xx聯(lián)絡(luò)通道施工方案

1、一、工程概況Xxxxxxxx中和村站元通站區(qū)間， 區(qū)間 地貌單元屬長(zhǎng)江漫灘，場(chǎng)地地層呈二元結(jié) 構(gòu)，上部以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，下部以粉 土、粉細(xì)砂為主，區(qū)間隧道主要穿越地層為 流塑淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 （2b4）、（3b3-4） 和粉細(xì)砂層（3 d2-3，中密，局部稍密）， 局部穿越粉土（3 C2-3，稍密，局部中密）。隧道內(nèi)徑5.5m，管片厚度0.35m，管片寬度1.2m，管片混凝土為C50,抗?jié)B為S10,接 縫處設(shè)置EDPM匡形密封墊及聚合物嵌縫兩 道防水措施。右線(xiàn)長(zhǎng)度為1431.81m，左線(xiàn)長(zhǎng) 度為1453.491m。在右線(xiàn)K3+530（左線(xiàn)K3+537）設(shè)1#聯(lián)絡(luò)通道，線(xiàn)間距為16.2m， 穿

2、越地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（3b3-4） ，土層含水率約為36.5%，空隙比為1.1，粘聚 力為16.2kpa， 內(nèi)摩擦角為28.6， 垂直滲 透系數(shù)為5.73x10-7cm/s,水平滲透系數(shù)為7.09x10-7cm/s;左右線(xiàn)隧道中心高程為-14.005，地表高程為6.10，隧道埋深17.4m； 在右線(xiàn)K3+934.433（左線(xiàn)K3+954.376）設(shè)2#聯(lián)絡(luò)通道兼泵站，線(xiàn)間距為12.0m，穿越地層為粉細(xì)砂（3 d2-3，中密，局部稍密）， 土層含水率約為28.4%， 空隙比為0.83， 粘 聚力為8.5kpa，內(nèi)摩擦角為38，垂直滲 透系數(shù)為9.18x10-7cm/s,水平滲透系數(shù)為1.09x

3、10-4cm/s;左右線(xiàn)隧道中心高程為-17.823，地表高程為7.94，隧道埋深23m。均采用冷凍法加固地層后礦山法施工， 凍土 帷幕厚度不小于2m強(qiáng)度不小于4Mpa 1#聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)加固地層體積約為2100m3,2#聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)加固地層體積約為2100m3。二、凍結(jié)法施工聯(lián)絡(luò)通道工藝簡(jiǎn)介在隧道內(nèi)利用近水平管和部分傾斜管 凍結(jié)加固地層,使聯(lián)絡(luò)通道外圍土體凍結(jié),形 成強(qiáng)度高、封閉性好的凍土帷幕（圖1為聯(lián) 絡(luò)通道及泵站凍結(jié)方案示意圖）。然后,在凍 土中采用礦山法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道及泵站的開(kāi) 挖和構(gòu)筑施工,地層凍結(jié)和開(kāi)挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行。水平地層加固和開(kāi)挖構(gòu)筑的主要施工 工藝及順序如下：三、凍

4、結(jié)帷幕方案設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)原則凍結(jié)帷幕方案設(shè)計(jì)的基本原則是：凍 結(jié)帷幕方案設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足聯(lián)絡(luò)通道施工的 安全和質(zhì)量要求，即保證凍土帷幕有足夠的 強(qiáng)度，凍結(jié)帷幕水平孔（斜孔）布設(shè)合理，滿(mǎn) 足施工及規(guī)范要求，在設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮聯(lián) 絡(luò)通道頂部薄弱部位。凍結(jié)帷幕水平孔（斜孔）凍結(jié)方案應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，便于隧道開(kāi)挖和支護(hù)，施工安全、可靠，施工費(fèi)用 低,施工工期短。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮對(duì)凍脹、融 沉的防范措施。2、凍結(jié)帷幕厚度設(shè)計(jì) 根據(jù)在部分地鐵工程聯(lián)9 1方蘿示團(tuán)ilEltft*絡(luò)通道凍結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式:t=Aln(r/E)式中r-計(jì)算點(diǎn)到凍結(jié)管距離，m ；E-凍結(jié)帷幕外側(cè)厚度，m;A-經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，取A=19 69;T

