盾构进出洞冻结法地基加固工程施工方案

1、站-站区间隧道盾构进、出洞冻结法地基加固工程施工方案集团股份有限公司XX年XX月目录1 工程概况 . 11.1 施工内容 . 11.2 地面环境与地层条件 . 11.3 编制依据和执行标准 . 32 盾构进出洞地基冻结加固设计 . 42.1 工程特点与施工方法选择 . 42.2 施工风险分析与施工关键技术. 42.3 冻结壁厚度计算复核 . 72.4 冻结孔布置与冻结壁形成预计. 92.5 测温孔布置及其它冻结施工参数 . 102.6 冻结设计施工参数汇总 . 113 冻结施工 . 143.1 施工流程 . 143.2 冻结孔施工 . 143.3 冻结制冷系统安装 . 173.4 积极冻结与凿

2、洞门 . 203.5 停冻与拔冻结管 . 214 临时用电设计 . 234.1 供电方案 . 234.2 供电系统施工及电气技术要求. 234.3 现场安全用电管理 . 245 管线保护 . 265.1 冻结施工对地下管线的影响分析 . 265.2 冻结施工技术措施 . 265.3 施工监测 . 285.4 其它管线保护措施 . 286 施工进度及资源配套计划. 306.1 施工进度计划 . 306.2 水、电供应计划 . 306.3 劳动力配备 . 306.4 设备材料供应计划 . 307 冻结站平面布置 . 358.1 工期保证措施 . 368.2 安全质量技术保证措施. 368.3 冬、

3、雨季施工技术措施. 378.4 安全与质量保证体系 . 398.5 文明施工 . 399 应急预案 . 439.1 危险源及应急处理措施. 439.2 组织机构与响应机制 . 44附图1站南端头井出洞门位置图 48附图2站北端头井进洞门位置图 49附表 过程控制表 . 501 工程概况1.1 施工内容地铁XX线XX站站区间隧道为地下双线单圆盾构隧道，区 间全长758.84m,隧道外径6.2m。左、右线隧道盾构推进皆从站站南端 头井始发出洞，在站北端头井到达进洞。站南端头井和 站北端头井围护地下连续墙厚度均为1.2m，钢筋 混凝土衬砌厚度均为0.4m,预留盾构进、出洞门直径均为 © 6

4、.70m。站 南端头井左、右线盾构出洞口中心标高分别为-15.077m和-18.090m，埋深分别为22.766m和25.690m （参见附图1）。站北端头井左、右线盾构进洞 口中心标高均为-3.992m，埋深为11.872m （参见附图2）。由于盾构进、出 洞处地层条件复杂,拟定对盾构进、出洞口周围地层采用冻结法进行地基加 固。本项目施工内容为站-站区间隧道盾构进、出洞的冻结法地基 加固施工。1.2 地面环境与地层条件站南端头井盾构出洞加固区南侧紧靠体育场路，东西两侧近距离内 为施工区，无重要建筑物和地下管线。站北端头井洞门加固区地面为城 市道路,在盾构进洞时需要恢复路面交通。站南端头井附近

5、地面标高为 +7.60m,站北端头井附近地面标高 为+7.88m。地面以下的地层分布为（参见图1.1 ） 1、2层 杂填土和素填土。 1层 砂质粉土：灰黄色,稍密,湿,属中等压缩性土。 2层 粉质粘土：灰色、灰黄色,软塑软可塑。无摇振反应,切面光 滑,干强度中等,韧性中等。I E (ffli r (ni1 -三W2 - w彗2.1 O一1妳二芦氐灯.00宀二 AS-S7GO 1 HJt 2 rutHJ11,201.70 3 1 imut10 40二1啊二!匸卅龙". ?O.一231 CF2优二 1b HtWi二墓NN33. 1 DJ 1 w c 02 7TTT：C"&

6、;职ir-JU 一时”跡科.：%?也HU%'Mi仙：jggjggj图1.1盾构进出洞门附近地质剖面图1层 淤泥质粘土：灰色，流塑，含云母，局部夹薄层粉土。无摇振反 应，切面光滑，干强度中等，韧性中等，属高压缩性土。2层 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含云母、腐殖质。无摇振反应, 干强度中等，韧性中等。夹薄层粉土，属高压缩性土。3层淤泥质粉质粘土夹粉土 ：灰色，流塑，含云母、贝壳碎屑等，夹 较多散体状粉土。局部摇振反应迅速，干强度低，韧性低，属高压缩性土。1层 淤泥质粉质粘土：灰深灰色，流塑，局部软塑。含云母，切面 粗糙，呈鳞片状，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，属高压缩性土。2层粉质粘

