地铁四号线一期土建工程施工车站端头冻结加固施工方案.doc

南京地铁四号线土建工程D4-TA04标 盾构端头冷冻加固施工方案南京地铁四号线一期土建工程施工D4-TA04标市政府站-九华山站-锁金村站端头冻结加固施工方案中铁二局股份有限公司2014.11一、编制依据1建筑地基处理技术规范JGJ79-2002；2南京地区建筑地基基础设计规范DGJ32/J12-2005；3建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002；4建筑地基基础施工质量验收规范GB50202-2002；5南京地铁四号线D4-TA04标岩土工程详细勘察报告；6南京地铁四号线D4-TA04标盾构端头加固投标图纸及相关资料；7南京地铁四号线D4-TA04标区间平纵断面及衬砌环布置图；8基础处理技术规范（DBJ08-40-94）；9南京轨道交通工程建设安全、质量管理办法汇编（一）、（二）；10圆隧道旁通道冻结法技术规程上海市工程建设规范（DJ/TJ08-902-2006）；11南京地铁四号线D4-TA02标施工组织设计；12公司相关的施工经验二、设计概况南京市地铁四号线一期土建工程D4-TA04标盾构区间包括市政府站九华山站盾构区间、九华山站锁金村站盾构区间。九锁区间左线长1239.15米，右线长1245.4米，全长2484.55米。市九区间左线长643.8米，右线长642.5米，全长1286.3米。九华山站锁金村站区间采用两台海瑞克土压平衡盾构机从锁金村站西端头井间隔始发，侧穿太阳宫游泳池，转弯进入玄武湖复合地层段，之后下穿金陵花园（多为46层居民住宅），过九华山之后通过九华山公路隧道到达九华山站后接收、吊出。市政府站九华山站区间采用一台小松土压平衡盾构机从九华山站西端头井右线始发，到达市政府站调头再推进至九华山站接收吊出。三、加固端头工程水文地质状况3.1九华山站东端头右线垂直冷冻、左线水平冷冻3.1.1水文概况依据地下水的埋藏和赋存条件，本场加固区域内地地下水可分为潜水和微承压水。（1）潜水潜水主要分布于浅部填土层及层粉土、粉砂中。隔水层为-3b4淤泥质粉质黏土和-2b2层粉质黏土。由于场区部分地段无-3b4淤泥质粉质黏土和-2b2层粉质黏土隔水层，为混合土或者残积土，因此潜水和下部承压水有一定的连通性。（2）微承压水微承压水赋存于-4e2层混合土和J1-2xn-0残积土中，该层局部与上部潜水有联通。该层微承压水水头埋深在地面下0.550.9m，高程为8.488.58m（吴淞高程系）。该含水层常年有水，但雨水期水位会略有提高。地下水位随季节不同有升降变化，其年变幅约为0.51.0m。3.1.2地质概况九华山站东端头地质自上而下土层依次为-1杂填土、-3c3粉土、-2d3粉砂夹粉土、-3d2粉砂、-2b2粉质粘土、-4e2混合土、J1-2xn-3中风化石英砂岩。详见九华山站东端头地质剖面图工程地质分布与特征描述一览表层号岩土层名称重度（kN/m3）含水量（%）渗透系数cm/s)透水性评价岩性特征垂直kV水平Kh-1杂填土110-3110-3弱透水杂色，不均，粉质粘土混砖、碎石。-2d3粉砂26.927.32.110-42.910-4弱透水青灰色，稍密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-3d2粉砂26.926.12.110-42.610-4弱透水青灰色，中密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-3b3粉质粘土27.231.52.910-62.910-6微透水灰褐色，切面稍光滑,干强度及韧性中等，局部可塑。-2b2粉质粘土27.2 26.41.810-62.310-6微透水青灰色、褐黄色，可塑局部硬塑，含铁锰氧化物及灰白粘土，切面稍有光泽，干强度及韧性中等。J1-2xn-0残积土18.7 110-4210-4弱透水灰色、灰黄色，中密，砂土状,由闪长岩风化残积而成,夹风化岩屑,手捻易松散,状态不均匀。J1-2xn-3中风化石英砂岩27.4 （1 x10-4）（2 x10-4）不均匀芯样成长柱状、短柱状，采取率70-90%，变余粉砂状结构，块状构造，主要由石英、少量长石、铁质颗粒组成，为较硬岩，岩体基本质量等级为级。注：（）内数据为经验值3.1.3周边环境加固范围位于于北京东路，交通流量较大。建筑物较密集，距加固区均在10米以上，端头加固对其影响较小,详见下表。周边临近建筑物调查表建筑物名称结构形式基础形式与端头加固区距离苏果便利超市沿街商铺楼2-4层砖混结构条形基础距离西端头加固区14m玄武区房管所6层砖混结构筏板基础距离东端头加固区18m九华山饭店砼7框架结构筏板、桩基础距离东端头加固区17m九华山站东端头建(构)筑物及管线平面布置图在九华山站东端头盾构到达施工前将进行九华山站的二期交通疏解，详见下图。