冻结法土体加固施工方案secretWord下载.docx

冻结法土体加固施工方案secretWord下载.docx

《冻结法土体加固施工方案secretWord下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冻结法土体加固施工方案secretWord下载.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

开挖集水井时，集水井可冻实，厚度可超过2.5m。

联络通道主要施工顺序

联络通道施工可分为冻结孔钻孔、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所示。

xx站xx路站区间联络通道及泵站施工流程图

冻结孔布置及制冷设计

冻结孔、测温孔与卸压孔的布置

（1）冻结孔布置

根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置在联络通道和泵站的四周，在通道下部布置二排冻结孔，加强通道冻结效果，把泵站和通道分为两个独立的冻结区域。

xx站xx路站区间联络通道布置96个冻结孔,在对侧隧道附设冷冻排4圈。

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和钢管片加强筋位置，在避开主筋的前提下可适当调整。

（2）测温孔布置

测温孔分别布置在通道内外和两侧隧道内，其中对侧隧道布置8个，深度2~6米。

卸压孔布置4个，布置在冻结帷幕中间。

（具体布置根据冻结孔施工和现场施工条件情况另定）。

（3）卸压孔布置

利用钢管片上的注浆孔兼作泄压孔,左、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。

制冷设计

（1）冻结参数

①设计盐水温度为-25℃～-30℃。

②冻结孔单组流量不小于5m3/h。

③冻结孔终孔间距Lmax≤1000mm（通道）。

④联络通道冻结帷幕交圈时间为18天，联络通道达到设计厚度时间为45天。

⑤开挖工期即维护冻结：

联络通道维护冻结时间为30天。

（2）需冷量计算和冷冻机选型

冻结需冷量由下式计算：

Q=1.3•π•d•H•K=5.6×

104Kcal/h

每个联络通道或泵站选用YSLGF300Ⅱ型螺杆机组二台套（备用一台），或采用一台YSLGF600Ⅱ型螺杆机组，设计工况制冷量为87500Kcal/h，电机功率110KW。

（3）冻结系统辅助设备

①盐水泵选用IS150-125～200型2台（备用一台），流量200m3/h，电机功率45KW。

②冷却水泵选用IS150-125～200C型2台（备用一台），流量120m3/h，电机功率15KW。

③冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15m3/h。

（4）管路选择

①冻结管选用Φ89×

8mm,20#低碳无缝钢管,丝扣连接,透孔也选用Φ89×

8mm,20#低碳无缝钢管，单根长度1～2m,总长度约800m。

②测温孔管选用Φ32×

3mm,20#低碳无缝钢管。

③供液管选用1.5″钢管，采用焊接连接，总长度约900m。

④盐水干管和集配液圈选用Φ159×

6mm无缝钢管。

⑤冷却水管选用Φ114×

4.5mm供水钢管。

（5）其它

①冷冻机油选用N46冷冻机油。

②制冷剂选用氟立昂R-22。

③冷媒剂选用氯化钙溶液。

④总用电额定负荷约250kw/h。

冻结孔施工方案

冻结孔施工

冻结孔施工工序为：

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→打压试验。

（1）定位开孔及孔口管安装砼管片上

首先注意砼管片内受力钢筋干涉时，调整孔位，用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，冻结孔开孔误差不大于100mm，开孔直径130㎜，当开到深度300㎜时停止钻进，安装孔口管，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，用开孔器从闸阀内开孔，开孔直径为91㎜，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。

钢管片上

将钢管片焊好孔口管，在孔口管上接好闸阀，接好闸阀和孔口装置，用钻机接上金刚石钻头，通过孔口装置，切割钢管片钻进。

（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。

详见如下示意图。

当第一个孔开通后，没有涌水涌砂，可继续开孔施工，但继续开孔仍要装孔口装置，已防止突发涌水涌砂现象出现；

若涌水涌砂较厉害，还应当进行注水泥浆（或双液浆）止水。

（3）钻孔

按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上阀门，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。

钻机选用MK-5型锚杆钻机，钻机扭矩2000N•M，推力17KN。

（4）封闭孔底部

用丝堵封闭好孔底部，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。

（5）打压试验

封闭好孔口用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8MPa时，停止打压，关好闸门，观测压力的变化，30分钟内压力无变化为合格。

（6）管漏

设计在管漏发生时的处理方法是：

逐根提出孔内管子，并用泥浆泵逐个焊缝打压，找出泄露焊缝及原因，及时处理，并作好记录，二次下入后仍须自检。

在实际施工中，发生冻结孔打压保压不合格的冻结孔，要采用在泄露孔冻结管内下入小一级冻结管（套管）的方法处理此类事故。

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。

钻孔偏斜和终孔间距

采用经纬仪和水准仪监测开孔前和钻孔时的上下仰俯角及方位角,钻孔的偏斜应控制在0.8%以内，在确保冻土帷幕厚度的情况下，终孔间距不大于1.0m，终孔最大偏斜控制在150mm之内（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。

