南京宁天城际一期工程4标雄州站凤凰山公园站2#联络通道兼泵房施工方案文档格式.docx
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（14）《旁通道冻结法技术规程》DG/TJ08-902-2006。
2.2冻结土体加固、矿山法暗挖构筑方案
根据上述联络通道施工条件并结合南京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”的全隧道内施工方案。
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旁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。
2.3方案设计技术要点
由于联络通道所处地层主要为③-2b2-3层粉质黏土层，工程施工风险较大。
在施工中必须采取切实可靠的技术措施，以确保联络通道施工的安全并保证施工工期。
根据本公司施工联络通道经验，提出以下技术要点：
（1）根据南京市联络通道冻结孔施工的成功经验，用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。
冻结孔开孔前，在布孔范围内打小孔径探孔，探测地层稳定情况。
如发现有严重漏水冒泥现象，先进行水泥—水玻璃双液壁后注浆，以提高孔口附近地层稳定性，然后再钻进冻结孔。
每个钻孔设有孔口管，并安装钻孔密封装置，以防钻进时大量水、砂涌出。
（2）针对施工冻结孔时容易产生冒泥涌水现象，采用强力水平钻机，尽量实现无泥浆钻进。
如发现钻孔泥水流失，及时进行补浆充填。
（3）由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻结帷幕的整体稳定性和封水性。
所有的钢管片的格栅要用砼充填密实，同时管片外面采用板隔热保温，以减少冷量损失。
在冻结帷幕与管片胶结处放置测温点，以加强对冻结帷幕与管片胶结状况的检测。
（4）加强冻结过程检测。
在冻结帷幕内布置测温孔，以便正确判断冻结帷幕是否交圈和测定冻结帷幕厚度。
对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个联络通道冻结帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻结帷幕四周布置测温孔，以全面监测冻结帷幕的形成过程。
（5）在联络通道两端布设卸压孔，以减小土层冻胀对隧道的影响。
可利用管片上的注浆孔来卸压，该孔亦可作为冻结帷幕压力变化的观测孔。
（6）联络通道开挖前在隧道内设预应力支架，以防打开预留钢管片时隧道变形和破坏。
施工完联络通道临时支护层后再打开对侧隧道联络通道的预留钢管片。
在联络通道衬砌中预埋压浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。
注浆应配合冻结帷幕融化过程进行，注浆材料以双液浆为主，单液浆为辅。
（7）开挖前必须安装通道安全应急门。
（8）在开挖过程中必须及时进行冻结帷幕变形和温度观测，如遇冻结帷幕有明显变形，立即用钢支架加木背板支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。
（9）由于冻胀力和冻土融沉的作用，影响周围土层的力系平衡，使隧道产生水平位移和沉降，故在整个施工过程中，加强隧道变形的监测，确保隧道安全。
在冻结帷幕关键部位，多布置测温孔，监测冻结帷幕的形成过程和形成状况。
（10）采用快速冻结减少冻胀，采用强制解冻，加强融沉注浆，控制融沉量，保护隧道管片。
2.4联络通道主要施工顺序
联络通道施工可分为冻结孔施工、冻结施工和开挖构筑施工三个主要部分，其主要施工顺序见下图5所示。
图5联络通道施工流程图
3冻结加固设计
3.1冻结帷幕的设计要求
（1）冻结帷幕平均温度设计为-10℃；
（2）冻结加固范围详见设计图纸。
3.2冻结孔布置及制冷设计
3.2.1冻结孔布置
联络通道冻结孔的布置从右线隧道一侧打孔方式进行，冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置，共布置冻结孔64个，其中冻结站对侧隧道布置13个。
冻结孔的布置详见附图7、附图8。
联络通道设置4个穿透孔，供对侧隧道冷冻排管制冷用。
施工技术要求：
a）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。
b）冻结孔最大允许孔间距为：
1300mm，泵房处冻结孔成孔控制最大允许间距为1500mm。
c）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，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。
d）冻结管用Φ89×
8mm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。
e）冻结管接头抗拉强度不低于母管的75%。
f）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。
g）首先施工透孔以复核对侧隧道预留口位置的偏差及钻孔施工质量，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。
h）冻结站对侧隧道上沿冻结壁敷设冷冻排管，冷冻排管采用Φ45×
3mm无缝钢管。
3.2.2测温孔布置