交通疏解后部分管线将回迁，如下图所示。3.1.4端头加固情况九华山站东端头盾构到达端头加固采用旋喷桩+三轴搅拌桩+钢套筒进洞。加固范围为隧道上下左右各3米，加固长度为6米，左右线三轴搅拌桩已完成，旋喷桩因场地原因暂未施工，详见下图。3.2九华山站西端头右线垂直冷冻、左线水平冷冻3.2.1九华山站西端头水文概况依据地下水的埋藏和赋存条件，本场地加固区内地下水可分为潜水和微承压水。（1）潜水潜水主要分布于浅部填土层及层粉土、粉砂中。隔水层为-3b4淤泥质粉质黏土和-2b2层粉质黏土。由于场区部分地段无-3b4淤泥质粉质黏土和-2b2层粉质黏土隔水层，为混合土或者残积土，因此潜水和下部承压水有一定的连通性。（2）微承压水微承压水赋存于-4e2层混合土和J1-2xn-0残积土中，该层局部与上部潜水有联通。该层微承压水水头埋深在地面下0.550.9m，高程为8.488.58m（吴淞高程系）。该含水层常年有水，但雨水期水位会略有提高。地下水位随季节不同有升降变化，其年变幅约为0.51.0m。3.2.2九华山站西端头地质概况九华山站西端头地质自上而下土层依次为-1杂填土、-3c3粉土、-2d3粉砂夹粉土、-3d2粉砂、-2b2粉质粘土、-4e2混合土、J1-2xn-3中风化石英砂岩。详见九华山站西端头地质剖面图工程地质分布与特征描述一览表层号岩土层名称重度（kN/m3）含水量（%）渗透系数cm/s)透水性评价岩性特征垂直kV水平Kh-1杂填土110-3110-3弱透水杂色，不均，粉质粘土混砖、碎石。-3c3粉土18.334.51.010-41.110-4弱透水青灰色，稍密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-2d3粉砂26.927.32.110-42.910-4弱透水青灰色，稍密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-3d2粉砂26.926.12.110-42.610-4弱透水青灰色，中密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-2b2粉质粘土27.2 26.41.810-62.310-6微透水青灰色、褐黄色，可塑局部硬塑，含铁锰氧化物及灰白粘土，切面稍有光泽，干强度及韧性中等。-4e2混合土19.5 310-4310-4弱透水杂色，中密-密实以角砾、砾砂等混粉质粘土为主，砾石含量35-50%,次棱角状,粒径2-8cm不等，偶见大于15cm砾石。J1-2xn-3 中风化石英砂岩27.4 （1 x10-4）（2 x10-4）不均匀芯样成长柱状、短柱状，采取率70-90%，变余粉砂状结构，块状构造，主要由石英、少量长石、铁质颗粒组成，为较硬岩，岩体基本质量等级为级。注：（）内数据为经验值3.2.3九华山站西端头周边环境市九区间九华山站西端头位于于北京东路，交通流量较大。隧道南侧建筑物及管线较密集，详见九华山站西端头建(构)筑物及管线平面布置图。建(构)筑物及管线调查详见下表：周边临近建筑物调查表建筑物名称结构形式基础形式与始发隧道平面关系南侧沿街商铺2-3层砖混结构条形基础距离右线隧道16m周边临近管线调查表管线名称管线规格材质与始发隧道平面关系水管200铸铁距离右线隧道0.6m雨污管400混凝土与隧道正交燃气管500钢管距离右线隧道2.8m雨污管2000*1500混凝土箱涵距离右线隧道4.8m通信线200*200光缆距离右线隧道8m通信线750*200铜距离右线隧道8m九华山站西端头建(构)筑物及管线平面布置图在九华山站东端头盾构到达施工前将进行九华山站的二期交通疏解，详见下图。交通疏解后部分管线将回签，如下图所示。3.2.4端头加固情况九华山站西端头盾构右线始发、左线到达端头加固采用旋喷桩+三轴搅拌桩。加固范围为隧道上下左右各3米，右线加固长度为12米，左线加固长度为6米，左右线三轴搅拌桩已完成，旋喷桩因场地原因暂未施工，详见下图。3.3市政府站东端头水平冷冻3.3.1市政府站东端头水文概况依据地下水的埋藏和赋存条件，本场地加固区内地下水可分为潜水和微承压水。（1）潜水潜水主要分布于浅部填土层及层粉土、粉砂中。隔水层为-3b4淤泥质粉质黏土和-2b2层粉质黏土。由于场区部分地段无-3b4淤泥质粉质黏土和-2b2层粉质黏土隔水层，为混合土或者残积土，因此潜水和下部承压水有一定的连通性。（2）微承压水微承压水赋存于-4e2层混合土中，该层局部与上部潜水有联通。