合肥市芜湖路站南一环站区间联络通道工程613Word格式文档下载.docx
《合肥市芜湖路站南一环站区间联络通道工程613Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合肥市芜湖路站南一环站区间联络通道工程613Word格式文档下载.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
距通道东侧约2米处有一DN200的雨水管道，埋深约3米。
图2-2联络通道上方地面现状图
图2-3联络通道上方周边管线布置图
联络通道及泵站所处地层主要为④3粉细砂，⑥1强风化泥质砂岩，⑥2中风化泥质砂岩。
隧道穿越范围内主要赋存承压水，含水层以粉细砂为主。
南一环站～芜湖路站区间水文地质本单元勘察深度范围内主要赋存两层地下水，分别为上层滞水
（一）和弱承压水（三）。
上层滞水
（一）：
水位埋深0.45～6.00m，水位标高15.40～29.70m，含水层主要为杂填土①1层及粉质粘土①层。
弱承压水（三）:
水头埋深为7.7～9.2m，水头标高8.00～8.98m，含水层主要为粉土③2层。
此处地质条件极差，据调查此处原为老河道，后回填成现有地貌。
地表杂填土覆土较厚，上层滞水水位高且渗透性强，杂填土层底部与隧道拱顶间夹杂粉土③2含水层及④3粉细砂透水层，且隔水层厚度较薄，此处又为线路最低点的汇水区，合肥地区已进入雨季，此处开挖具有极大的施工风险。
联络通道及排水泵站为直墙拱形断面，复合式衬砌结构，采用矿山法施工。
初期支护采用250mm厚C25网喷射混凝土，二次衬砌为厚度为300mm的C35防水混凝土。
3施工方案
3.1施工方案的选择
根据工程地质条件及设计要求，并依据同类工程施工经验，确定采用“隧道内钻孔，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倾斜孔+冷冻排管冻结加固地层，使联络通道及泵站外围土体冻结，形成强度高、封闭性好的冻土帷幕，在冻土中采用矿山法进行开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。
选用冻结法加固土体具有冻结壁均匀性好，与隧道管片结合严密，强度高，封水性好，安全可靠的优点，极适于本工程的土体加固。
3.2冻结壁设计
（1）冻土强度的指标暂取：
单轴抗压不小于3.6Mpa，弯折抗拉不小于1.8Mpa，抗剪不小于1.6Mpa（-10℃）；
（2）根据地质资料和联络通道所在位置隧道中心埋深，可计算得到联络通道垂直土压力和侧向上、下荷载，根据结构力学计算及同类工程施工经验，联络通道冻结壁的有效厚度取2.1m。
正式施工前由专业设计单位出冷冻法加固设计施工图。
3.3冻结孔及冷冻排管布置
（1）根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置在联络通道和泵站的四周。
（2）为了保证联络通道及泵站开挖时的安全，采用在两条隧道分别钻孔的方案，即在另一条隧道底部打两排孔插花布置，将联络通道和泵站封闭，这样泵站里面没有冻结管，挖泵站时，就挖不到冻结管，确保了冻土的强度及安全，减少了冻土的挖掘量。
（3）冻结孔布置：
联络通道冻结孔数设计83个（其中右线隧道48个包括4个透孔、左线隧道35个）。
根据管片配筋情况，在避开管片缝、主筋的前提下可适当调整。
为考虑在施工下部泵站冻结孔时两侧隧道打到中间交接时相互碰上，在钻进时调整后施工的对侧隧道冻结孔的方位角0.1～0.2°
来避开对侧冻结孔。
并根据管片配筋情况，在避开主筋的前提下可适当调整，冻结孔的布置详见（附联络通道冻结孔布置平面图及冻结孔布置剖面图）。
（4）冻结站对侧隧道沿通道外围冻结壁敷设5排冷冻排管，排管间距为500mm。
3.4测温孔、泄压孔布置
为了准确掌握冻结温度场变化情况，设置10个测温孔以监测冻结壁厚度、冻结壁平均温度、冻结壁与隧道管片界面温度和开挖区附近地层冻结情况。
可根据现场情况调整测温孔数量、位置和角度。
为准确判断冻结壁是否交圈，并释放减少土层水土冻胀压力，在与联络通道相接的隧道内两侧非冻结处，各布置2个泄压孔，共计4个。
3.5冻结制冷系统设计
（1）冻结需冷量
冻结管的散热系数取250kcal/m2•h，冷量损失系数取1.3，采用Q=πdHKmc，得冻结需冷量，如下表3-1所示。
