4-41#、2#联络通道开挖及结构施工主要设备及材料用量表
编号
项目
单位
数量
备注
一
主要设备
1
喷锚机
台
1
2
插入式振捣器
台
5
3
空压机
台
3
4
潜水泵
台
2
5
电焊机
台
2
6
风机
台
2
7
风镐
把
6
8
双液注浆泵
台
1
9
电锯
台
1
10
手推车
辆
10
XX
经纬仪
台
1
12
收敛仪
台
1
13
手拉葫芦（5T,2T,3T）
个
各1
14
千斤顶（50T）
个
64
机械式
二
主要材料
1
C35混凝土
m3
145.8
2
C25混凝土
m3
20.82
3
钢筋
t
27.5
4
工字钢
t
36.2
5
木板
m3
21.3
4.3.3、联络通道施工用电负荷统计
表4-5联络通道施工用电负荷统计
序号
用电设备名称
单位
设备功率（KW）
数量
负荷量（KW）
1
螺杆机组
台
XX0/台
2
220
2
盐水泵
台
30/台
2
60
3
清水泵
台
30/台
2
60
4
冷却塔
台
4/台
3
12
5
其他
22
6
开挖
55
55
7
合计
429
4.4、联络通道施工进度计划
结合本项目施工特点，经项目策划，安排1#、2#联络通道在市湖区间盾构掘进期间进行施工，且1#、2#联络通道同时施工。
4.4.1XX区间2号联络通道施工计划20XX年5月23日～20XX年XX月7日完成（165天）；
⑴冻结孔施工：
右线20XX年5月23日～5月28日（6天）；左线20XX年6月3日～7月1日（28天）；
⑵积极冻结施工：
20XX年7月4日～8月XX日（45天）；
⑶维护冻结施工（与通道开挖、初支护、防水、结构施工平行进行）：
20XX年8月18日～9月16日（30天）
⑷融沉注浆施工：
20XX年9月24日～XX月7日（45天）
4.4.2XX区间1号联络通道兼泵房施工计划20XX年5月15日～20XX年12月16日完成（180天）；
⑴冻结孔施工：
右线20XX年5月15日～5月22日（8天）；左线20XX年6月29日～7月18日（19天）
⑵积极冻结施工：
20XX年7月21日～9月3日（45天）；
⑶维护冻结施工（与通道开挖、初支护、防水、结构施工平行进行）：
20XX年9月4日～10月19日（46天）；
⑷融沉注浆施工：
20XX年XX月2日～12月16日（45天）；
5联络通道施工
5.1、联络通道施工工艺流程
联络通道施工工艺流程见图5-1
图5-1联络通道施工工艺流程
5.2、施工准备
5.2.1做好施工配合比设计试验并报检；
5.2.2场地清理，做好施工测量，放线定位，准确定出联络通道中线；
5.2.3上报材料计划，准备好施工材料，并送检原材、报验；
5.2.4场地规划及供水、供电的线路敷设；
5.2.5施工机械及人员的准备。
5.2.6通道照明用灯线，通风机及其他准备工作。
5.3、通道冷冻法加固施工
5.3.1、冷冻法加固施工工艺流程
冷冻法加固施工工艺流程见图5-2
图5-2冷冻法加固施工工艺流程
5.3.2、冻结土体加固施工方案选择
根据本区间联络通道施工条件及地质条件，并结合其它地铁联络通道施工的经验，采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”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（泵站）外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻结帷幕。
在冻土中采用矿山法进行联络通道（泵站）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。
5.3.3、冻结参数
⑴积极冻结时间为45天；维护冻结时间与开挖和结构施工相同。
⑵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、回盐水温差不大于2℃，开挖时盐水温度降至-28℃以下。
⑶冻结加固施工参数
①1#联络通道冻结加固施工参数见表5-1
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
冻结帷幕平均温度
℃
-10
与管片交界面不高于-5℃
2
冻结孔个数
个
64个
3
测温孔个数
个
8
4
卸压孔数
个
4
孔深3m
5
冻结孔总深度
m
496.6m
6
冻结孔最大允许间距
m
1.3
泵站1.4m
7
冻结孔单孔流量
m3/h
>5
8
冻结管规格
mm
Φ89×6
20#低碳钢无缝管
9
测温管及卸压管规格
mm
Φ32
无缝钢管
10
设计盐水温度
℃
-28～-30
积极冻结期
XX
设计盐水温度
℃
-25～-28
维护冻结期
12
最大总需冷量
Kcal/h
4.3*104
工况条件
13
实际供冷量
Kcal/h
8.7×104
单台运行
表5-11#联络通道加固施工参数
②2#联络通道加固施工参数见表5-2
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
冻结帷幕平均温度
℃
-10
与管片交界面不高于-5℃