该层微承压水水头埋深在地面下0.550.9m，高程为8.488.58m（吴淞高程系）。该含水层常年有水，但雨水期水位会略有提高。地下水位随季节不同有升降变化，其年变幅约为0.51.0m。3.3.2市政府站东端头地质概况市政府站东端头地质自上而下土层依次为-1杂填土、-1c2粉土夹粉砂、-3c3粉土、-2d3粉砂、-3d2粉砂、-2b2粉质粘土。详见市政府站东端头地质剖面图工程地质分布与特征描述一览表层号岩土层名称重度(kN/m)含水量（%）渗透系数cm/s)透水性评价岩性特征垂直kV水平Kh-1杂填土110-3110-3弱透水杂色，不均，粉质粘土混砖、碎石。-3c3粉土18.334.51.010-41.110-4弱透水青灰色，稍密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-2d3粉砂26.927.32.110-42.910-4弱透水青灰色，稍密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-3d2粉砂26.926.12.110-42.610-4弱透水青灰色，中密，饱和，含云母碎片，局部夹粉土。-2b2粉质粘土27.2 26.41.810-62.310-6微透水青灰色、褐黄色，可塑局部硬塑，含铁锰氧化物及灰白粘土，切面稍有光泽，干强度及韧性中等。3.3.3市政府站东端头周边环境四号线市政府站东端头位于北京东路和太平北路交界处，周围主要建筑物为台城大厦、北京东路幼儿园和和平大厦，详见市政府站左线盾构始发段建(构)筑物及管线平面布置图。建筑物的情况详见下表。建筑物名称结构形式基础形式与车站端头关系台城大厦13层框架结构+1层地下室钻孔灌注桩基础距离东端头20m北京东路幼儿园3层砖混结构钢筋砼条形基础距东端头20m和平大厦地下室23层框架+2层地下室钻孔灌注桩基础距离东端头4m主要管线的情况详见下表管线名称管线规格材质与始发隧道平面关系燃气管200铸铁斜穿隧道雨污管300混凝土管斜穿隧道路灯线380v铜斜穿隧道电力线10kv铜斜穿隧道市政府站左线盾构始发段建(构)筑物及管线平面布置图3.3.4端头加固情况市政府站东端头盾构左线始发端头加固采用旋喷桩+三轴搅拌桩。加固范围为隧道上下左右各3米，加固长度为9米。右线到达因管线限制采用4排旋喷桩加固，左线旋喷桩+三轴搅拌桩已施工完毕，右线因场地原因旋喷桩暂未施工，详见下图。四、冻结加固方案设计4.1 设计原则（1）冻结帷幕技术性能必须满足盾构始发和到达施工的安全和质量要求；（2）冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性；（3）施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力；（4）施工方案及措施必须满足城市环保及节能要求；（5）减少冻胀与融沉的危害。4.2 盾构始发和到达技术要点根据以往地铁隧道盾构始发和到达工程施工的经验，提出以下技术要点。（1）为保证盾构始发和到达的安全、可靠，在车站结构内衬墙达到设计强度后开始冻结孔的施工及积极冻结。通过探孔检测确认冻结帷幕达到设计强度、厚度，并与槽壁完全胶结后，进行槽壁破除，拔管，并进行盾构始发和到达施工。（2）加强地面建筑物和地下管线的保护：加强地面建筑物的监测；加强地面管线的监测；采用快速冻结减少冻胀；加强融沉注浆。（3）根据加固区域土体冻胀监测数据及周边管线的监测数据，可根据情况布设泄压孔，有效控制冻结土体冻胀对周边管线的影响。（4）在始发洞口附近管片上增设注浆孔，进行后期融沉注浆工作，减小地面沉降。（5）利用管片上注浆孔进行跟踪注浆（始发区域的管片增加注浆孔），减少融沉。4.3 总体方案设计4.3.1 冻结方案的选取根据工程地质及水文地质情况、结合场地施工条件、端头加固情况、周边管线的影响选取的冻结加固方案如下。九锁盾构区间： 九华山站东端头左线到达冻结 水平冻结法 九华山站东端头右线到达冻结 垂直冻结法市九盾构区间： 九华山站西端头左线到达冻结 水平冻结法 九华山站西端头右线始发冻结 垂直冻结法市政府站东端头左线始发冻结 水平冻结法 市政府站东端头右线到达冻结 水平冻结法加固目的主要考虑使盾构机外围及开洞口范围内土体冻结，形成圆柱加板块、强度高、封闭性好的冻结帷幕，达到止水效果。加固范围如下图冻结加固范围示意图所示。九华山东端头左线到达水平冻结加固范围 九华山东端头右线到达垂直冻结加固范围九华山西端头右线始发垂直冻结加固范围 九华山西端头左线到达水平冻结加固范围市政府站东端头水平冻结加固范围4.3.2 冻结孔布设4.3.2.1九华山站东端右线及西端右线垂直冷冻冻结孔布设考虑地层、水文状况及施工条件，采取两排孔全部冻结方式，每洞门布置29个冻结孔，梅花布置，采用垂直冻结方案，第一排孔数15个，距槽壁0.4m,孔间距0.8 m；第二排孔数14个，孔间距0.8 m，与第一排排距为0.8m，共设置3个测温孔，冻结孔深度为25.053 m。