（冷冻站暂定设置在南一环风井负一层平台，距离联络通道位置约550m）
表3-1联络通道需冷量表
名称
冻结总长度m
冻结需冷量Kcal/h
单台冷冻机制冷量Kcal/h
需冷冻机台数
联络通道及泵站
810
93090+44621
=137711
87500
2
（2）冻结制冷设备选型
①联络通道冷冻机组选用YSLGF300Ⅱ型3台，其中备用一台，备用机组完成管路连接并调试，确保备用冷冻机随时能开机运转。
②盐水循环泵选用IS150-125-400型2台，其中备用1台，单组流量200m3/h，扬程32m，电机总功率45kw。
③冷却水循环泵选用IS150-125-250型2台，其中备用1台，单组流量100m3/h，扬程20m，电机总功率25kw。
④冷却塔选用DLT-80型3台，电机总功率9kw。
（3）各种管路选型
①盐水干管和集配液管均选用159×
5mm无缝钢管，集、配液管与羊角连接选用2″高压胶管。
②冷却水管选用127×
4mm无缝钢管。
③冻结管采用20＃（Q235B）钢材的Ф89×
8mm的低碳无缝钢管，丝扣连接，单根长度1～2m。
④供液管选用1.5″钢管，采用焊接方式。
⑤测温管、冷冻排管及泄压管均选用Ф45×
3mm无缝钢管。
（4）其它
①盐水箱一个，容积4.5m3；
冷却水池一个，容积15m3。
②冷冻机油：
选用N46冷冻机油。
③制冷剂：
选用R22制冷剂。
④冷媒剂：
用氯化钙溶液作为冷冻循环盐水。
盐水比重为1.26。
⑤冻结制冷施工冷却水补充量为15m3/h。
3.6冻结加固施工技术要求
（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。
（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）。
（3）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。
（4）冻结管用Ф89×
8mm低碳钢无缝钢管。
冻结管耐压不低.0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。
（5）联络通道设4个透孔用于冷冻排管及冻结站对面冻结孔供冷，排管敷设应密贴隧道管片。
（6）施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。
（7）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。
（8）联络通道暂定设计积极冻结时间≥50天。
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-18℃以下；
冻结15天盐水温度降至-24℃以下；
开挖时盐水温度降至-28℃以下，去、回路盐水温差不大于2℃。
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，保证达到设计的冻结壁厚度及温度。
（9）积极冻结时，在冻结区附近200m区域内的透水砂层中不得采取降水措施，并且在冻结区内土层中不得有集中水流。
（10）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。
保温层采用阻燃的软质塑料泡沫材料，导热系数不大于0.04W/mk。
保温板采用专用胶水密贴在隧道管片上不留空隙，板材之间搭接宽度不小于150mm厚度不小于40mm。
（11）开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交界面处平均温度不高于-5℃。
其它部位设计冻结壁平均温度小于等于-10℃。
（12）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，应及时与设计院联系修改冻结壁设计。
冻结施工主要技术参数见表3-2。
表3-2联络通道及泵站冻结施工主要技术参数表
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
冻结壁设计厚度
m
2.1
冻结壁平均温度
℃
≤-10
冻结壁与管片交界面≤-5℃
3
冻结壁交圈时间
天
23～28
4
最低盐水温度
-28～-30
冻结7天达-18℃以下
5
单孔盐水流量
m3/h
5～7