联络通道测温孔布置8个，冻结站侧4个，对侧4个，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（详细布置见附图8）。
（1）测温管浅孔选用Φ32×
3mm无缝钢管，深孔选用Φ89×
8mm；
（2）测温管长度每个2～7m；
（3）管前端焊接密封，管内不得渗水。
3.2.3卸压孔布置
在冻结帷幕封闭区域内各通道均布置4个卸压孔，左右线各2个（详细布置见附图8）。
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。
（1）卸压管选用Φ32×
3mm无缝钢管；
（2）卸压管长度每个2m；
（3）管前端开口，进入土体段钻孔呈梅花状,以确保冻结帷幕内的压力有效传递。
3.3制冷设计
3.3.1冻结参数
（1）积极冻结期盐水温度为-28℃～-30℃，维护冻结期温度≤-28℃。
（2）积极冻结时间为45天，维护冻结时间为25天（暂定，实际从开挖开始至主体结构施工结束）。
（3）冻结孔单孔流量不小于5m3/h。
3.3.2单个联络通道需冷量计算和冷冻机选型
冻结需冷量计算：
Q=1.2·
π·
d·
H·
K
式中:
H—冻结总长度；
d—冻结管直径；
K—冻结管散热系数；
计算得需冷量为6.57×
104Kcal/h，根据以上计算需冷量，选用W-YSLGF500Ⅱ型螺杆机组二台套，其中一台运转，一台备用。
单台机组设计工况制冷量为8.75×
104Kcal/h，电机功率110KW，完全满足各旁通道的制冷需求。
3.3.3单个联络通道冻结系统辅助设备
（1）盐水循环泵选用IS150-125－315型1台，流量200m3/h，电机功率30KW;
（2）冷却水循环选用IS150-125－315型1台，流量200m3/h，电机功率30KW;
（3）冷却塔选用KST-80型2台，补充新鲜水15m3/h。
3.3.4管路选择
（1）供液管选用Φ48×
3.5mm钢管，采用焊接连接。
（2）盐水干管和集配液圈选用Φ159×
6mm无缝钢管。
（3）冷却水管选用Φ133×
4.5mm无缝钢管。
（4）冻结站对侧隧道的冷冻排管选用Φ45×
3.3.5其它
（1）制冷剂选用氟立昂R-22。
（2）冷媒剂选用氯化钙（Cacl2）溶液。
4准备工作
4.1施工进场人员安全技术交底
施工人员进场后，技术人员及安全人员要对每个施工工人进行技术及安全交底，形成书面记录，职工熟悉施工过程和安全技术规范后方可进行施工，技术安全交底要有针对性。
4.2设备吊运及管线铺设
钻孔设备、冷冻设备、材料等采用25t吊车从工作井吊到井下隧道口，再采用简易的水平运输车将设备、材料等运到联络通道位置。
从地面的变电箱处接电缆，沿隧道挂设至联络通道位置。
从地面接施工用水管路至联络通道位置。
4.3螺栓复紧
首先把旁通道中心左右各10环的管片各环之间的连接螺栓全部进行复紧一遍。
5冻结孔施工
5.1冻结孔施工顺序
先施工透孔，根据穿透孔的偏差，进一步调整有关的钻进参数。
然后根据联络旁通道施工的孔位，采用由上向下的顺序进行施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。
5.2冻结孔的定位
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、管缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整，冻结孔开孔位置误差不大于100mm。
5.3冻结孔开孔及孔口密封装置
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300mm，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，并用至少有4个固定点固定在管片上，然后安装孔口密封装置，如图6所示。
图6冻结孔开孔及钻孔示意图
5.4冻结孔钻进与冻结管设置
（1）钻孔设备使用MD-50钻机一台，配用BW250型泥浆泵，钻具利用φ89×
8㎜冻结管作钻杆；
冻结管之间采用套管丝扣连接，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。
（2）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。
（3）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，然后再用灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。
（4）在冻结管内下供液管,然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。
5.5钻孔质量技术要求
（1）钻孔的偏斜应控制在150mm以内，（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）否则应补孔。
（2）冻结孔钻进深度应不小于设计深度。
钻头碰到隧道管片的，不参与制冷循环的长度不大于150mm。
（3）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。
5.6钻孔质量控制程序
钻孔结束
6冷冻站安装
6.1冻结站布置与设备安装
将冻结站设置在车站地面，靠近联络通道位置。
站内设备主要包括冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。
设备安装按设备使用说明书的要求进行。
其布置参见（附图9：
冻结站平面布置图）。
6.2管路连接、保温