5、計(jì)算點(diǎn)凍結(jié)帷幕溫度,C。凍結(jié)帷幕內(nèi)側(cè)厚度E=1 .4E,凍結(jié)帷幕平 均厚度1.4m。3、凍結(jié)帷幕交圈時(shí)間計(jì)算凍結(jié)前，同一深度的地層具有相同的原 始溫度，凍結(jié)開(kāi)始后，通過(guò)凍結(jié)管把冷量傳 給地層，在凍結(jié)管周?chē)a(chǎn)生降溫區(qū)，形成以 凍結(jié)管為中心的凍結(jié)圓柱，并逐漸到相鄰的 凍結(jié)圓柱連接形成封閉的凍結(jié)圓筒，形成冷 凍結(jié)層，即為凍結(jié)帷幕交圈。凍結(jié)帷幕交圈時(shí)間主要與凍結(jié)孔間距、 鹽水溫度、土層性質(zhì)、凍結(jié)管直徑、地層原始溫度、以及凍結(jié)器環(huán)形空間內(nèi)鹽水運(yùn)動(dòng)狀T - L/2 d式中L凍納乩最人孔間距.mm:d姝土發(fā)展迪度.粘25-302.琥過(guò)計(jì)牡揀結(jié)帷皋交圈時(shí)間為2M達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)間 為3Dd .2.4凍結(jié)帷幕平均

6、溫皮計(jì)算使用凍結(jié)施T成冰舍式(見(jiàn)建井工程手冊(cè)!f- (1.135- 0. 352 / - 0. K72- *式中 .祿幼唯卑平均溫度.C：g趙水溫?cái)?C :J-凍結(jié)孔同蹄*取0. S - I . 0 m ;E凍納帷幕有效厚度.m.確定琢結(jié)轉(zhuǎn)幕平均溫度f(wàn)f-5、凍結(jié)孔布置根據(jù)凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)及聯(lián)絡(luò)通道的 結(jié)構(gòu),凍結(jié)孔沿通道四周布置，按上仰、近水 平、下俯三種角度布置。凍結(jié)孔采用上下各 三排,左右各一排布置,凍結(jié)孔共設(shè)77個(gè)，開(kāi) 孔間距為0 .51 .2m,利用水平孔和部分 傾斜孔凍結(jié)加固地層，使聯(lián)絡(luò)通道及集水井外圍土體凍結(jié)，形成強(qiáng)度高，封閉性好的凍 土帷幕。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中,可根據(jù)鉆機(jī)情 況、管態(tài)等

7、因素有關(guān)。凍結(jié)帷幕交圈時(shí)間計(jì)算公式為：片配筋情況和聯(lián)絡(luò)通道擬開(kāi)管片的實(shí) 際位置等,對(duì)鉆孔孔位作少量調(diào)整,但最大 間距不得大于1 .0m。6、制冷設(shè)計(jì) 凍結(jié)參數(shù)確定1)設(shè)計(jì)鹽水溫度為-28C-30 C。2)積極凍結(jié)時(shí)間為30d,維護(hù) 凍結(jié)時(shí)間為35do3)測(cè)溫孔和卸壓孔分別為8個(gè) 和4個(gè)。4)凍結(jié)管總長(zhǎng)度為785m。 需冷量和冷凍機(jī)選取型凍結(jié)需冷量：Q=1 2dHK式中H凍結(jié)總長(zhǎng)度，m ；d-凍線(xiàn)管直徑m;K-凍結(jié)管散2熱系數(shù),kcal/mh。將上述參數(shù)代入公式得Q=65813kcal/h,考慮到其它因素設(shè)計(jì)工況制 冷量為87500kcal/h。四、施工工序1、開(kāi)孔鉆進(jìn)施工 開(kāi)孔前在布孔范圍內(nèi)打

8、若干小孔， 探測(cè) 地層穩(wěn)定情況，若發(fā)現(xiàn)砂層，立即進(jìn)行雙液注漿，以提高孔口附近土體穩(wěn)定性，然后進(jìn) 行開(kāi)孔，采用雙層特殊孔口管（見(jiàn)圖2）。在 凍結(jié)管跟進(jìn)鉆進(jìn)中采用強(qiáng)力水平鉆機(jī)， 鉆桿 角度嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)圖進(jìn)行， 確保凍 結(jié)范圍， 關(guān)鍵是在隧道內(nèi)鉆孔時(shí)解決好漏水 漏沙問(wèn)題，防止水土流失。圖2孔口管示意圖2、凍結(jié)系統(tǒng)安裝選用W-YSLGF3001冷凍機(jī)組，在安 裝系統(tǒng)時(shí)盡量縮短冷凍管長(zhǎng)度， 使凍結(jié)能量 盡量少損失。在系統(tǒng)安裝完成后，先檢查凍 結(jié)管的密封情況，出現(xiàn)滲漏立即補(bǔ)救，檢滲 完成后，安裝保溫層，并在上下行線(xiàn)安裝凍結(jié)板，此時(shí)可以進(jìn)行凍結(jié)。3、積極凍結(jié) 注意每天溶液溫度變化和氣溫變化（見(jiàn) 圖3

