地鐵旁通道凍結(jié)法工藝

地鐵施旁通道凍結(jié)施工工一前言作為一種成熟地施工方法,凍結(jié)法施工技術(shù)在國際上被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)和煤礦建設(shè)中,有年地歷史,國采用凍結(jié)法施工技術(shù)至今也已有40多年地歷史,要用于煤礦井筒開挖施工,其中凍結(jié)最大深度達(dá)凍表土層最大厚度達(dá)375m.1992年起凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于上海、北京、深圳、南京等城市地鐵工程施工中.公司在上海地鐵隧道旁道工程施工中采用了凍結(jié)法加固地施工方法,過對施工工藝地歸納總結(jié)以及參考有關(guān)施工技術(shù)資料形成本工法.二、特凍結(jié)法適用于各類地層尤其適合在城市地下管線密布施工條件困難地段地施工,過多年來國內(nèi)外施工地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明凍結(jié)法施工有以下特點(diǎn)：1、可有效絕地下水,其抗?jié)B透性能是其它任何方法不能相比地對于含水量大于地任何含水、松散不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工技術(shù)；2、凍土帷地形狀和強(qiáng)度可視施工現(xiàn)場條件地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整凍土強(qiáng)度可達(dá)5-10Mpa,能有效提高工效；3、凍結(jié)法一種環(huán)保型工法,周圍環(huán)境無污染無異物進(jìn)入土壤噪音小凍結(jié)結(jié)束后,土墻融化,影響建筑物周圍地下結(jié)構(gòu)；4、凍結(jié)施用于樁基施工或其它工藝平行作業(yè),能有效縮短施工工期三、使范圍凍結(jié)法適用于各類地層,主要用于煤礦井筒開挖工.目前在地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)施工、雙線區(qū)間隧道旁通道和泵房井施工、頂管進(jìn)出洞施工、地下工程堵漏搶救施工等方面也得到了廣泛地應(yīng)用.四、工原理凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù),使地層中地水結(jié)冰,將松散含水巖土變成凍土增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性,隔絕地下水,以便在凍結(jié)壁地保護(hù)下進(jìn)行地下工程掘砌作業(yè).是土層地物理加固方法,一種臨時(shí)加固技術(shù)當(dāng)工程需要時(shí)凍土可具有巖石般地強(qiáng)度,不需要加固強(qiáng)度時(shí),可采取強(qiáng)制解凍技術(shù)使其融化五、工流程凍結(jié)法六、施操作要點(diǎn)施時(shí)應(yīng)不斷對個(gè)施工工序行管理控制凍結(jié)施工、凍結(jié)管裝、凍結(jié)站裝、凍過程檢測地量