6
积极冻结时间
≥50
7
冻结孔个数
个
83
8
冻结孔开孔误差
mm
≤100
9
冻结孔允许偏斜
≤150
10
冻结管总长度
673
11
冷冻排管总长度
137.3
12
测温孔
13
泄压孔
14
冻结总需冷量
万kcal/h
13.7711
工况条件
3.7开挖构筑施工技术要求
（1）开挖前应具备条件
①检验冻结壁厚度和平均温度均达到设计值。
对发现冻结异常处应补打探孔进行测温检验。
②按设计安装好隧道支撑和防护门。
③在两隧道砼管片上冻结壁内侧设泄压孔或打探孔，泄压孔和探孔无水、泥流出或初期有少量出水并渐止。
④冻结设备运转正常并有备用。
⑤开挖、支护、结构施工所需人员、材料、设备准备就绪，相关安全技术措施及开挖报告已履行审批手续。
（2）开挖步距与初期支护间距一致，特殊情况下最大不超过800mm。
（3）开挖断面超挖不大于30mm；
开挖中心线偏差不大于20mm。
（4）冻结壁暴露时间不大于24小时，并要求冻结壁暴露面收敛不大于20mm。
（5）初期支护钢支撑垂直度偏差不大于20mm，标高偏差不大于20mm，水平高差不大于20mm。
（6）钢支撑支撑间距偏差不大于30mm，支撑间拉杆焊接牢固。
初期支护轴线偏差不大于20mm。
（7）初期支护木背板厚度误差不大于5mm，背板间隙不大于8mm，背板搭接钢支撑长度不小于35mm。
（8）木背板后砂垫层充填密实，不留空洞。
（9）挂网喷射混凝土强度等级为C25，厚度同临时型钢支撑断面高度；
喷射混凝土施工按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）要求进行。
（10）在开挖期间不得擅自停止或减少冻结孔供冷。
如确因施工需要停止个别冻结孔供冷时，应分析对冻结壁整体稳定性的影响，并制定相应技术措施，确保开挖和结构施工安全。
（11）每天要定时监测初期支护收敛、变形和支护层后冻土温度，发现支护变形或冻土融化应分析原因，及时采取加强措施。
（12）通道衬砌未设变形缝，施工完通道衬砌后应监测通道的不均匀沉降，发现问题及时联系设计单位，采取注浆等措施处理。
3.8施工难点及控制原则
（1）地层中含水，为防止钻孔时出现涌砂、用水现象，须安装防喷装置。
在钻孔施工时需确保开孔后孔口管安装牢固可靠，球阀开关灵活。
并在钻孔完成后及时注浆，将施工风险降至最低。
（2）施工过程中必须严格控制钻孔、开挖及冻胀融沉对地层造成的扰动和隧道变形，加强监测，跟踪注浆，以减轻对周围地面环境及地下管线的影响。
（3）结构施工环境差，空间小，联络通道及泵站拱顶部混凝土不易浇捣密实，要保证结构的抗渗要求。
（4）为确保从主冻结孔对侧隧道（左线）开挖的安全，采取以下措施：
①开挖侧敷设5排冷冻排管，增强了开挖侧冻结土体与砼管片间的冻结效果；
②左线冻结区域做好保温，在冻结壁附近隧道管片内侧敷设保温板，敷设范围至设计冻结壁边界外2m，保温板采用专用胶水密贴在隧道管片上不留空隙，板材之间搭接宽度不小于150mm厚度不小于40mm。
③左线开挖洞口上部增设8个短孔以增强喇叭口处冻结效果，两侧增设14个短孔增强开挖侧墙处冻结效果，防止开挖时此位置土体掉落。
④开挖过程中严格控制开挖步距，一般不超过0.8m，钢支架及时进行支撑。
⑤开挖前严格进行开挖验收，待具备条件后方可进行开挖。
4冻结加固施工
冻结加固施工工序为：
施工准备→冻结钻孔施工→冻结制冷系统安装→溶解氯化钙和机组充氟、加油→积极冻结→维护冻结。
施工工序见图4-1。
图4-1联络通道及泵站施工工艺流程图
4.1施工准备
（1）要求提前供电到联络通道施工场地附近，并清理隧道及施工场地，保证施工通行顺畅。
（2）在隧道内铺设两根2″钢管或塑料管至联络通道施工工作面，用于冻结孔打钻供水、排污和冻结时的供、排水。
在端头井中安装潜水泵一台，在施工工作面安装潜水泵一台，流量均为40m3/h。
（3）按不同位置的冻结孔钻进要求，用1.5″钢管搭建冻结孔施工脚手架，安装钻孔施工升降平台。
（4）在联络通道施工工作面附近围砌高约0.5m的泥浆围墙，以免冻结孔钻进时泥浆四溢影响隧道内施工环境整洁。
（5）施工设备进场。
由于隧道内交通不便，受施工的影响大，应合理安排施工设备运抵安装地点的时间顺序。
（6）合同签定后，开工前进行加工件加工。
4.2冻结钻孔施工
冻结钻孔施工工艺为：