9、），一般前7天溫度下降明顯， 由大氣溫 度降至-20Co在-20C度左右會(huì)有一段時(shí)間 溫度會(huì)小幅波動(dòng)， 這時(shí)外側(cè)土體已經(jīng)開(kāi)始凍 結(jié)并慢慢擴(kuò)散（這時(shí)對(duì)泄壓孔進(jìn)行觀(guān)察會(huì)發(fā) 現(xiàn)水壓會(huì)上下波動(dòng)，讀數(shù)一般在0.1MPa左 右，在開(kāi)挖前達(dá)到0.3MPa開(kāi)挖前必須泄 壓）。這一階段78天，以后溫度每天下降0.5C1.5C,到-30 C左右基本穩(wěn)定， 凍結(jié)到第45天后可以進(jìn)行開(kāi)挖前準(zhǔn)備工作。圖3溫度變化曲線(xiàn)4、開(kāi)挖構(gòu)筑聯(lián)絡(luò)通道分上下兩層，上層為通道，下層為 集水井，開(kāi)挖構(gòu)筑流程：開(kāi)挖通道一掛網(wǎng)噴 射混凝土一防水層布設(shè)一通道鋼筋混凝土 澆筑一開(kāi)挖集水井一掛網(wǎng)噴射混凝土一防 水層布設(shè)一集水井鋼筋混凝土澆筑。 開(kāi)挖

10、通 道時(shí)冷凍處于圍護(hù)凍結(jié)狀態(tài)， 冷凍機(jī)正常運(yùn) 行，開(kāi)挖集水井時(shí)冷凍機(jī)停止。(1)開(kāi)挖前對(duì)泄壓孔水壓力進(jìn)行釋 放，對(duì)測(cè)溫孔溫度進(jìn)行收集匯總，并開(kāi)孔實(shí) 測(cè)溫度，數(shù)量不得少于4處(正面2處，背 面2處)，兩側(cè)都要開(kāi)孔實(shí)測(cè)。(2)拆除鋼管片后， 開(kāi)挖斷面中心有 土體流出形成一0.5m*0. 3m深度為0.8m的孔洞，開(kāi)挖時(shí)對(duì)凍土進(jìn)行回彈實(shí)驗(yàn)，凍土 強(qiáng)度最大1.5MPa實(shí)際測(cè)量?jī)鐾翆又羶鼋Y(jié) 管距離1.1m推算凍土帷幕實(shí)際厚度2.2 m(大于根據(jù)溫度推算的1.82m)。開(kāi)挖步距50cm,支撐3050cm,注意及時(shí)支撐，并預(yù) 留板后注漿管。(3)挖通后掛網(wǎng)噴射混凝土必須要 求表面平整、 密實(shí)，為防水層施工做

11、好基礎(chǔ)。(4)拱頂混凝土澆筑， 通道頂混凝土 澆筑采用模板逐步延伸連續(xù)澆筑， 但要保證 拱定部位混凝土密實(shí)性難度較大。(5)上下層混凝土澆筑施工縫處理， 必須預(yù)留水平環(huán)形水膨脹橡膠圈(膩?zhàn)?或 預(yù)埋注漿管。5、停止凍結(jié)一般在開(kāi)挖集水井時(shí)由于許多凍結(jié) 管在開(kāi)挖范圍內(nèi)，因此需要停止凍結(jié)，由于 凍土的蠕變性較好， 凍土幃幕破壞前會(huì)出現(xiàn) 較大蠕變過(guò)程，因此結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)觀(guān)察凍土 變形能夠判定凍土是否安全。6、注漿 由于冷凍法施工土體受凍會(huì)膨脹， 在融 化中會(huì)沉降，注漿要及時(shí)，一般在拱頂部位 放設(shè)三根注漿管(兩頭加中間)，兩側(cè)墻身各 一根，集水井底板放置一根。 注漿管分板后 注漿及壁后注漿兩種，板后注漿管