1、凍結(jié)孔工1.1孔間距誤差控制在內(nèi)在打鉆設(shè)備就位前用儀器精確確定開孔孔位以提高定位精度.1.2確丈量鉆桿尺寸,控制鉆進(jìn)深度1.3要求鉆進(jìn)、用燈光測斜,偏斜過大則進(jìn)行糾偏鉆進(jìn)3m時(shí)測斜一次如果偏斜不符合設(shè)計(jì)要求,立即采取調(diào)整鉆孔角度及鉆進(jìn)參數(shù)等措施進(jìn)行糾偏如果鉆孔仍然超出設(shè)計(jì)規(guī)定,則進(jìn)行補(bǔ)孔.2、凍結(jié)管漏與安裝2.1擇φ63×4mm縫鋼管,斷管中下套管恢復(fù)鹽水循環(huán).2.2結(jié)管（含測溫管）采用絲扣聯(lián)接加焊接.管子端部采用底蓋板和底錐密封.凍結(jié)管安裝完,行水壓試漏,壓力0.8MPa,經(jīng)分鐘觀察,降壓0再延長15分鐘壓力不降為合格否就近重新鉆孔下管2.3凍站安裝完成后要按《礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求進(jìn)行試漏和抽真空,保安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求.3、凍結(jié)系安裝與調(diào)試3.11.5制冷系數(shù)選配制冷設(shè)備.3.2確保凍結(jié)施工順利進(jìn)行,冷凍站安裝足夠地備用制冷機(jī)組.凍站運(yùn)轉(zhuǎn)期間,有兩套地配件,用設(shè)備完好,保冷凍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常提高制冷效率3.3路用法蘭連接,在鹽水管路和冷卻水循環(huán)管路上要設(shè)置伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計(jì)等測試元件.鹽水管路試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保溫,溫厚度為溫層地外面用塑料薄膜包扎.配液圈與凍結(jié)管地連接用高壓膠管,每根凍結(jié)管地進(jìn)出口各裝閥門一個(gè)以便控制流量3.4凍機(jī)組地蒸發(fā)器及低溫管路用棉絮保溫,鹽水箱和鹽水干管用厚地聚苯乙烯泡沫塑料板保溫.3.5組充氟和冷凍機(jī)加油按照設(shè)備使用說明書地要求進(jìn)行.首先進(jìn)行制冷系統(tǒng)地檢漏和氮?dú)鉀_洗,在確保系統(tǒng)無滲漏后再充氟加油3.6備安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn).試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù),機(jī)組在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)備要求地技術(shù)參數(shù)條件下運(yùn)行4、積極凍階段在凍結(jié)試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,時(shí)檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴(kuò)展情況,要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)入積極凍結(jié)積極凍結(jié),是充分利用設(shè)備地全部能力,盡快加速凍土發(fā)展在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)把鹽水溫度降到設(shè)計(jì)溫度.旁通道積極凍結(jié)鹽水溫度一般控制在～-28℃之間積極凍結(jié)地時(shí)間主要由設(shè)備能力、土質(zhì)、環(huán)境等決定地,上海地區(qū)旁通道施工積極凍結(jié)時(shí)間基本在左右.5、維護(hù)凍階段在積極凍結(jié)過程中,根據(jù)實(shí)測溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否交圈和達(dá)到設(shè)計(jì)厚度,測溫判斷凍土帷幕交圈并達(dá)到設(shè)計(jì)厚度后再進(jìn)行探孔試挖確認(rèn)凍土帷幕內(nèi)土層無流動水后（飽和水除外）再進(jìn)行正式開挖正式開挖后根據(jù)凍土帷幕地穩(wěn)定性,提高鹽水溫度,從而進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段

維護(hù)凍結(jié),是通過對凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)地調(diào)整提高或保持鹽水溫度降低或停止凍土地繼續(xù)發(fā)展,維持結(jié)構(gòu)施工地要求.旁通道維持凍結(jié)鹽水溫度一般控制在-～℃之間維護(hù)凍結(jié)時(shí)間由結(jié)構(gòu)施工地時(shí)間決定6、工程監(jiān)6.1程監(jiān)測地目地工程量測作為該工法地一項(xiàng)重要施工內(nèi)容其目地就是根據(jù)量測結(jié)果,掌握地層及隧道地變形量及變形規(guī)律以指導(dǎo)施工由于旁通道施工位于地下十多M,防止施工時(shí)對地面周邊建筑、地下管線、民用及公共設(shè)施帶來不良影響,甚至嚴(yán)重破壞對施工過程必須有完善地監(jiān)測6.2程監(jiān)測地內(nèi)容工程監(jiān)測貫穿整個(gè)施工過程,其主要監(jiān)測內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測,道變形監(jiān)視,道收斂變形監(jiān)測,土壓力監(jiān)測結(jié)孔施工監(jiān)測內(nèi)容為：凍結(jié)管鉆進(jìn)深度；凍結(jié)管偏斜率；凍結(jié)耐壓度；供液管鋪設(shè)長度.結(jié)系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容為：凍結(jié)孔去回路溫度；冷卻循環(huán)水進(jìn)出水溫度；鹽水泵工作壓力；冷凍機(jī)吸排氣溫度；制冷系統(tǒng)冷凝壓力；冷凍機(jī)吸排氣壓力；制冷系統(tǒng)汽化壓力.結(jié)帷幕監(jiān)測內(nèi)容為：凍結(jié)壁溫度場；凍結(jié)壁與隧道膠結(jié)；開挖后凍結(jié)壁暴露時(shí)間內(nèi)凍結(jié)壁表面位移；開挖后凍結(jié)壁表面溫度圍環(huán)境和隧道土體進(jìn)行變行監(jiān)測內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測；隧道地沉降位移監(jiān)測；隧道地水平及垂直方向地收斂變形監(jiān)測；地面建筑物沉降監(jiān)測七、機(jī)設(shè)備1、凍結(jié)法工旁通道所用設(shè)備見表1表旁通道凍結(jié)施工主要機(jī)械設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格、型號數(shù)量額定功率能力1螺桿冷凍機(jī)組2臺110KW87500Kcal/h2鹽水泵45KW200m3/h3冷卻水泵IS125-100-200C15KW120m3/h4冷卻塔NBL-505鉆機(jī)MK-50臺6電焊機(jī)BS-40臺7抽氟機(jī)1臺說明：以上凍結(jié)設(shè)備均備用一臺.凍結(jié)設(shè)備詳見附圖2、凍結(jié)法工旁通道所用量測設(shè)備見表2表2旁通道凍結(jié)施工主要量測設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格、型號量備注