7、土 ：灰色，软塑，含腐殖物，局部夹粉砂。切面粗糙，鱼 鳞片状，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，属高压缩性土。1层 粉质粘土：青灰灰黄色，软可塑，含铁锰质氧化斑点及铁质结 核。无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高，属中等压缩性土。2层 粉质粘土：褐黄色，硬可塑，含铁锰质氧化斑点及铁质结核，具 水平层理，局部夹粉土薄层。无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高， 属中等压缩性土。盾构进、出洞位置地层主要为粉质粘土。1.3 编制依据和执行标准本设计主要按照XX地铁XX线工程施工图设计第五篇第六册第一分册第 1册：端头井盾构进、出洞冻结法设计（图号： HD1/S/05/Q11/01/01/ DJ/A

8、）进行编制。施工执行国家和地方相关技术规范和标准，主要包括：地下铁道工程施工及验收规范 GB50299-1999。 矿山井巷工程施工及验收规范 GBJ213-90。旁通道冻结法技术规程 （ 上海市工程建设技术规程 DG/TJ08-902-2006)2 盾构进出洞地基冻结加固设计2.1 工程特点与施工方法选择本项盾构进出洞口冻结加固工程主要有以下特点：（1）盾构出洞口埋深较大，所处地层主要为饱和粉质粘土，上方有沙 质粉土，其稳定性差，含水丰富，开挖暴露后容易发生坍塌或漏水、涌砂。（2）盾构进洞口埋深浅，盾构进洞门处地压较小，对加固体的承载力 要求较低。但由于隧道覆土较薄，盾构进出洞施工时容易引起

9、较大的地面沉 降。（3）盾构进出洞地点为闹市区，施工点附近有重要道路与地下管线， 对地面沉降控制的要求较高。进洞口上方地面无施工空间。根据上述工程特点和以往盾构进、出洞施工经验，拟定对盾构进洞口地 层进行水平冻结法加固，这样可以不占用地面施工，并且冻结加固体量小而 加固隧道长度较大，对地面沉降控制效果较好。对盾构出洞口地层进行垂直 孔冻结法加固，由于先盾构进入洞圈后再停冻和拔除冻结管，相对于水平冻 结更安全可靠。2.2 施工风险分析与施工关键技术2.2.1 施工风险分析采用冻结法进行盾构进出洞地基加固主要存在以下施工风险：（ 1 ）在水平孔冻结时，拔除冻结管时容易使冻结管端头前方冻土融 化，从

10、而发生钻孔导水事故。（ 2 ）在垂直孔冻结时，冻结壁与盾构出洞口周围地连墙之间不易冻 结，可能引起冻结壁与地连墙之间导水，严重威胁盾构出洞安全。（3）在盾构进、出洞时，由于需要减小盾构推进压力，容易使上方地 层严重沉降，从而，诱发地下管路损坏。并且，盾构与周围冻土的间隙容易 导水，如果洞口密封不佳，也可引起较大地层沉降。（4）在拔除冻结管时，可能发生冻结管断裂事故，使盾构难以推进。（ 5）在盾构进、出洞过程中，由于盾构推进停等等原因，使盾构机头 被冻结。（ 6 ）由于冻结壁承载力不足，或冻结壁厚度和温度没有达到设计要 求，在打开洞门时引起冻结壁严重变形甚至破坏。针对这些施工风险，提出以下冻结加

11、固设计要点。2.2.2 进洞水平冻结关键技术（1）在水平孔冻结方案中，适当加大洞口外围水平冻结长度，使冻结 加固区包住盾构机头范围较大，并保证在盾构进洞过程中洞口外围冻结孔不 停冻，以防盾构进洞过程中盾壳与冻土间隙导水，并避免盾构进洞时因推进 压力减小而引起地层沉降。（2）由洞口外向内冻结孔深度逐渐减小，并结合先拔洞口中间冻结 管，再拔洞口边冻结管的拔管顺序，一方面可防止拔管后冻结管端头前方冻 土快速融化，另一方面有利于减小冻结工程量。（3）采用夯管法安装冻结管，与跟管钻进法下冻结管相比，施工时不 易引起水土流失和引起地层沉降，并且可消除冻结管头部的盐水循环盲区， 这样有利于解冻拔管和防止拔管