采用每3米钻进后测量一次偏斜,如偏斜大可调整钻机角度控制偏斜,进行纠偏。

如发现钻孔偏斜超设计要求，应及时拔除冻结孔，重新钻孔，直到满足设计要求，考虑地压大、摩擦力大等因素，冻结孔无法拔出，应在超设计的孔间距之间打设一个补孔，以保证终孔间距不大于1.0m。

冻结孔钻进与冻结管设置

（1）使用MK-5钻机一台，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，冻结管到达设计深度后密封头部，冻结管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。

（2）冻结管耐压试验压力>

0.8Mpa，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。

（3）在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。

（4）冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与管片之间的间隙。

（5）利用钢管片上的注浆孔作泄压孔。

钻孔质量控制程序

钻孔质量控制流程图

冷冻站安装

冻结站布置与设备安装

将冻结站设置在左线隧道内，靠近联络通道位置。

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。

设备安装按设备使用说明书的要求进行。

将冻结站设置在隧道内,冻结站占地面积约70平方米，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。

设备安装按设备使用说明书的要求进行,考虑冷冻机运转的连续性，不能停机检修，在运转前联系厂家来人检修冷冻机，以保证冷冻机可靠连续运转。

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/设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。

盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温，保温厚度为50mm，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，每根冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。

联络通道四周主冻结孔每两个一串联，其它冻结孔每三个一串联。

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50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。

考虑两侧喇叭口冻结的效果以及管片的散热，对上下行线隧道管片内侧安装冷冻板，来加强冻结，在隧道上沿通道外围冻结壁铺设4排冷冻排管，排间距为400mm，冷冻排管采用Φ32×

4无缝钢管。

应密贴隧道管片，排管与管片间隙用湿粘土充填。

（3）溶解氯化钙和机组充氟加油

盐水（氯化钙溶液）比重为1.26，先在盐水箱内充满清水，溶解氯化钙，再送入盐水干管内，直至盐水系统充满为止，溶解氯化钙时要除去杂质。

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。

积极冻结与维护冻结

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。

在冻结过程中，定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况，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。

试挖与维持冻结

在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖，确认冻土帷幕内土层无流动水后（饱和水除外）再进行正式开挖。

正式开挖后，根据冻土帷幕的稳定性，以及保证联络通道的开挖安全，不提高盐水温度，进入维持的积极冻结，盐水温度仍保证在-25℃～-30℃。

冻结效果的监测及完成的参数指标

①在设计的积极冻结期间内，盐水去路温度应稳定的保持在-28℃以下，积极冻结期运转时间应保证超过30天；

②设计要求各冻结孔组的回路温差不超过1.2℃，盐水循环系统去回路温差不超过1℃；

③盐水系统循环总流量在积极冻结期间达到设计值；

④设计要求，联络通道冻土有效厚度大于1.8米，通道冻结壁有效冻土平均温度要达到-10℃及以下，开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与管片交界处温度不高于-8℃；

⑤泄压孔达到升压条件进行放压观测试验；

⑥开挖前先在钢管片上开一探测观察口，无大量水流出即可正式开挖；

⑦防险门安装完毕，开关灵活可靠，视频及电话安装完毕，调试后正常使用。

开挖与构筑施工方案

联络通道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。

经探孔试挖确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，然后根据“新奥法”的基本原理，进行暗挖法施工。

开挖顺序

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，其施工顺序下图所示，先开挖“1”通道，再开挖“2、3”喇叭口，待通道结构施工结束后再开挖“4”集水井、做结构。

联络通道开挖顺序图

开挖掘进采用短段掘砌技术，通道开挖步距控制在0.3~0.5m，喇叭口开挖步距控制在0.3m。

由于冻土强度高，韧性好，普通手镐无法施工，需采用风镐进行掘进。

为了提高掘进效率，加快施工进度，缩短冻土暴露时间，风镐尖需做特殊处理。

另外，在冻土中掘进，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。

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土墙进行观察。

支护方式

采用两次支护方式。

第一次支护（临时支护）采用型钢支架加背板，挂网喷射混凝土。

第二次支护（永久支护）采用现浇钢筋混凝土。

（1）临时支护

临时支护采用20#~25#槽钢加工成的直腿拱形支架和矩形支架。

钢拱架为封闭形式用于喇叭口及通道内的临时支护，为增加支架的稳定性，每道支架中部加有一根横撑，拱形支架的间排距与通道的开挖步距相对应为0.5m，相邻支架间加有纵向拉杆，以增加整个支护体系的整体性和稳定性；