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、阀门和测温仪、压力表等测试组件。
盐水管路经试漏、清洗后采用双层保温，第一层保温板厚度为20mm，第二层保温板厚度为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棉絮保温，盐水箱和盐水干管用保温板或棉絮保温。
旁通道两侧管片保温：
由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，为加强冻结帷幕与管片胶结，旁通道两侧管片表面采取保温措施，以减少冷量损失。
将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后采用PEF板保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温。
在冻结站对侧隧道的冻结管的端部区域范围内布置冷冻板，同样将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后采用PEF板保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温。
7积极冻结与维护冻结
7.1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备要求的技术参数条件下运行。
冻结系统运转正常后进入积极冻结。
此阶段为冻结帷幕的形成阶段，积极冻结期盐水温度为-28℃～-30℃，设计冻结时间45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，积极冻结15天盐水温度降至-24℃以下，去回路温差不大于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。
7.2维护冻结
在积极冻结过程中，要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后，可进入维护冻结阶段。
维护冻结期温度≤-28℃，冻结时间贯穿旁通道及泵房开挖和主体结构施工始终。
7.3冻结施工参数一览表
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
冻结帷幕设计厚度
m
≥2.0m
2
冻结帷幕平均温度
℃
-10
冻结帷幕与管片交界面平均温度≤-5℃
3
冻土帷幕交圈时间
天
20-23
4
积极冻结时间
45
根据检测情况
决定是否延长
5
冻结孔个数
个
64
6
测温孔个数
8
长度2～5.5m
7
卸压孔数
长度2m
冻结孔总长度
556.022
9
冷冻排管长度
132.782
管材同冻结管Φ45×
10
冻结孔最大允许间距
1.3
泵站处排间距1.5m
11
冻结孔单孔流量
m3/h
>
12
冻结管规格
mm
Φ89×
20#低碳钢无缝管
13
测温管规格
浅孔：
Φ32×
深孔：
14
卸压管规格
15
设计盐水温度
-28～-30
积极冻结期
16
≤-28
维护冻结期
17
最大总需冷量
Kcal/h
6.57×
104
7.4冻结质量控制程序
生产准备
冻结站基础施工
设备试压
冻结站安装
冻结器安装
试压、保温
冻结孔验收
冷却水供给
充氟、试运转
检测
积极冻结
开挖与结构施工
维护冻结
冻结结束
冻结站拆除
8开挖与构筑施工
8.1具备开挖冻结技术指标
要确定打开管片进行开挖还需结合测温孔资料、卸压孔压力、探孔情况等方面综合考虑，需具备如下条件，方可开挖。
项目
数值
-10℃
用成冰公式法计算
盐水温度
积极期
-28℃～-30℃
用测温仪监测
维护期
≤-25℃
盐水去、回
路温差（包括各支路）
2℃以内
冻结至设计温度时
1.0℃以内
卸压孔
交圈前
静水压力
通过压力表观测
交圈后
剧增至0.15～0.3MPa
8.2施工准备
准备工作是整个工程施工进展顺利的前提和保证，具体工作内容如下：
8.2.1四通
（1）水通：
将水管接送至施工场地，水量为10m3/h；
排水，从旁通道到地铁车站区间利用排水管路，水泵设在旁通道口附近，形成排水系统。
（2）电通：
从冻结施工用电处取电，不低于400KW供电量。
（3）路通道路能允许5～10t卡车进出施工场地。
在已建工作井、中间风井和新建工作井内安装载重1t的货运提升机，供井上，井下垂直运输用。
工作井与旁通道之间采用手推车或翻斗车做水平运输用。
（4）信息通：
井上、井下通讯联系使用内部专用电话及安装远程视频监控系统。
8.2.2隧道内工作平台搭设
按联络通道出口尺寸及施工需要，工作平台由上下两层平台和一斜坡道构成。
（1）在旁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2m×
3.5m=7m2。
（2）在旁通道运输侧，搭设斜坡道与中间平台相连接，斜坡道高端宽约3m，坡长约18m，坡度以方便手推车运输为原则可以适当调整。
（3）在中间平台的另一侧搭设材料设备平台，为节省材料，平台面可低于中间平台0.3m，面积8m×
4.5m=36m2。
平台梁可用长4.5m，间距为2m的槽钢，直接搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。
8.2.3抢险物资的堆放
为了应付冻结孔施工及开挖构筑过程中可能出现的突发情况，施工现场需要堆放一定数量的抢险物资：
应急沙包（5m3）、水泥（3T）、Φ125mm、Φ109mm等规格的木楔麻丝、木板（3m3）、液氮2罐（165L/罐）等，以保证旁通道施工的安全。
液氮为危险品，一般放在端头井下的平台上，使用时，再运抵旁通道部位。