數(shù)1234

經(jīng)緯儀J21臺測溫儀GDM8145測量凍土溫度精密水準(zhǔn)儀1臺打壓機(jī)20MPa1臺凍結(jié)器打壓試漏

5

6

收斂儀鋼卷尺

1臺凍土帷幕收斂20m1把八、質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)由于凍結(jié)法施工工程技術(shù)難度高,施工風(fēng)險(xiǎn)大,工程中不可預(yù)測素多,故此對質(zhì)量要求極高.目前主要參照煤炭行業(yè)《煤礦井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范?GBJ213-90》、《煤礦井巷工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)MT5009》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行施工.了參照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外,應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：1、凍結(jié)帷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇比較安全地計(jì)算模型要有足夠地安全系數(shù)；2、冷凍機(jī)制冷量在設(shè)計(jì)時(shí),較大地備用系數(shù)；3、鉆孔地斜應(yīng)控制在以內(nèi)；4、終孔間不大于1.0m；5、在凍土幕關(guān)鍵部位,多布置測溫孔,監(jiān)測凍土帷幕地形成過程和形成狀況.九、勞力組織凍結(jié)法施工技術(shù)要求高,專業(yè)性強(qiáng),且由于其特殊性,場需配備土建工程師、機(jī)械工程師、電氣工程師和測量工程師作業(yè)人員配備人員見表3：表3作業(yè)人員配備人員工作工程工種人數(shù)備注凍結(jié)孔施工打鉆工15人進(jìn)入凍結(jié)階段可轉(zhuǎn)為普通工凍結(jié)管安裝凍安工9人進(jìn)入凍結(jié)階段可轉(zhuǎn)為普通工機(jī)械維修機(jī)修工3人電氣修電工2人（包括設(shè)備數(shù)據(jù)采集）電焊電焊工2人凍結(jié)管焊接工程監(jiān)測測量工3人環(huán)境變化監(jiān)測測溫技術(shù)員1人測溫孔測溫輔助施工普通工4人當(dāng)班負(fù)責(zé)施工員2人總計(jì)41人十、安環(huán)境保護(hù)1、設(shè)計(jì)要慮各種最不利條件,證方案安全可靠：2、設(shè)計(jì)計(jì)地各種最不利條件,施工組織設(shè)計(jì)及施工中做到重點(diǎn)防范采取切實(shí)可行、有效地措施加以控制.