12、后钻孔底部快速融冻导水。（4）如施工冻结孔时发现局部地连墙厚度大于设计值，相应加大冻结 孔深度以保证冻结壁厚度。（5）在开始冻结前安装好热水循环管路，并在冻结管头部焊接好用于 拔管的管箍，以缩短拔管工期，降低施工风险。2.2.2 出洞垂直冻结关键技术（1）施工中尽量减小出洞口附近垂直冻结孔与地连墙之间的距离，确 保冻结壁与出洞口周边地连墙有足够的搭接宽度。特别是在出洞口两侧各布 置多个紧靠地连墙的冻结管，从而，保证后冻结壁与出洞口周边地连墙冻结严密，绝不渗漏水（2）如槽壁导墙厚度大或槽壁发生过坍塌影响冻结孔钻进，开孔位置 向背离地连墙方向挪移，冻结孔采取倾斜钻进，使深部冻结孔靠近出洞口附 近地

13、连墙。（3）减小地连墙附近的冻结孔间距，以利于冻结壁与地连墙之间冻 结，并可提高洞口冻结壁的抗弯曲能力。（4）在出洞口周边地连墙上布置测温孔，以检查地层与地连墙界面是 否冻结良好，确保开洞门时界面不会漏水。（5）冻结管采用带内衬的对焊接头，提高冻结管的接头强度，减小拔 管阻力，并通过原位试拔，确定化冻时间，确保冻结管起拔时不断裂。（6）出洞口范围内的测温管采用PV（塑料管，以消除测温管拔管风险。（7）采取局部冻结，以减小冻胀、融沉对地面的影响。2.2.3 冻结施工对环境影响分析与对策（ 1）冻结对地下连续墙的影响：根据冻结壁形成工艺和施工特点分 析，冻结壁与地连墙的水平作用力不会大于土层的被动

14、土压力。根据试验研 究和有关现场量测，冻土作用于建筑物的法向冻胀力一般不会大于0.2MPa。在上海等地地铁及公路隧道多个盾构进出洞冻结工程中，没有发现冻结施工 对工作井有明显不利作用。在该工程中，考虑对冻结施工时的工作井衬砌变 形进行跟踪监测。（ 2）冻结对盾构和隧道管片的影响：盾构在冻结壁中推进时，盾构机 头和四周冻土之间会发生冻结。根据施工经验，只要盾构刀盘不停止转动， 盾构机一般不会被冻结。为了避免机头被冻住，或冻土进入仓内影响排土， 也可在盾构机头土仓内加入少量盐水。盾构进出洞后，由于冻结壁融化会引 起地层及隧道沉降，可以通过管片注浆来解决，但由于冻结壁厚度小，对隧 道沉降影响不会很大

15、。3）冻胀和融沉对地面影响：根据上海等地地铁和煤矿冻结施工监测，如地表不补充水份，采取局部冻结后冻结壁内的地表冻胀隆起一般不大 于30mm尤其是在硬化后的地面，地表隆起量还要小得多。地层融沉一般冻 胀隆起接近，冻结壁化冻后，地表基本能恢复到原位。同时，采取地面隔、 排水措施，冻胀和融沉的影响会更小。但是，由于盾构进、出洞时很难立即 做到土压平衡，由此引起的地层扰动会较大，所以，需要采用注浆措施，以 补偿地层沉降。2.3冻结壁厚度计算复核冻结壁厚度按固定圆板计算公式计算 值根据招标文件要求取值，参考上海 地区和日本类似土层的试验结果和设 计取值，原则上考虑较大的安全储 备。冻结壁平均温度取-10