应急抢险物资应堆放有序，并设立醒目的标识牌，抢险物资应专项专用，不得随便挪用，并设有专人看护、保管，定期检查。
8.2.4钢管片接缝焊接
将联络通道开口部的钢管片之间（欲拉开的管片除外）环向及纵向接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好，提高其整体稳定性，以控制隧道管片变形。
注意事项：
（1）焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。
（2）焊接时，划分区域，采取对称方式焊接，以防止应力集中，引起钢管片变形。
（3）焊接材料选E4303型结构钢焊条，用手工电弧焊焊接。
8.2.5预应力支架、安全应急门及应急盖板安装
冻结施工之前，在通道开口处隧道管片开口环中不开口部位均匀设置8个支撑点隧道支架（支撑点的支撑能力不小于500KN/点），以减轻旁通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。
根据结构施工图要求，单个钢支架5个预应力千斤顶、3个固定支撑及支撑保护板等部分组成（见附图10：
预应力支架图）。
安装方法：
在区间隧道上、下行线旁通道开口两侧各架两榀，共四榀，并在旁通道两端沿隧道方向对称布置，每榀支架有8个支点，由5个50t螺旋式千斤顶提供预应力，施加预应力时每个千斤顶要同时慢慢平稳加压，每个千斤顶以压实支撑点为宜。
安全应急门是开管片前进行安装，是防止开挖过程中发生位移变形超值，或冒泥、涌水，其它措施抢救无效的情况下，为确保隧道安全而使用的。
根据结构施工图要求，设计安全应急门（其结构见附图11：
应急安全门）。
8.3开挖
8.3.1拉管片
加固土体强度达到设计要求及准备工作就绪后开挖构筑工作就可正式开始，探孔后即可开管片。
开管片前，首先准备2台5t千斤顶，5t和2t手拉葫芦各一个。
将两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根型钢横梁同钢管片直接相连接，通过千斤顶顶推横梁向外顶推钢管片。
操作时，要认真观察管片受力及位移情况，消除局部受阻因素，防止管片变形。
5t葫芦作为辅助拉拔管片用，一端挂住欲拆管片，一端系在对面隧道管片上，水平方向稍加力向外（隧道内）拉拔管片，要配合千斤顶操作。
2t葫芦悬吊在欲拆管片的上方，一端钩住欲拆管片，以防管片拉出时突然砸落在工作平台上（如图7所示）。
图7拉钢管片示意图
8.3.2土方开挖
经探孔确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，然后根据采用矿山法进行暗挖施工。
根据工程结构特点，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进行。
其施工顺序如图8所示。
图8旁通道开挖顺序图
由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结帷幕承载能力大，因而开挖时（除联络通道端头处侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，端头开挖步距为0.5m，通道开挖步距为0.6m。
两端端头处断面较大，为减轻开挖对隧道变形的影响，开挖步距控制为0.5m。
开挖断面超挖不大于30mm，开挖中心线偏差不大于20mm。
泵房开挖过程中将有部分冻结管被暴露，为确保安全，根据冻结孔布置图孔位布置特征，跟班技术员跟踪监测开挖面深度，当开挖面距离泵房内冻结管约10～15cm时，关闭该组冻结管的去、回路阀门，等该组冻结管全部暴露后，再打开原先关闭的阀门，恢复冻结。
等泵房250mm厚的临时支护层施工结束后，即可将泵房内暴露的冻结管割除，进行永久结构的施工。
冻土强度高，韧性好，采用风镐进行掘进。
为了提高掘进效率，加快施工进度，缩短冻土暴露时间，风镐尖需做淬火处理。
而且掘进环境温度在0℃以下，输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰，需进行除湿处理，一方面把风管悬吊起来，另外每隔1～2小时向风管内注入酒精，防止冰屑的出现。
并要求每个掘进班配备5～6把风镐，以避免
不能正常工作而影响施工进度。
在掘进施工中根据揭露土体的加固效果，以及监控监测信息，及时调整开挖步距和支护强度，确保安全施工。
在开挖过程中，还要及时对暴露的冻结帷幕进行保温。
开挖的土方用手推车或翻斗车运至隧道口，转由提升机运至地面指定的堆放处，再集中运出场地。
8.3.3临时支护
采用两次支护方式。
第一次支护（临时支护）采用格栅钢架加网喷混凝土。
第二次支护（永久支护）采用现浇钢筋混凝土。
图9临时支护与永久支护结构图
（1）临时支架的安装
临时支护采用格栅钢架和挂网喷射混凝土进行支护。
端头支架间距为0.5m，通道支架间距为0.6m。
为增加支架的稳定性，相临两排支架间用钢筋Φ12@500mm焊接相互连接。
最后在格栅钢架外挂Φ8@150mm钢筋网，用喷砼机进行喷砼支护。
喷射混凝土强度为C20，喷砼厚度300mm。
（2）喷射混凝土工艺流程
各种材料（不含水）按照设计配比要求进行干拌和→拌和好的松散混凝土直接喂入喷射机料斗→由空压机提供的压缩空气裹携物料通过输料管送到喷头处——在此处加入水与物料混合——在风压作用下喷射到受喷面上。
（3）喷射混凝土材料要求
a.骨料粒径
为体现喷射混凝土的综合经济指标，采用骨料粒径不易过大，一般控制在15mm内。
沙
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