12、要在凍土 融化前進(jìn)行，填充凍土到支撐模板的空隙， 從而控制土體沉降， 而壁后注漿管應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到85以上進(jìn)行， 填充拱頂混凝土 與模板間的空隙。五、施工難點(diǎn)1、水平凍結(jié)孔施工技術(shù)(1)采用二次開(kāi)孔工藝,以防鉆透管片時(shí) 大量出泥出水。一次開(kāi)孔采用金剛石取心鉆 在管片上鉆進(jìn)300mm深左右，不鉆透管片 一次開(kāi)孔鉆進(jìn)完畢,下入孔口管并安裝閥門(mén) 接著進(jìn)行二次開(kāi)孔鉆進(jìn),直至鉆透管片， 管片 鉆透后,立即退出開(kāi)孔鉆頭,關(guān)閉閥門(mén)。(2)用夯管法下凍結(jié)管,在鉆進(jìn)時(shí)安裝類(lèi) 似軸封的孔口止水裝置。(3)下完凍結(jié)管后,對(duì)凍結(jié)管與孔口管及 套管間的間隙和孔口附近地層進(jìn)行注漿充 填。(4)下泄壓管(濾水管)時(shí)，在泄

13、壓管內(nèi)裝 滿(mǎn)三合土,以防夯進(jìn)泄壓管時(shí)出水，影響施 工。2、地層凍脹和融沉控制技術(shù)(1)在凍結(jié)壁內(nèi)未凍土中設(shè)泄壓孔，通過(guò) 放水、排泥來(lái)減小凍結(jié)壁內(nèi)的水土壓力，泄 壓孔采用140mm的鉆孔。泄壓孔濾管不 包紗網(wǎng)，以便在凍脹引起地層壓縮時(shí),可從泄 壓孔泄水或排除部分土體，施工中根據(jù)地層 變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和泄壓孔中的水壓變化情況 進(jìn)行泄壓。(2)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果,合理調(diào)整凍結(jié)孔的供 冷量。在特殊情況下,還可通過(guò)在加熱孔中循 環(huán)熱水來(lái)迅速提高凍結(jié)壁溫度,使凍結(jié)壁軟 化,從而減小凍脹力。(3)合理安排凍結(jié)順序,減小凍脹引起的 地層變形。(4)對(duì)凍結(jié)過(guò)程中隧道結(jié)構(gòu)的變形或受 力變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析凍結(jié)施工對(duì)隧道

14、結(jié)構(gòu)的最終影響,為調(diào)整凍結(jié)施工參數(shù)提供 依據(jù)。 通過(guò)調(diào)整鹽水流量和鹽水溫度來(lái)控制 凍結(jié)壁厚度,使其保持在設(shè)計(jì)值左右。(5)由于凍結(jié)壁解凍時(shí)有少量收縮,從而 使地層產(chǎn)生融沉,可能給上部建筑及管線(xiàn)帶 來(lái)不良影響。 為此,施工時(shí)在隧道襯砌上預(yù)留 注漿管,在凍結(jié)壁化凍過(guò)程中進(jìn)行注漿,以補(bǔ) 償?shù)貙尤诔痢?6)停凍后采取強(qiáng)制化凍措施,以盡快化 凍，恢復(fù)穿越段附近地層的水土壓力，縮短 融沉補(bǔ)償注漿工期。六、開(kāi)挖條件判斷 判斷冷凍法是否達(dá)到開(kāi)挖要求是冷凍法 的關(guān)鍵， 在打開(kāi)鋼管片之前需要滿(mǎn)足以下條 件；1、鹽水溫度在-26C以下的時(shí)間超過(guò)30天，鹽水去、回路的溫度差小于C。2、測(cè)溫孔孔內(nèi)的溫度小于0C(在聯(lián)絡(luò)

15、通道開(kāi)挖范圍個(gè)別測(cè)點(diǎn)可以大于0C,但不大于5C）。3、 探孔無(wú)流沙現(xiàn)象, 個(gè)別孔可以有滴水, 但水流不能成現(xiàn)狀。4、 瀉壓孔內(nèi)的壓力從凍結(jié)開(kāi)始時(shí)的水土 壓力緩慢升高到一定值后又緩慢降低,最后 降至0,打開(kāi)瀉壓孔沒(méi)有明顯的水沙流出。七、施工措施1、凍土帷幕強(qiáng)度問(wèn)題 凍土帷幕的關(guān)鍵點(diǎn)在其拱部,在聯(lián)絡(luò)通 道頂部設(shè)三排凍結(jié)孔,以加大凍土帷幕拱部 厚度,并使聯(lián)絡(luò)通道頂部的一排凍結(jié)孔穿越 對(duì)面隧道頂部管片,確保凍土帷幕拱部與隧 道管片間有足夠大的接觸面積;為了確保凍 土帷幕強(qiáng)度和穩(wěn)定性,在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),選擇比較安全的平面彈性計(jì)算模型,適當(dāng)加 大安全系數(shù),并用三維有限單元計(jì)算進(jìn)行校 核,在工藝設(shè)計(jì)時(shí),取較