矩形钢支架用于泵站，支护间距为0.5m，上下两排支架间由8根拉杆相互连接，必要时增加纵横向支撑，以增加支架整体的稳定性及抗变形的能力。

考虑开挖面与木背板之间的空隙，背板后应采用黄砂或砂浆充填密实。

为了控制支架间冻结壁的变形，减少冻结壁冷量损失，所有钢支撑架后用木背板密背，背板必须同冻结壁紧贴，尽量减少支护间隙，木背板不能松动，当支护间隙较大时，可增加背板厚度和木橛子，以提高支护效果，待通道开挖贯通后，钢支架挂网喷射混凝土进行临时支护。

临时支护中喷射砼注意事项：

上料保持连续性；

喷射机的工作压力控制在0.5～0.7Mpa；

严格控制好喷嘴与喷射面的距离与高度，喷嘴与受喷面要垂直，距离控制在0.8～1.0m的范围内；

喷射顺序自下而上，先墙角后墙顶，避免死角；

喷射砼材料：

水泥：

普通32.5R硅酸盐水泥；

砂：

中粗砂；

石子：

采用坚固碎石，粒径小于15mm；

速凝剂：

水泥用量5%；

增粘剂：

STC增粘剂，掺量8～10%；

喷砼标号为C20，水：

石子=0.46:

1:

2.5:

2。

（2）永久支护

永久支护为结构设计中的钢筋砼结构，为减少砼施工接缝，联络通道开挖及临时支护完成后，一次连续进行浇筑。

由于这种结构的特殊性，通道顶板内的砼浇筑较为困难，为提高砼施工质量，可采取分段浇筑的施工方式，必要时可采用喷浆机对浇筑空隙进行充填。

上部结构施工完成以后，开挖泵站，泵站开挖到设计深度，首先对泵站底板进行封底浇筑，然后一次完成泵站的钢筋砼浇筑施工，考虑衬砌时混凝土处于低湿环境中，采用设计要求的商品混凝土，必要时加入防冻剂等外加剂，缩短混凝土凝固时间。

开挖与构筑施工

（3）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：

（1）三通一平

①供水，将水管接送至施工场地，水量为5m3/h。

②供电，50kw电量接送至施工场地。

③道路，能允许5～10t卡车进出施工场地，市内运输，必要时应提供通行证。

（2）其它

①联络通道施工现场增设通讯系统和视频监视系统，为通道开挖时联系监视之用。

②对开挖作业面加装安全防水门，以备应急之用，并落实抢险物资及劳动组织的安排。

③联络通道永久结构主要材料进场通过监理取样，并送到有资质的检测单位进行附检，合格后方能在施工中使用，主要有钢筋、防水材料等。

（3）端头井提升架结构

提升系统采用端头井行车提升。

除此之外，也可采用建筑用门式提升机，安装在端头井内。

其型号为SMZ150型自升式门架升降机，该设备安全可靠，安装方便等优点。

（4）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。

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2m×

3.5m=7m2。

在联络通道运输侧，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。

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16#槽钢，直接搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。

（5）临时支护金属支撑架

①根据土体加固技术参数，土体压力等，计算、设计金属支撑架的材料、结构形式。

②喇叭口、通道内为拱形金属支撑架结构，按两种断面尺寸加工。

③泵站部位为矩形支撑圈。

（6）金属管片接缝焊接

将联络通道的金属管片之间接缝采用满焊的方式将每条拼装缝—一焊接好，以提高其整体性。

焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。

将联络通道口部的金属管片之间（拉开的六块管片除外）接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接结实，以提高其整体性。

焊接时，采取对称方式焊接，以防止应力集中，引起钢管片和隧道的变形。

焊接材料选J422型结构钢焊条，用手工电弧焊焊接。

（7）型钢预应力支架安装

开挖施工之前，需在通道开口处隧道中设置简易预应力隧道支架，以减轻联络通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。

简易预应力隧道支架形式为圆形支架，每榀钢支架为组合结构，区间隧道左、右线联络通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2.2m，安装偏离隧道管片环缝处截面不大于20mm，在联络通道两侧沿隧道方向对称布置，两榀支架间用16#槽钢搭焊组合。

架设时要有专人负责指挥，拼装时螺栓必须拧紧，每榀支架有八个支点，由六个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，但每个千斤顶的顶力不得大于100kN。