冻结孔平面布置图、剖面图以及局部冻结孔工艺见图4-3,4-4,4-5。图4-4 冻结管结构示意图34图4-5 盾构垂直冷冻冻结孔布置剖面图4.3.2.2 九华山东端左线、西端左线及市政府站东端头水平冷冻冻结孔布设根据冻结帷幕设计，冻结孔按近水平角度布置，冻结孔数53个/洞门。圆柱体冻结孔沿开洞口7.5m圆形布置，开孔间距为0.76m（弧长），冻结孔数31个，冻结孔长度长度为12.2m。冻结管规格选用898mm。靠近底板位置的冻结孔钻进空间不够，需如图所示调整。板块冻结孔沿开洞口5.1m、2.7m圆形布置。其中中圈孔开孔间距为1.135m，冻结孔数为14个，冻结孔长度为3.5m；内圈孔开孔间距为1.172m，冻结孔数为7个，冻结孔长度为3.5m；开洞口中心布设1个冻结孔，冻结孔长度为3.5m。测温孔2个，深度与冻结管一致。冻结孔的布置详见图4-7圆柱体水平冻结孔图及图4-7冻结孔施工平面图。图4-6圆柱体水平冻结孔图图4-8冻结孔施工平面图4.3.3 冻结设计4.3.3.1垂直冻结参数确定（1）积极冻结期盐水温度为-28-30。（2）外围冻结孔终孔间距Lmax1200mm，冻结帷幕交圈时间为20天，达到设计厚度时间为25天。（3）积极冻结时间为30天。（4）冻结孔布置33个。（5）测温孔布置3个。4.3.3.2水平冻结参数确定（1）积极冻结期盐水温度为-28。（2）维护冻结期温度为-25-28；（3）外围冻结孔终孔间距Lmax1000mm，按发展速度每天25 mm计算，冻结帷幕交圈时间为20天，达到设计厚度时间为40天。（4）积极冻结时间总共为35天。（5）冻结孔布置53个。（6）测温孔布置6个，深度与冻结管一致，测温孔一般定在终孔间距较大的位置,位置可根据实际施工时进行调整。4.3.3.3.垂直冷冻需冷量和冷冻机选型冻结需冷量计算：Q=1.2dHK式中:H冻结总长度，为726.5m；d冻结管直径,0.89m； K冻结管散热系数,取250Kcal/m2h；将上述参数代入公式得：Q=1.2dHK =6.09104Kcal/h。选用W-YSLGF300型螺杆机组两台套，单台制冷量为8.75104 Kcal/h,电机功率110KW，一台备用。4.3.3.4.水平冷冻需冷量和冷冻机选型冻结需冷量计算：Q=1.3dHK式中:H冻结总长度,为455.2md冻结管直径，为89mmK冻结管散热系数,取值为250kcal/hm2将上述参数代入公式得：单个冻结站Q=1.3dHK =4.13104Kcal/h选用W-YSLGF300型螺杆机组一台套，设计工况制冷量为8.75104 Kcal/h，电机功率110KW。一台机组运转可以满足两个洞同时冻结的需要，另一台留做备用。4.3.3.5. 冻结系统辅助设备单个冻结站盐水循环泵选用IS125-100200型1台，流量200m3/h，电机功率30KW 。单个冻结站冷却水循环选用IS125-100200C型1台，流量200m3/h，电机功率30KW。单个冻结站冷却塔选用NBL-50型二台，补充新鲜水15m3/h。4.3.3.6. 管路选择（1）垂直冷冻冻结管选用为898mm,20#低碳钢无缝钢管,用外接箍焊接；水平冷冻冻结管选用为898mm,20#低碳钢无缝钢管丝扣连接,另加手工电弧焊焊接。单根长度1m2m。（2）垂直冷冻测温孔管选用453mm无缝钢管；水平冷冻测温孔管选用323.5mm,无缝钢管。（3）垂直冷冻供液管选用483mm脚手架管，采用焊接连接；水平冷冻供液管483mm钢管，采用焊接连接。（4）盐水干管和集配液圈选用1596mm无缝钢管。（5）冷却水管选用1274.5mm无缝钢管。4.3.3.7. 用电负荷 表4-1 主要施工机具用电量序号机具设备名称台数单数功率（KW）合计（KW）1冷冻机组2（1台备用）1101102冷却塔2483盐水泵2（1台备用）30304清水泵2（1台备用）30305钻机122226电焊箱1337其它小机具及照明若干8108以上合计213冻结期间P1线总=P1+P2+P3+P4+ P5+P6+P7+P8=213KW 冻结期间总用电负荷约200kw/h。冷冻施工时另配备盾构施工用备用发电机组，以避免停电对冷冻施工的影响。4.3.4. 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）冷冻站布置：冻结冻结站设置在地面上，位置布置在靠近端头加固位置南侧；平面布置见图4-9。