16、大的備用系數(shù),即實(shí) 際加固范圍要比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大。2、 凍土帷幕與隧道管片間的密封 根據(jù)地鐵聯(lián)絡(luò)通道和隧道出洞地層凍結(jié) 施工經(jīng)驗(yàn),由于混凝土和鋼管片相對(duì)于土層 要容易散熱得多,會(huì)嚴(yán)重影響隧道管片附近 土層的凍結(jié)速度和凍結(jié)強(qiáng)度,從而影響凍土 帷幕的整體穩(wěn)定性和封水性。為此,設(shè)計(jì)及 施工過(guò)程中,采用在對(duì)面隧道管片內(nèi)側(cè)敷設(shè) 冷管和保溫層等措施,以確保凍土帷幕不存 在影響安全的薄弱環(huán)節(jié)。3、凍結(jié)孔施工安全與孔口密封 用金剛石取芯鉆開(kāi)孔,跟管鉆進(jìn)法下凍 結(jié)管。凍結(jié)孔開(kāi)孔前,在布孔范圍內(nèi)打若干 小口徑鉆孔,探測(cè)地層穩(wěn)定情況。如發(fā)現(xiàn)砂 層,先進(jìn)行水泥-水玻璃雙液壁后注漿,以提 高孔口附近地層的穩(wěn)定性,然后再鉆進(jìn)

17、凍結(jié) 孔。凍結(jié)施工結(jié)束后,孔口管管口焊上鋼板,以免工程結(jié)束后鉆孔孔口漏水。4、凍結(jié)過(guò)程檢測(cè)與控制 在凍土帷幕內(nèi)布置測(cè)溫孔和壓力釋放與 觀(guān)測(cè)孔,以便正確測(cè)定凍土帷幕厚度和判斷 凍土帷幕是否交圈。 對(duì)側(cè)隧道管片附近土層 的凍結(jié)情況將成為控制整個(gè)凍土帷幕安全 的關(guān)鍵,為此,在對(duì)側(cè)隧道管片上沿凍土帷 幕四周安裝測(cè)溫孔,以全面監(jiān)測(cè)凍土帷幕的 形成過(guò)程,當(dāng)泄壓孔波動(dòng)較大,凍結(jié)溫度停止在某個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)，以確定 帷幕是否交圈。凍結(jié)孔施工質(zhì)量的檢驗(yàn)與控 制方法見(jiàn)表1,凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)與凍土墻壁形 成質(zhì)量檢驗(yàn)方法見(jiàn)表2。袤 帶締亂施工質(zhì)旳的檯騎與揑利卉弦序號(hào)5 K檢1與桿剳方裁偽漲設(shè)計(jì)孔世 K 丸工払推，

18、甲干1恥 ,7t胡妄尺劇啟孔險(xiǎn)“1規(guī)T不fifiiE莒開(kāi)孔讖氏垢時(shí)孔址選廳覽不怡干曲it.不衣于衍計(jì)聲麼怙堆時(shí)乂巳茁FF跌度.說(shuō)兀圻F測(cè)稈址出孔n. *%H曲朋需丹琵別峠轉(zhuǎn)儀tiAink團(tuán)略葫零ffi；n 1站桿芹曲帖角站橫，債孫站孔測(cè)科吳1HI ff吐無(wú)匱喬.為T(mén)挿和亦J町W1B! JU _r下應(yīng)鄒孔喬哲片木大干(1.1埔孔豊丈凡同薛，Mf*陽(yáng)一平專(zhuān)埔孔蛀域，燃況，適憫掘于叵業(yè)巔寰I時(shí)時(shí)輛擴(kuò)瘵蚪席不小干:計(jì)洱性H ifr . M 衿i F 達(dá)到凍站 厚度所需的時(shí)冋01t * iI 1 41 c J2Ml1 (* 1.12 I .1TbT j 5!(H 25 J4T 5 |I sfl A! 5 01 15! 1 0i i11 i11Jii I b1 I 1 41 4 Vin i n5，! 1 4J .4注.1.1 J號(hào)測(cè)園孔怙舁救據(jù)排除Y野 ?號(hào)鬧球紬平均更匱1 m n I齒翳可伯.恵到麻邸厚厘霜弭I:J號(hào)測(cè)瓶孔的禰踣平均理甩H !為3不利亦蛉的翱考常.達(dá)到 進(jìn)結(jié)厚腹需盯IL 422d=607mm,其值553mm可得出各凍結(jié)管外的凍土已疊合的結(jié) 論。4）用凍結(jié)帷幕平均溫度復(fù)核。凍結(jié)帷幕土體平均溫度計(jì)算公式CIHV