2
冻结孔个数
个
60个
3
测温孔个数
个
8
4
卸压孔数
个
4
孔深3m
5
冻结孔总深度
m
450m
6
冻结孔最大允许间距
m
1.3
泵站1.4m
7
冻结孔单孔流量
m3/h
>5
8
冻结管规格
mm
Φ89×6
20#低碳钢无缝管
9
测温管及卸压管规格
mm
Φ32
无缝钢管
10
设计盐水温度
℃
-28～-30
积极冻结期
XX
设计盐水温度
℃
-25～-28
维护冻结期
12
最大总需冷量
Kcal/h
3.9*104
工况条件
13
实际供冷量
Kcal/h
8.7×104
单台运行
表5-22#联络通道加固施工冻结参数
5.3.4、需冷量计算和冷冻机选型
⑴1#联络通道需冷量计算。
冻结需冷量计算：
Q=1.2·π·d·H·K
式中:
H—冻结总长度（H=496.6m）；
d—冻结管直径（内径Φ=89mm）；
K—冻结管散热系数（K≤0.026W/Mk，取0.026W/Mk）；
Q=1.2×3.14×89×496.6×103×0.026
=4.3×104Kcal/h
其冻结管总长约为496.6m；将上述参数代入公式得出联络通道最大需冷量为Q=4.3×104Kcal/h，根据以上计算需冷量，联络通道选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组二台套，并联安装，单台运行，互为备用。
单台机组设计工况制冷量为8.7×104Kcal/h，电机功率XX0KW，完全满足制冷需求。
⑵2#联络通道需冷量计算。
冻结需冷量计算：
Q=1.2·π·d·H·K
式中:
H—冻结总长度（H=450m）；
d—冻结管直径（内径Φ=89mm）；
K—冻结管散热系数（K≤0.026W/Mk，取0.026W/Mk）；
Q=1.2×3.14×89×450×103×0.026
=3.9×104Kcal/h
其冻结管总长约为450m；将上述参数代入公式得出联络通道最大需冷量为Q=3.9×104Kcal/h，根据以上计算需冷量，联络通道选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组二台套，并联安装，单台运行，互为备用。
单台机组设计工况制冷量为8.7×104Kcal/h，电机功率XX0KW，完全满足制冷需求。
5.3.5、加固体冻结强度要求
本设计参考XX地层冻土参数。
冻结壁平均温度设计为-10℃，相应的冻土强度的设计指标为：
单轴抗压3.6Mpa，抗折2.0Mpa，抗剪1.5Mpa。
联络通道的冻结帷幕厚度为1.8m。
5.3.6、冻结系统辅助设备
⑴联络通道盐水循环泵选用IS150-125－315型2台，流量200m3/h，电机功率30KW。
⑵联络通道冷却水循环泵选用IS150-125－315型2台，流量200m3/h，电机功率30KW。
冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15m3/h。
5.3.7、管路选择
⑴冻结管选用Φ89×6mm,20#低碳钢无缝钢管,丝扣连接,另加手工电弧焊焊接。
单根长度1～1.5m。
⑵供液管选用1.5″钢管，采用焊接连接。
⑶测温管和卸压管选用Φ32mm,无缝钢管。
⑷盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。
⑸冷却水循环管选用Φ133×4.5mm无缝钢管。
⑹冻结站对侧隧道的冷冻排管选用Φ45mm无缝钢管。
⑺其它：
①冷冻机油选用N46冷冻机油；②制冷剂选用氟立昂F-22；③冷媒剂选用氯化钙溶液。
5.3.8、冷冻站安装
⑴冻结站布置
根据现场施工情况将冷冻站布设在XX区间左线隧道1#、2#联络通道之间，1#，2#联络通道共用一个冻结站。
站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等，设备安装按设备操作规程的要求进行。
联络通道的开挖均从冻结站侧（左线）开挖。
⑵管路连接、保温与测试仪表
管路用法兰连接，隧道内的盐水管用架子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、测温仪、压力表等测试组件。
盐水管路经试压、清洗后用保温板保温，保温层厚度为20mm，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，以便控制流量。
冷冻机组的蒸发器及低温管路用保温板保温，盐水箱和盐水干管用20mm厚的保温板保温。
联络通道两侧管片保温：
由于混凝土和钢管片相对于土层散热量大，为加强冻结帷幕与管片胶结，采用阻燃（或难燃）的软质塑料泡沫软板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温，厚度为40mm（双层20mm厚保温板），保温范围为冻结帷幕区域处加向外扩展2m。
在冻结站对侧隧道的冻结管的端部区域范围内布置冷冻排管，然后上述同样的方法进行隔热保温，以减少冷量损失。
5.3.9、冻结孔、测温孔与卸压孔的布置
⑴冻结孔布置
①1#联络通道冻结孔布置