图4-9 冷冻站平面布置图4.3.5 冷冻站的安装、运转、拆除4.3.5.1设备安装1、所有设备及装置先在场地上画出位置，设备完全就位后，再用膨胀螺栓在设备四脚全部可靠固定。2、按照冻结站布置图，将机组设备就位后，首先将机组进行可靠地固定在工字钢平台上，底梁与工字钢要进行焊接或用螺栓连接。固定时注意要用水平尺对机组进行找平，通过不断调整将机组调平。3、根据现场的管路布置，可以灵活调整冷凝器两头盖板，已达到优化管路布置的目的。4、将机组启动柜可靠布置在机组旁边，利于操作方便的位置，同时注意与机组之间留下一定的空间，要对平时的操作维护带来方便。4.3.5.2管路连接1、清水管路和盐水干管采用焊接，在需要调整的地方采用法兰连接。开挖范围内的盐水管用管架敷设在两侧斜坡上，用法兰连接。2、在盐水管路和冷却水循环管路上要设置阀门和压力表、测温仪测试组件等。3、盐水管路经试漏、清洗后用保温板进行保温，保温厚度为20mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。4、集配液圈与冻结管用高压胶管连接，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制盐水流量。4.3.5.3保温施工冷冻机组的蒸发器及低温管路用保温板保温，盐水箱和盐水干管用20mm厚的保温板或棉絮保温。4.3.5.4冻结系统调试设备安装完毕后进行调试和试运转。首行将站内所有的设备进行单机调试，主要检查运转是否有振动、噪音是否过大、电压、电流是否正常、转动方向是否正确等。所有单机调试正常后，方可进行联运调试，这时主要检查各个管路是否有渗漏、压力是否正常等，慢慢加载，进行试运转。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方可进入积极冻结。4.3.6. 冻结参数表4-2 垂直冻结施工参数一览表面序号参 数 名 称单位参数备 注九华山站东端头右线九华山站西端头右线1冻结单孔深度m25.05325.0532冻结帷幕设计厚度m1.63冻结帷幕平均温度-104积极冻结时间天305冻结孔（总）数个296冻结孔（总）长度m726.54726.547冻结（总）长度m1453.088冻结孔开孔间距m0.89冻结孔与槽壁间距m0.410冻结孔偏斜率mm20011设计最低盐水温度-28冻结7天盐水温度达到-18以下12单孔盐水流量m3/h813冻结管规格mm89820#低碳钢无缝钢管14测温孔总数个3453mm15冻结总制冷量Kcal/h6.09104（单洞）工况条件16冷冻机W-YSLGF300型台117XY-2型钻机台118最大用电量kw21019用水量m3/h15新鲜水补充表4-3. 水平主要冻结施工参数一览表面序号参 数 名 称单位参数备 注1冻结孔深度m3.5/12.22冻结帷幕设计厚度m1.63冻结帷幕平均温度-104积极冻结时间天405冻结孔（总）数个536单个冻结孔（总）长度m455.27冻结孔开孔间距m0.781.219冻结孔偏斜mm10010设计最低盐水温度-28冻结7天盐水温度达到-14以下11单孔盐水流量m3/h812冻结管规格mm89820#低碳钢无缝钢管13测温孔总数个6323.5mm14卸压孔（兼注浆孔）个315冻结总制冷量Kcal/h8.75万工况条件16冷冻机W-YSLGF300型台217钻机MD-60型台217最大用电量kw21018用水量m3/h15新鲜水补充五、冻结加固施工冻结站安装与钻孔施工同时进行，钻孔施工结束即可转入冻结器安装阶段。后再对土体进行加固冻结运转。具体施工工艺见下图。后再对土体进行加固冻结运转。具体施工工艺见下图。图5-1 垂直冻结法施工进出洞工程流程图施工准备冻结孔施工冻结站安装冻结器系统安装检测系统安装开洞口内冻结管拔除盾构推进盾构始发槽壁破除50cm 探 孔积极冻结运转槽壁破除图5-2 水平冷冻施工工艺流程图5.1垂直冻结孔施工冻结孔施工工序为：钻孔测斜密封试验。5.1.1.1 钻孔（1）打钻选用XY-2型钻机一台，电机功率22.0KW，钻孔使用灯光测斜，选用BW-250/50型泥浆泵二台，电机功率14.5KW。（2）开孔误差不大于50mm。（3）冻结管选用898mm20#低碳钢无缝钢管，采用外管箍焊接连接；供液管采用483mm mm焊管；测温管采用453mm无缝钢管。5.1.1.2测斜利用经纬仪结合灯光对每个成孔（包括测温孔）进行测斜，最大偏斜控制在200mm以内，不宜内偏，测斜后应将测斜数据整理并绘制交圈图并分析测温孔与相邻冻结孔之间的位置关系，以便在冻结期间的温度监测中计算出正确的温度，如偏斜较大，必须补孔或将管子拔出重新打孔。