16、 C,抗折 强度取1.8MPa,抗剪强度均取 1.5MPa,抗折和抗剪安全系数取2。2.3.1荷载计算冻结壁外侧受土层侧压力作用， 参见图2.1。冻结壁所受最大静止水 土压力计算公式为参见图 2.1。冻土的相关参数取p=K(H qn)=0.7 (18.5H20) (kPa)式中，p为冻结壁所受最大静止水土压力，kPa, K为静止侧压力系数，取K=0.7 ; 丫为上覆土层的平均容重，取丫 =18.5(kN/m3) , qn为地面超载，取qn=20(kPa) , H为洞口下缘埋深，nr各进、出洞口冻结壁所受水土压力计算结果见表2.1。表2.1冻结壁荷载计算表项目左线出洞右线出洞左线进洞右线进洞计算

17、深度H,m29.0426.1215.2215.22水土压力p,kPa390.1352.2211.1211.1232冻结壁厚度按日本关于冻结壁厚度h的计算公式为2(m)kkBPD j/2 h珂4c式中，h为冻结壁厚度，m；。为冻土抗折强度，MPa D为开挖直径，m B为常数,B=1.2; k为安全系数。各进出洞口冻结壁厚度计算参数及计算结果见下表2.2。表2.2按日本计算公式的参数取值与计算结果项目冻土抗折强度(T (MPa)何载p (MPa)开挖直径D (m)系数B安全系数k冻结壁厚度h(m)左线出洞1.80.39016.701.222.42右线出洞1.80.35226.701.222.30左

18、线进洞1.80.21116.701.221.78右线进洞1.80.21116.701.221.78按我国建筑结构静力计算公式计算圆板中心所受的最大弯曲应力为2P(D/2)16式中，卩为泊松比。各进出洞口冻结壁厚度计算参数及计算结果参见表2.3表2.3按建筑结构静力计算公式的参数取值与计算结果项目何载开挖直径泊松比冻土抗折强度安全系数冻结壁厚度p(MPa)D(m)(T (MPa)kh(m)左线出洞0.39016.70.251.822.43右线出洞0.35226.70.251.822.31左线进洞0.21116.70.251.821.79右线进洞0.21116.70.251.821.79按工作井开

19、洞口周边冻结壁承受的剪力最大，为PDT =4h式中，t为冻土抗剪强度，MPa各进出洞口冻结壁厚度计算参数及计算结果参见表2.4表2.4 剪切强度验算表项目何载p(MPa)开挖直径D(m)冻土剪切强度t (MPa)安全系数k冻结壁厚度h(m)左线出洞0.39016.71.520.87右线出洞0.35226.71.520.79左线进洞0.21116.71.520.47右线进洞0.21116.71.520.47根据以上计算结果，设计取各进出洞冻结壁厚度见表2.5表2.5冻结壁厚度设计值项目左线出洞右线出洞左线进洞右线进洞设计冻结壁厚度,m2.52.52.02.02.4冻结孔布置与冻结壁形成预计(1)

20、 站南端头井盾构出洞左线隧道盾构出洞口布置3排共39个冻结孔，垂直深度均为32.04m。A非 垂直冻结孔距地连墙0.30m,孔数14个，孔间距0.80m; B排垂直冻结孔距地 连墙1.10m,孔数13个，孔间距0.80m; C排冻结孔底距地连墙2.10m，孔数12 个，孑孔间距0.80m，由于东侧围挡内施工空间太小，部分冻结孔需要采取倾 斜钻进。右线隧道盾构出洞口布置3排共39个垂直冻结孔，垂直深度均为 29.03m。A排冻结孔距地连墙0.30m,孔数14个，孔间距0.80m; B排冻结孔 1.10m,孔数13个，孔间距0.80m; C排冻结孔距地连墙2.10m,孔数12个，孔 间距0.80m

21、。要求第1排冻结孔距离底下墙不大于450mm排内冻结孔成孔允许最大间距为1300mm冻结孔控制偏斜值为250mm计划冻结 35天后盾构可以出洞,预计此时冻结壁范围和平均温度均能满 足上述设计计算要求。（2）盾构进洞共布置 56个水平冻结孔。进洞口中心布置1 个冻结孔,进入土层深度2.50m，从进洞口中心向外布置 3圈冻结孔。第1圈圈径2.70m，孔数8个，孔 间距1.033m，进入土层深度 2.50m；第2圈圈径5.40m，孔数15个，孔间距 1.123m，进入土层深度3.10m ；第3圈圈径8.00m，孔数32个，孔间距 0.784m,进入土层深度4.50m。计划冻结 35天后盾构可以进洞，