从上、下行线隧道两侧打孔方式进行施工。
冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置。
1#联络通道布置冻结孔64个，其中冻结站侧51个，对侧13个，设置穿透孔4个供对侧冻结孔及冷冻排管供冷；联络通道冻结孔布置示意图见图5-4。
1#通道冻结孔布置立面透视图
1#通道冻结孔开孔位置图
图5-41#联络通道冻结孔孔位布置示意图
②2#联络通道冻结孔布置
从上、下行线隧道两侧打孔方式进行施工。
冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置。
2#联络通道布置冻结孔60个，其中冻结站侧47个，对侧13个，设置穿透孔4个供对侧冻结孔及冷冻排管供冷；联络通道冻结孔布置示意图见图5-5。
2#通道冻结孔布置立面透视图
2#通道冻结孔开孔位置图
图5-52#联络通道冻结孔孔位布置示意图
⑵冻结施工技术要求：
①冻结孔的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。
冻结孔最大允许偏斜150mm。
②冻结孔最大允许孔间距为1300mm。
（喇叭口处1300mm、泵站处1400mm）。
③冻结孔有效深度不小于冻结孔设计深度。
冻结管管头碰到冻结站对侧管片的冻结孔，以打到管片为准。
④冻结管用Φ89×6mm低碳钢无缝钢管，冻结管耐压不低于为0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。
⑤冻结管接头抗拉强度不低于母管的75%。
⑥施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时注浆控制地层沉降。
⑦先钻透孔复核对侧隧道预留口位置的偏差，如大于100mm应按保证冻结壁设计的厚度的原则对冻结孔布置进行调整。
⑧冻结站对侧隧道上沿冻结壁敷设5排冷冻排管，排管间距为500mm，采用Φ45无缝钢管或方管作为冷冻排管以增大与管片接触面积。
⑶测温孔布置
1#、2#联络通道测温孔均布置8个，冻结站侧2个，对侧6个，深度为2～4m；测温孔布置目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便综合采用相应控制措施，确保施工的安全。
⑷卸压孔布置
1#、2#联络通道在冻结帷幕封闭区域内均布置4个卸压孔，左线、右线各2个。
在卸压孔上安装压力表，可以很直观的监测冻结帷幕内的压力变化情况，通过每日观测，及时判断冻结帷幕的形成，并可直接释放冻胀压力。
5.3.10、冻结孔施工顺序
先施工透孔，根据穿透孔的偏差，进一步调整有关钻进参数。
然后根据联络通道施工的孔位，采用由下向上的顺序进行施工。
5.3.XX、冻结孔施工
依据施工基准点，按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，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、管片缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整，调整幅度不大于100mm。
开孔选用J-200型金刚石钻机，配φ130mm金刚石取芯钻头进行钻孔，深度约200~250mm，控制不得钻穿管片。
用钢楔楔断岩心，取出后，打入加工好的孔口管，且用至少有4个固定点将孔口管固定在管片上，然后安装密封装置，如图5-6所示。
图5-6冻结孔开孔及密封装置示意图
5.3.12、钻孔偏斜和终孔控制
⑴钻孔的偏斜应控制在150mm以内，在确保冻结帷幕厚度的情况下，冻结孔终孔间距不得大于1300mm、泵站不大于1400mm，否则应补孔。
⑵冻结孔钻进深度应不小于设计深度。
设计碰到隧道管片的以碰管片为准。
5.3.13、冻结孔钻进与冻结管设置
⑴钻孔设备使用MD-50钻机一台，配用BW250型泥浆泵，钻具利用φ89×6㎜冻结管作钻杆；冻结管之间采用丝扣连接，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。
⑵正常情况下，钻进时安装简易钻头，直接无水钻进。
如果钻进困难时，在钻头部位安装一个特制单向阀门，采用带水钻进。
冻结管到达设计深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。
⑶钻进过程中严格监测孔偏斜情况，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，然后再用灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。
冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8MPa，稳定15分钟压力无变化者为试压合格。
⑷在冻结管内下供液管（直径为48mm钢管）,然后焊接冻结管端
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