5.1.1.3密封试验将成孔管内内注清水进行冻结管密封试验，试验压力控制在0.8MPa，前 30分钟内压力下降不超过0.05MPa，后15分钟压力无变化为合格。5.1.1.4技术要点(1) 依据施工基准点，按冻结孔施工图布置冻结孔。孔位偏差不应大于50mm。(2) 选用XY-2型钻机，配备BW-160泥浆泵，流量为160 l/min。钻机和泥浆泵总功率为19kw。水泥土用127mm的三翼刮刀钻头钻进。(3) 为了保证钻进精度，开孔段是关键。钻进前5m时，要反复校核钻杆垂直度，调整钻机位置，并采用减压钻进，检测偏斜无问题后方可继续钻进。(4) 冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。焊接时，焊缝要饱满，保证冻结管有足够强度，以免拔管时冻结管断裂。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0.8MPa，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。(5) 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。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。(6) 在冻结管内下入供液管。供液管底端连接300mm长的支架，12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，用木塞等堵住管口，以免异物掉进冻结管。(8) 测温孔施工方法与冻结管相同5.2水平冻结孔施工 冻结孔施工工序为：定位开孔及孔口管安装孔口密封装置安装钻孔测量打压试验。(1) 定位开孔及孔口管安装根据设计在槽壁上定好各孔位置。首先确定孔位，再用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径150，当开到深度1000时停止150孔的取芯钻进，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、涂抹密封物后将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，装上DN150闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内开孔，一直将砼墙开穿，这时，如地层内的水砂流量大，就及时关好闸门。(2) 孔口密封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,详见图5-2。图5-2 孔口密封装置(3) 冻结孔施工按设计要求调整好钻机方位角和俯仰角位置，并固定好，在孔口装置上安装旁通阀，固定密封装置。首先采用无泥浆钻进，当钻进不进尺时，调整施工工艺进行泥浆钻进，同时打开孔口装置上旁通阀门，观察出水、出砂情况。钻机选用MD-50 或MD-80型锚杆钻机，钻机扭矩2000NM，推力17KN。(4)测斜利用经纬仪结合灯光对每个成孔进行测斜，偏斜控制在150mm以内，不宜内偏，最大终孔间距不大于1500mm。 (5)密封试验将成孔管内内注水进行冻结管密封试验，试验压力控制在0.8MPa，前30分钟内掉压在0.05MPa以内，后15分钟压力无变化为合格。5.3冻结施工5.3.1、冻结站布置与设备安装站内设备主要包括冷冻机组、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。5.3.2、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。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12个一串联，串联尽量间隔进行，应以每组冻结孔总长度相近或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。冷冻机组的蒸发器及低温管路、盐水箱、盐水干管表面用20mm厚的保温材料保温。温度计、压力表和流量计安装要按有关规范进行。5.3.3、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。5.3.4、积极冻结与停止冻结(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。