22、预计此时冻结壁范围和平均温度均能满 足上述设计要求。2.5 测温孔布置及其它冻结施工参数出洞口冻结加固在地面布置4个垂直测温孔，深度32.0m（左 线）/29.0m（右线），在出洞口地连墙上布置 8个水平测温孔（探孔），深度 1.0m （要求不穿透地连墙），孔径50mm进洞口冻结加固布置 7个水平测温孔，洞圈外 3个，进入土层深度为 4.0m，洞圈内4个，进入土层深度为2.0m。每个端头井设一个冻结站，左、右线隧道的出（进）洞时间按错开35天考虑。其它冻结工艺参数设计如下。1、设计积极冻结期最低盐水温度为 -28-30 C，并要求冻结7天达到-20C以下，打开洞门时盐水温度达到最低值2、冻结壁

23、平均温度不高于-10 C。打开出洞口时冻结壁与工作井地连墙 交界面附近温度低于-5 C。3、冻结孔采用串、并联，垂直冻结孔按 2个为一组串联，水平冻结孔累 计按长度5060m串联；冻结孔单孔盐水流量不小于5 m3/h。4、 冻结管规格：出洞口垂直孔冻结采用 © 127X5mr低碳钢无缝钢管。 进洞口水平冻结用冻结管采用 © 89x 8mr低碳钢无缝钢管。冻结管采取外管 箍焊接。5、测温管规格：垂直测温管采用 © 60x 4.5mm低碳钢无缝钢管，进洞口 水平测温管采用© 89 x 8mr低碳钢无缝钢管。6、冻结35天打开盾构出洞预留口。拔除冻结管 1天。

24、27、冻结需冷量：冻结管散热系数取 250(弱加固区取 125) kcal/h ? m2， 冷量损耗取 20%。计算冻结需冷量为左线出洞 Qb左= 1.2 x 0.127 x 3.1416 x 250 x (12.7+(32.04-12.7) x40.5) -32.04 x 1249.56=10.44 x 10kcal/h。右线出洞 QB右= 1.2 x 0.127 x 3.1416 x 250 x (12.7+(29.03-12.7) x40.5) - 29.03 x 1132.05=9.46 x10 kcal/h。左、右线进洞 Q进=1.2 x 0.89 x 3.1416 x 250x 3

25、55.8=3.73 x 104kcal/h。8、冻结站装机制冷量设计：根据冻结需冷量计算和快速冻结的要求，冻结制冷选用YSLG16型冷冻机2套(1套备用)，其工况制冷量约为8.6 x104kcal/h 。2.6 冻结设计施工参数汇总盾构进、出洞冻结施工参数汇总见表 2.6和表2.7，详见xx地铁xx线工 程施工图设计第五篇第六册第一分册第1册：端头井盾构进、出洞冻结法设计(图号： HD1/S/05/Q11/01/01/DJ/A )。表2.6盾构出洞垂直冻结施工参数一览表参数名称单位数量说明左线右线冻结长度m12.7012.70局部东结单根冻结管长度m32.04029.027冻结壁设计有效厚度m

26、2.502.50冻结壁设计平均温度C-10-10冻结壁交圈时间d20252025积极冻结时间d3535根据测温情况进行调整垂直冻结孔个数个3939测温孔个数/深度个/m4/32.04/29.0洞门探孔个数/深度个/m8/1.08/1.0冻结孔开孔间距mm800800排距 8001000冻结孔最大偏斜值mm250250设计最低盐水温度C-28-30-28-30冻结7d降至-20 C以下单孔盐水流量m/h55冻结管规格mm© 127X 5© 127X 520号优质无缝钢管供液管规格mm 48X 4.5 48 X 4.520号优质无缝钢管测温管规格mm© 60 X 5&

27、#169; 60 X 520号优质无缝钢管冻结孔总长度m1249.561132.05测温孔总长度m128105.5工况需冷量104kcal10.449.46工况条件，不计管路损失预计冻土发展速度mm/d28.028.0向一侧发展表2.7盾构进洞水平冻结施工参数一览表参数名称单位数量说明单根冻结管长度m6.5/4.3/3.7/3.7外圈/中圈/内圈/中心冻结壁设计有效厚度m2.0/1.6冻结壁平均温度C-10冻结壁交圈时间d2025积极冻结时间d35洞门外围冻土帷幕长度m4.50外圈冻结孔个数/圈径个/m32/8.00中圈冻结孔个数/圈径个/m15/5.40内圈冻结孔个数/圈径个/m8/3.70