高处千斤顶应定在主架上，防止脱落。

要定期检查千斤顶压力情况，发现情况要及时处理。

（4）防险门的设计

考虑到联络通道施工的成功与否对保护隧道的作用，为保证联络通道施工安全，预防突发事件的发生，决定在联络通道口加设安全防险门。

安全门是在联络通道开挖施工过程中发生出水出砂或冻结失败，以及其他一些突发事件时使用，关闭联络通道安全门，保证隧道安全。

防险门结构采用普通碳素钢结构防险门，安装后开管片前应作一二次演习，来保证防险门的安全正常使用；

在隧道内配备6m3/min的空压机为防护门供气，防护门耐压设计为0.2MPa,安装好防护门后进行气密实验，要求在不停空压机时实验压力能保持设计值；

设计安全门拆除为挖通水平通道时。

在集水井开挖前根据设计院设计，通道底板预留件，对集水井加工安装一套防护门。

（5）通风排水系统

通风：

采取用压入式通风系统，将风机和管路布置好，把联络通道施工区段附近隧道内混浊气体排送到地表或送至空闲隧道的远端。

排水：

从联络通道口到地铁车站区间布置一条排水管路，水泵设在联络通道口附近，形成排水系统，用于联络通道端口处集水、开挖构筑中产生的出水或涌水排放之用。

（6）联络通道施工

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，总体施工流程如下。

（1）开管片

开管片时，准备2台32t千斤顶，5t、10t和2t手拉葫芦各一个。

两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根横梁同钢管片直接相连，通过顶推横梁向外推拉钢管片，5t、10t葫芦作为主拉拔管片用，一端钩住欲拆管片，一端套挂在对面隧道管片上，水平方向加力向外（隧道内）拉拔管片。

2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上，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。

在用千斤顶及5t葫芦拉拔期间要注意观察管片外移情况，并随时注意调整2t葫芦拉紧程度和方向。

因管片锈蚀而拉出困难时，应用大锤锤振管片，减轻拔出拉力。

开管片示意图

（2）开挖构筑施工

①土方开挖

土方开挖是按照前面提到施工工序进行。

由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结壁承载能力大，因而开挖时（除喇叭口侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，开挖步距视土体加固情况，一般控制在0.5m，特殊情况不超过0.8m。

人工开挖的工具根据土体强度，可用风镐或手镐。

由于通道中冻土温度较低，风镐中空气中的水凝结成冰屑经常积集在管子的接头或进风口处，堵塞管路。

这就要采取措施，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，保证施工的顺利进行。

开挖断面严格按照施工图进行，尽量避免超挖。

喇叭口处考虑到断面较大，而且一端冻结管分布较为密集，另一端冻土强度相对较弱，该处采取分断面开挖，缩短支护时间。

②临时支护

土方开挖过程中，要对暴露段的土体及时施加临时支护，它一方面对冻结壁起到保温和隔热的作用，另一方面能承受冻土压力和控制冻结壁的位移。

临时支护采用型钢支架和木背板进行支护，型钢支架为封闭支护结构，为防止通道底板底鼓，支架加有底梁。

支架间距为0.5m，为增加支架的稳定性，相临两排支架间必须用支撑杆相互连接。

泵站的临时型钢支架为矩形且上下支架用Φ16园钢吊挂，支架间距0.5m。

所有支架间冻土体全用用木板背实背紧，少量空隙用木楔背严。

开挖面与木背板之间的空隙，背板后应采用黄砂或砂浆充填密实。

在开挖和临时支护过程中，布设通道收敛变形测点，及时掌握冻结壁位移发展速度，通过调整开挖步距和支护强度来控制冻结壁的位移量，确保施工安全和施工进度。

③永久支护

结构永久支护是采用450mm厚钢筋砼结构。

为安全起见，在通道砼结构浇筑完成后，再施工泵站。

以下简要阐述结构砼浇筑施工工序：

A、止水带施工：

喇叭口部位全部刷扩至设计尺寸，临时支护完成后，即可进行止水带施工。

止水带采用粘接剂沿着临时支护断面内侧直接粘到隧道管片上，粘接前必须对管片进行清洗，止水带一定要粘牢，不能留有空隙。

B、防水层施工：

在联络通道支护层及结构层之间，设置由无纺布缓冲层（单位质量不小于400g/m2）、PVC等塑料防水板（厚度不小于1.5mm）、无纺布保护层（单位质量不小于400g/m2）的夹层防水层。

材料选用2mm厚EVA（或PVC）板（外加土工布），防水层紧贴临时支护结构内侧，铺平之后，用射钉将其固定，再用手工焊上EVA（或PVC）板，靠近隧道一侧，先在钢管片上焊上压条钢片，再把EVA（或PVC）板卷压在上，用螺丝拧紧，按防水设计图的要求施工防水层。

C、钢筋绑扎：

钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎，钢筋搭接部分应调直理顺，绑扎牢固，搭接部分长度应符合设计要求，在结构砼与钢管片接触部位应按规定焊接锚筋，且纵筋与钢管片搭接处应采用T形焊接。

按结构层施工顺序先扎通道墙部分再扎齐顶板钢筋。

绑扎钢筋时，先扎外筋，