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) 探孔与停止冻结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，即随即进行洞门混凝土凿除、拔管、盾构机推进顶到掌子面并进行始发施工。六、拔管和盾构始发及到达的安全保证措施通过测温结果，盐水温度-28，总去总回温差2，通过计算土体平均温度-10，确定冻结帷幕交圈、冻结壁与槽壁完全胶结，并达到设计强度、厚度后，探孔观测无水、泥砂流出，探孔内温度-5，可以验收，待验收合格后方可破槽壁，垂直冷冻的始发端头在槽壁最后一层钢筋剥除后需要将盾构机顶住冻结壁，并转动刀盘，防止单盘冻住，随后才可将洞圈内冻结管进行拔出；垂直冷冻的到达端头在离冻结壁2m停止推进，待洞圈内冻结管拔出后再继续推进出洞；水平冷冻的始发端头在槽壁剩最后一层钢筋时将洞圈内冻结管拔出，然后剥除钢筋，盾构机及时顶到位置后始发；水平冷冻的到达端头在离冻结壁2m停止推进，待洞圈内冻结管拔出后，盾构机继续推进出洞。6.1 拔管6.1.1 垂直冷冻拔管利用人工局部解冻的方案，进行拔管，当盾构靠到洞门后，开始拔管，一次性上拔所有冻结管至洞门圈以上0.5米处，24小时内可完成。具体方法如下：利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达到50mm80mm时，开始拔管。（1）盐水加热：用一只1m3左右的盐水箱储存盐水，用18组5kw的电热丝进行加热盐水。（2）盐水循环：利用流量为50m3/h以上盐水泵循环盐水，先用4050的盐水循环10分钟左右，即可进行边循环边试拔。（3） 用25吨的吊车进行试拔，拔起0.5m左右时，便可停止循环热盐水，然后用吊车快速拔出冻结管。拔管注意冻结管与挂钩要成一线，冻结管不能蹩劲，拔管时要常转动冻结管，冻结管不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至拔起冻结管。冻结管拔出后应尽快把冻结孔用水泥填实，防止盾构推进时有泥浆从冻结孔冒溢及冻土化冻引起的地面沉降。6.1.2 水平冷冻拔管利用人工局部解冻的方案，进行拔管，当盾构靠到洞门后，开始拔管。具体方法如下：利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达到50mm80mm时，开始拔管。（1）盐水加热：用一只1m3左右的盐水箱储存盐水，用18组5kw的电热丝进行加热盐水。（2）盐水循环：利用流量为50m3/h以上盐水泵循环盐水，先用4050的盐水循环10分钟左右，即可进行边循环边试拔。拔管过程中，对冻结管的热循环应适量，防止冻结壁过度融化；保证冻结孔的充填质量，以防沉降。（3） 用两个10吨的手拉葫芦进行试拔，拔起0.5m左右时，便可停止循环热盐水，用空压机压风将管内盐水排出。冻结管拔管时不能蹩劲，拔管时要常转动冻结管，冻结管不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至拔起冻结管。见图6-1水平冻结拔管示意图。图6-1水平冻结拔管示意图6.2盾构穿越冻结区的保证措施6.2.1 槽壁凿除原则上冻结15天后可进行部分破壁，在部分破壁过程中，如发现有渗水点，要及时进行封堵，以防水土流失，影响冻土墙交圈；如未发现异常情况,可直接进入下一层破壁。破壁时不能一次完成，分23层分层剥离，槽壁保留厚度不小于300mm，并保留外排钢筋，以保护冻土墙。槽壁破除时应在下部冷冻管上方搭设钢板以及安装防坠网，避免大块混凝土块砸裂或砸坏冷冻管，引起盐水流失，对圈外加固效果造成影响，影响始发安全。在槽壁混凝土全部清除后，盾构靠上洞门，刀盘鼻尖与冻土表面应保持20cm的距离，防止因刀盘对土体的挤压造成拔管困难。然后开始拔除冻结管。应优先拔除盾构掘进断面内的冻结管，以便盾构能尽快开始推进。清理破碎残渣时，注意对冷冻管路的保护，避免人为原因对冷冻管路造成破坏。盾构在穿越冻结区时，停留时间不宜过长，在拼装管片及故障时，每隔1015分钟将刀盘转动35分钟，以防刀盘被冻死。6.2.2 打设槽壁探孔在洞门槽壁凿除之前，通过测温孔观测计算，确认冻结帷幕达到设计厚度及强度，在洞门上有分布的打若干探孔，以判断冻土与槽壁的胶结情况。按照各探孔的布置在洞门上定点，采用打孔机打穿槽壁，探孔进入冻土内深度控制在510cm。采用高精度的温度计或测温仪进行量测，各探孔实测温度必须低于5。探孔布置图见图6-2。图6-2 探孔布置图6.2.3破槽保证措施原则上冻结15天后可进行部分破壁，破壁时不能一次完成，分23层分层剥离，槽壁保留厚度不小于300mm，并保留外排钢筋，以保护冻土墙。最后一层槽壁要在确保冻结体满足设计要求后完全破除。