28、中心冻结孔个数/圈径个/m1/0.00测温孔个数/深度个/m3/6.0,4/3.7洞圈外，洞圈内冻结孔开孔间距m0.781.12冻结孔最大偏斜mm100设计最低盐水温度C-28-30冻结7天达到-20 C以下单孔盐水流量m/h5冻结管规格mm© 89X 8供液管规格mm© 48 X 4.5测温管规格mm© 60 X 5孔口管规格mm© 108X6/ © 86X6冻结孔/测温孔冻结孔总长度m355.8测温孔总长度m32.8工况需冷量410 kcal3.73预计冻土发展速度mm/d24.0向一侧发展3冻结施工3.1施工流程进出洞口冻结加固施工流程如

29、下图施工准备 I冻结孑L钻进冻结器安装,施工机房、基础冻结站安装盐水系统安装、保温 充志、融化Cacl2、试运转积极冻结严 凿洞门J一 检测盐水温度、流量、测温孔温度循环热盐水拔除冻结管 k盾构进出洞收尾撤场图3.1冻结施工流程3.2冻结孔施工1、冻结孔质量要求（1）孔位偏差不应大于50mm（2）冻结孔钻进深度应确保冻结管能下到设计深度。（3）钻孔的偏斜控制在1灿内。（4）盾构出洞垂直冻结孔排内成孔控制间距为1300mm（5） 盾构出洞垂直孔冻结第一排冻结孔距离地连墙不大于0.45m。（6）冻结管耐压不低于1.0MPa。(7) 盾构出洞垂直孔冻结管规格为 © 127X 5m低碳钢无缝

30、钢管，地面测 温管规格为© 60X 4.5mm氐碳无缝钢管；盾构进洞水平孔冻结管和测温管规 格为© 89 x 8m低碳钢无缝钢管。(8) 供液管和回液管规格为 © 48x 3.25mm氐碳钢管。左线出洞冻结区 供液管和回液管下放深度分别为 32.04m和 19.34m,右线出洞冻结区供液管和 回液管下放深度分别为29.03m和16.33m。2、施工方法与打钻设备选型垂直冻结孔采用钻进法施工。选用 XY-4型钻机1台，电机功率为11 kw, 选用BW-200/50泥浆泵1台，流量为200 l/min ，每台电机功率为14.5kw。土 层用© 200m的三翼

31、刮刀钻头或牙轮钻头钻进，硬化地面和导墙钢筋混凝土 翻边用© 200m金刚石取芯钻头钻进。水平冻结孔采用夯管法施工。选用H190型夯管锤施工，配6nT/min空压机，电机功率 37kw。3、垂直冻结孔钻进与冻结器安装(1) 按冻结孔设计位置固定钻机，用© 200m取芯钻开孔，正常钻进时 根据地层软硬情况采用三翼钻头或牙轮钻头。(2) 为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。钻进前5徒占孔时，要反 复校核钻杆垂直度，调整钻机位置，并采用减压钻进。( 3)冻结管下入钻孔内前要先配管，保证冻结管同心轴线重合，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。( 4)冻结

32、管安装完毕后 , 用木塞等封堵管口，以免异物掉进冻结管。(5 )在冻结管内下入供液管，供液管底端连接0.3m高的支架。供液管下到孔底。然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。(6)在局部冻结位置下回液管，左、右线冻结区回液管下放深度分别为 19.34m和 16.33m。4、水平冻结孔夯管法施工（1）如受端头井内梁、板等结构限制冻结孔不能按设计布置，冻结孔按放射状钻进，即孔底位置按设计确定，开孔位置向预留洞门边缘移动。（2）冻结孔施工顺序为：先施工冻结孔，再施工测温孔；先施工下部 的冻结孔，再施工上部的冻结孔。地连墙地下墙夯管锤首导轨孔口管膨胀螺丝连接板图3.2夯管示意图（3）在现场进行冻结管配管，记