定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试漏。
现具体说明如下：
4.2.1定位开孔及孔口管安装
依据施工基准点，按冻结孔施工图布置冻结孔。
根据各孔孔位在砼管片上定位开孔。
首先注意砼管片内受力钢筋干涉时，调整孔位。
选用J-200型金刚石钻机，配Ф133mm金刚石取芯钻头按设计角度开孔，当开到深度300mm时停止钻进（管片要留50mm以上的保护层），用钢楔楔断岩心，取出后安装孔口管。
孔口管用Ф133×
5mm无缝钢管加工，头部加工250mm长的鱼鳞扣。
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，而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好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Ф110mm金刚石钻头从闸阀内开孔，一直将砼管片开穿，这时，如地层内的水砂流量大，就及时关好闸门。
4.2.2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。
当第一个孔开通后，没有涌水涌砂可继续钻进，但以后钻孔仍要装孔口装置，以防突发涌水涌砂现象出现；
若涌水涌砂较厉害，还应注水泥浆（或双液浆）止水。
孔口管及孔口装置详见图4-2。
图4-2孔口管及孔口装置示意图
4.2.3钻孔与冻结器安装
（1）使用MD-60A型钻机一台，扭矩3000N·
M，推力25KN。
选用BW-200/50泥浆泵一台，流量为200l/min。
钻机和泥浆泵总功率为45kw。
（2）利用冻结管作钻杆，冻结管采用丝扣连接，接缝要补焊，确保其同心度和焊接强度，冻结管达到设计深度后用丝堵密封孔底部，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。
（3）按冻结孔施工方位要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，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，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。
（4）为了保证钻进精度，开孔段是关键。
钻进前2m时，要反复校核冻结管方向，调整钻机位置，检测偏斜无问题后方可继续钻进。
（5）冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。
下好冻结管后，采用经纬仪灯光测斜法检测，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。
冻结孔试漏压力控制在0.8～1.0MPa，稳定30分钟压力无变化或前30分钟压降<
0.05MPa，后15分钟不降为试压合格。
（6）在冻结管内下入供液管。
供液管底端连接150mm长的支架，Ф8钢筋焊接。
然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。
（7）冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与孔口管之间的间隙，然后拆卸孔口密封装置。
（8）测温孔、泄压孔施工方法与冻结管相同。
泄压孔也可利用砼管片上的注浆孔。
4.2.4管漏处理
试压不合格的冻结管必须进行处理达到密封要求后方可使用。
若钻进时无水砂涌出，管漏时可逐根提出孔内管，并用泥浆泵对逐个焊缝打压，找出泄漏焊缝及原因，及时处理，并作好记录，二次下入后仍须自检。
若在实际施工中地层不允许提出冻结管，管漏时要采用在不合格冻结管内下入小一级冻结管（套管）或打补孔的方法处理此类事故。
4.3冻结制冷系统安装
（1）冻结站布置与设备安装
冻结站计划布置在南一环站负一层中板，右线始发井以西部分场地，面积约100m2。
主管路直接自南一环站右线始发井口布入隧道，至345环约550米。
冷冻站内设备主要包括变压器、冷冻机组、配电柜、盐水箱、盐水泵、冷却水泵、冷却塔及冷却水池等。
冻结站安装包括氟系统、盐水系统及冷却水系统安装，要求根据冻结站的总体设计，按照先设备后管路的安装程序和施工图的技术要求，将三大循环系统分别进行安装，并按《井巷工程施工及验收规范》要求试压、检查验收。