冻结体是否满足设计要求，要根据测温情况分析、探孔温度及探孔是否有泥水渗出等情况分析确定。盾构进出洞必须具备的条件如下表表6-1 盾构进出洞必须满足条件一览表序号内容指标1冻土墙厚度设计厚度1.6m；2冻土的平均温度-103各探孔温度-54盐水温度-28-305盐水去回路温度差2最后一层破壁时间不宜超过12小时，以防冻土墙融化，影响其强度。6.2.4盾构始发和到达盾构机防冻措施为了保证盾构能够顺利推进，盾构外周的冻土温度必须得到有效的控制，冻土温度通过测温孔得到。控制盾构外周的冻土温度不低于5并接近零度，能保证水呈固态为宜。最终通过测温手段确定冻结已达既定要求后才进行盾构始发施工。6.2.5冻胀融沉控制6.2.5.1土层冻胀控制冻结施工中，土层冻胀是普遍现象，一般土层冻胀量的大小与土层力学性、周围约束条件、土层冻结速度、土层含水量及水分迁移的多少有关。在浅土层进行冻结时易产生较大的冻胀量，在较深冻结时冻胀量就要小很多。根据以往施工经验，对于本工程而言，在较深冷冻施工且冻结区域为开放式冻结，有可能波及到非冻结土区11.5m，且地下连续墙槽壁为C35混凝土，有足够强度约束冻胀力，不会对即有结构产生影响。因此本次冻结施工的冻胀对地面及车站结构影响较低。本次施工中为防止冻胀作用对地面产生影响，设置的泄压孔可作为措施方法减小冻胀作用。6.2.5.2 水平冷冻跟踪注浆控制融沉水平冷冻结束后的融沉主要是冻土融化时排水固结引起。冻土融化后，冻土体积明显小于原状土体体积，以致对地面及周边建筑物，尤其车站北侧道路、周边管线等产生沉降及位移影响，因此控制冻土融沉是施工重点。将采取以下措施进行冻胀融沉控制：（1）为了预防冻胀和融沉,设计选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量。（2）掌握和调整盐水温度和盐水流量,必要时可采取间歇式冻结，控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。（4）设置泄压孔来降低冻胀。（5）预计融沉量较大的部位可采取压浆充填,以把融沉造成的危害降低到最低限度。（6）加强冻胀融沉的监测工作。6.2.6信息化监测（1）解冻系统中盐水去、回路温度、流量等；（2）监测土体测温孔中土体温度；（3）沉降监测：地表沉降、隧道管片结构变形；隧道底部隧道中部隧道顶部6.2.7水平冷冻注浆顺序按 的顺序进行注浆施工。6.2.8水平冷冻注浆管的布置（1）利用冷冻处理时的冻胀泄压孔；（2）利用管片上注浆孔（出洞区域管片已在管片生产时增加注浆孔备用）；（3）必要时利用钻机开设额外注浆孔。6.2.9水平冷冻注浆工艺（1）浅部注浆孔注浆工艺1）注浆材料及参数浆液为水泥单液浆，重量配比为：水泥：水1：1.6。注浆压力不超过2倍的静水压力。具体要根据管片变形和地面变形监测情况做适当调整。2）注浆的原则及方法注浆以少量多次为原则。单孔一次注浆量控制在约0.5m3，最大不超过1m3。注浆前，将待注浆的注浆管和其相邻的注浆管阀门全部打开，注浆过程中，当相邻孔连续出浆时关闭邻孔阀门，定量压入水泥单性浆液后即可停止本孔注浆，关闭阀门，然后接着对邻孔注浆。遇到注浆管内窜浆固结而引起堵管时，需用加长冲击钻头通管。3）反复注浆根据地面变形情况，调整劳动组织，适时进行反复注浆。直至地面变形基本稳定。（2）深部注浆孔注浆工艺1）浆材料及参数浆液为双液浆，材料为水泥与水玻璃双组分混合料。配合比为水泥浆：水玻璃溶液1：1。水泥浆的配比为水：水泥1：1。单孔注浆量为1m3，注浆压力不超过2倍的静水压力。2）注浆管设置利用管片预埋的注浆孔，在孔内插入直径为32mm的芯管作为注浆管，芯管长1m，丝扣与注浆管进行连接。注浆芯管前端部200mm为均匀花管。一次将注浆芯管下到设定的注浆深度。3）注浆方法先注深层，后注浅层，由下而上。具体做法是：注浆芯管下到设定的注浆深度后，开泵注5分钟，注浆量为40升，注浆管向上提200mm，再注浆40升，注浆管向上提200mm。注浆管每提1m高，注浆量为200升。单孔双液注浆结束后，用惰性浆液封孔，以便复用。（3）注浆施工过程的监测控制地面的沉降变形是注浆的目的。因此，解冻过程中，要加强地面变形监测、冻土温度监测、冻结壁后水土压力监测。另外，注浆施工过程中，浆液的压力可以通过在相邻注浆孔安装压力表来反映。以上综合监测数据是注浆参数调整的依据。 （4）融沉注浆结束标志融沉注浆的结束是以地面变形稳定为依据。若地面沉降日变化量连续半个月保持在.2mm以内，总沉降量小于2mm。融沉注浆结束。七、施工监测为了确保水平孔冻结盾构出洞安全优质地按时完成，须对冻结系统、地层进行必要的监测，使监测的资料得以及时反馈，指导施工，以便调整施工工艺并采取措施。7.1 施