3、選用無染、效率高、體積小、重量輕、制冷量大、安裝運(yùn)輸方便地螺桿冷凍機(jī)組作為制冷系統(tǒng)地主機(jī).以適應(yīng)地鐵施工場小、工期緊地需要4、采用通系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)有效地監(jiān)控施工現(xiàn)場對施工中發(fā)現(xiàn)地問題及時(shí)匯報(bào)處理,絕一切不安全地施工現(xiàn)象和違章地操作把事故制止在萌芽狀態(tài)5、旁通道安全防水門,以備發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情關(guān)閉防水門保護(hù)隧道之用6、在對面道內(nèi),增設(shè)冷凍板冷凍板排管外設(shè)置泡沫保溫材料以確保對面隧道交接處地完好凍結(jié)狀態(tài)；在旁通道地左右側(cè)各鉆一個(gè)地凍結(jié)孔作為冷凍板鹽水循環(huán)地進(jìn)回液管.7、在管線底后也可對地下管線和隧道進(jìn)行必要地支撐對離凍結(jié)區(qū)較近地管線與建筑物進(jìn)行暴露或保溫,防止凍壞8、旁通道挖期間工程管理人員采用二十四小時(shí)值班制對施工地各個(gè)環(huán)節(jié)要起到及時(shí)地檢查和督促作用,在施工現(xiàn)場準(zhǔn)備足地備用設(shè)備和物資以備應(yīng)急之用.9、為預(yù)防挖中停電等導(dǎo)致停工,至出現(xiàn)冒頂、涌砂事故采取以下預(yù)案：在旁通道開挖期間,通道內(nèi)準(zhǔn)備16#鋼（或鋼管）,土2.0t和足夠地砂袋,在必要時(shí)堆粘土和砂袋封閉通道預(yù)防淹隧道10凍結(jié)加固中打設(shè)地凍結(jié)孔將穿越④、⑤號土層該土層局部夾有粉砂薄層,鉆孔突水、涌砂地可能.A、加大鉆具力強(qiáng)行頂入套管B利用原鉆具系統(tǒng)注漿,液選用水泥—水玻璃或丙烯酸鹽類漿液C、必要時(shí)壓緊孔口管密封裝置,閉該孔.11采取必要地措施,止打凍結(jié)孔時(shí)水土流失；在鉆孔施工期間加強(qiáng)沉降地監(jiān)測,現(xiàn)跑泥漏沙水土流失嚴(yán)重引起地沉降影響到建筑物和地下管線應(yīng)立即停止施工,即注漿,止沉降影響周圍建筑物和地下管線到?jīng)]有沉降為止待地層較穩(wěn)定后再施工鉆孔.12加大鹽水在凍結(jié)管內(nèi)地流量,用串并聯(lián)循環(huán)方式加快凍結(jié)管地?zé)峤粨Q13用逐步降溫地過程,止凍結(jié)管由溫度應(yīng)力造成地開裂凍結(jié)孔每三個(gè)串聯(lián)供液,根據(jù)流量及去回路溫差監(jiān)控凍結(jié)器地鹽水流量及均勻性確保凍結(jié)帷幕支護(hù)可靠.14根據(jù)監(jiān)測地測溫孔溫度計(jì)算地各個(gè)剖面凍結(jié)壁地平均溫度對溫度偏高地部位,整鹽水流量予以調(diào)控.現(xiàn)信息化施工,加強(qiáng)凍結(jié)壁地監(jiān)測監(jiān)控.根據(jù)監(jiān)測情況調(diào)控凍結(jié)壁強(qiáng)度和變形.15加強(qiáng)凍脹與融沉監(jiān)測,現(xiàn)凍脹影響到建筑物和地下管線通過打地卸壓孔減小凍脹或打凍結(jié)孔加熱循環(huán),進(jìn)行解凍；預(yù)注漿孔進(jìn)行跟蹤注漿防止融沉影響周圍建筑物和地下管線.十一、益分析

自我國采用凍結(jié)法施工技術(shù)以來,作為一種特殊施工方法,其抗?jié)B透性能是