设备安装按设备使用说明书的要求进行。
旁通道冷冻站旁通道冷冻站及值班室
旁通道冷冻站综合监控模块化冷冻机组
（2）管路连接、保温与测试仪表安装
盐水和冷却水管路用法兰连接，并用管架架设在施工平台上或隧道管片上。
盐水管路要离地面安装，避免浸水和高低起伏。
集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，冻结管每3～5个一串联，串联尽量间隔进行，应以每组冻结孔总长度相近和每路盐水循环阻力接近为宜。
在配液圈与冻结器之间安装阀门二个，以便控制冻结器盐水流量。
在冷冻机进出水管上安装温度计，在去、回路盐水管路上安装压力表、温度传感器和控制阀门。
在盐水管出口安装流量计。
在盐水箱安装液面传感器。
在去路盐水干管上安装单向阀。
在盐水管路的高处安装放气阀。
盐水和冷却水管路耐压分别为0.7MPa和0.3MPa。
在对侧隧洞管片内侧冻结加固范围内敷设冷冻排管，敷设方法为用膨胀螺栓和压板直接固定在管片上。
冷冻排管与穿透冻结孔之间用胶管连接。
冻结加固范围内铺设40mm厚的聚苯乙烯泡沫塑胶保温板。
冷冻机组的蒸发器及低温管路、盐水箱、盐水干管表面用40mm厚的聚苯乙烯泡沫塑胶保温板保温。
温度计、压力表和流量计安装要按有关规范进行。
4.4溶解氯化钙和机组充氟、加油
先在盐水箱内注入约1/4的清水，盐水箱上部要设过滤网，然后，启动泵并逐步加入固体氯化钙，直至盐水浓度达到设计要求。
溶解氯化钙时要除去杂质。
盐水箱内的盐水不能灌得太满，以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。
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，再充氟加油。
4.5积极冻结
（1）冻结系统试运转与积极冻结
设备安装完毕后进行调试和试运转。
在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设计要求的技术参数条件下运行。
在冻结过程中，每天检测盐水温度、盐水流量和冻土壁扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数。
冻结系统运转正常后进入积极冻结。
要求7天内盐水温度降至-18℃以下，15天内降至-24℃以下。
每天检测测温孔温度，并根据测温数据，分析冻结壁的扩展速度和厚度，预计冻结壁达到设计厚度时间。
（2）探孔
实测冻结壁温度和厚度达到设计值后，打开探孔确认无泥水涌出或初期有少量出水并渐止，即可试挖。
（3）停止冻结
联络通道主体结构施工结束后方可停止冻结。
5开挖构筑施工
联络通道及泵站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。
经冻结加固分析冻结壁达到设计要求，钻设探孔确认可以进行正式开挖后，凿开砼管片，进行矿山法施工。
开挖构筑施工工序为：
施工准备→开挖侧开洞门→通道开挖和初期支护→喇叭口开挖（刷大）和初期支护→对面隧道侧开洞门→防水层施工→钢筋绑扎、预埋件安设→立模→混凝土浇筑。
5.1施工准备
（1）供电
除了隧道内冻结用电外，另外分一路用于开挖构筑施工供电，用电量约65kw。
（2）通讯
将工作面和地面现场办公室实现有线电话联系及安装远程视频监控系统，确保上下信息畅通。
（3）提升运输
端头井提升采用汽吊。
隧道内运输采用电瓶车或三轮车。
（4）初期支护支撑架、防护门、隧道预应力支架加工
提前根据设计图纸要求制作。
在地面按尺寸加工好后，在工作面组装安设。
（5）隧道预应力支撑架安装
冻结壁交圈之前，按设计图间距在联络通道洞口两侧安装隧道预应力支撑架，以减轻冻胀力和联络通道开挖构筑施工对隧道产生的不利影响。
右线设4榀过轨道车型隧道支架，左线设2榀隧道支架，隧道支撑安装偏离设计安装位置应不大于20mm。
架设时要有专人负责指挥，拼装时螺栓必须拧紧，高处千斤顶应系在主架上，防止脱落。
要定期检查千斤顶压力情况，发现卸压或漏油等情况要及时处理。
安装好隧道支撑后顶实千斤顶，但每个千斤顶的顶力不得大于100KN，且各个千斤顶的顶力要基本均匀。
根据实测隧道收敛变形调整各个千斤顶的顶力，收敛大的部位要求千斤顶力大，不收敛的部位千斤顶不加力。
隧道收敛达到报警值10mm时，
升级会员 