33、录各节管材长度并依次编号。每节冻 结管长度应尽量长，并且必需顺直。（4）安装夯管锤导轨和夯管锤。在孔口管上连接孔口密封装置，在孔 口密封装置中插入第一节冻结管并与夯管锤连接。（5）用精密地质罗盘调整冻结管和夯管锤方位，使冻结管和夯管锤在 设计冻结孔轨迹上。（6） 压紧孔口密封装置，打开控制阀门，开始夯管。夯进前1m冻结管 时，要控制夯进速度（减小供风），反复校核冻结管方向，调整夯管锤位置，检查偏斜无问题后方可继续夯进。（7）逐节夯入冻结管。焊接冻结管时用 1m靠尺检查确保顺直，焊缝要 饱满并用角磨机打磨与管壁齐平。（8）用测杆复核夯入冻结管达到设计深度。压紧孔口密封装置，移走夯管锤。(9) 进

34、行冻结管试漏，试漏压力控制在1.01.2MPa之间。压力稳定30 分钟无变化者为试漏合格。(10) 试漏合格后，在冻结管内下入供液管。记录每节供液管的长度， 核对下入供液管长度与冻结管长度一致无误。5、测斜和试漏(1) 下好冻结管后，采用灯光测斜法测斜，并复测冻结孔深度。(2) 完成测斜后进行打压试漏。冻结管试漏压力控制在1.0 1.2MPa之 间，稳定30分钟不降者为试漏合格。6、测温孔施工地面测温孔施工方法同冻结孔，下 PV(管时，管内要灌满水，热电偶测 温线要胶带绑扎在PV(管外表面。出洞口地连墙上的小测温孔米用 © 50mr取芯钻钻进，不得钻透地下墙。 如钻孔中出水，下 &#

35、169; 48x 3mr焊接钢管作为测温管，测温管外需缠麻丝密 封，并用膨胀螺栓固定在地下墙上。测温孔 m匚口 出洞口图3.3出洞口测温孔布置图3.3冻结制冷系统安装1、冻结制冷设备选型与管路设计1)一个端头井布置一个冻结站。以下为一个冻结站的冻结系统设计。(2) 每个端头井选用YSLG16F( YSLGF3O0或TBSJ050.1型冷冻机组2套(其中1套备用)，当盐水温度为-29 C,冷却水温度30C时，其最大制冷量 为17.2 x 104kcal/h。冷冻机组电机总功率为127 kw。(3) 选用IS150-125-315盐水循环泵2台(1台备用)，流量200mVh，扬程 32m,电机功率

36、45kw。(4) 选用 IS125-100-250 冷却水循环泵 2台(1 台备用 )，流量 100 m3/h ， 扬程20m 电机总功率11kw;(5) 选用DBNL3-6型冷却塔2台，每台电机总功率3.0kw。3( 6)设盐水箱一个，容积 3.4m3。(7)盐水干管和集配液管均选用 巾159X 5mr钢管，集、配液管与羊角 连接选用 1.5" 高压胶管。( 8)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。盐水箱安装液面指示器。( 9)在配液圈与冻结器之间安装阀门，以便控制冻结器盐水流量。( 10)冻结器连接采用串并联方式，垂直冻结每组串联2个冻

37、结孔，水平冻结每组串联冻结孔累计长度为 5060m。(11) 冻结站冷却水新鲜用量为 10m3/h。(12) 选用N46冷冻机油，R22制冷剂。(13) 氯化钙溶液(盐水)比重为1.2601.265。2、冻结站布置与设备安装 站内设备主要包括配电柜、冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及清水池等。冻结站布置主要设备布置图。设备安装按设备使用说明书的 要求进行。3、管路连接、保温与测试仪表安装冻结器连接参见图3.4和图3.5。盐水和冷却水管路铺在地面管架上，法兰连接。温度计、压力表和流量 计安装要按有关规范进行。盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保 温，保温层厚度为50mm保温层的外面

38、用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管 的连接用耐高压胶管。冷冻机组的蒸发器及低温管路用软质泡沫塑料保温材料保温，盐水箱和 盐水干管用50mr厚的聚苯乙烯泡沫塑料保温。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，然后开泵循环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。盐水箱内盐水 不能太满，以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。接热水循环管路2"高压胶管冻结孔DN15闸阀6"回路盐水干管地连墙6"去路盐水干管砼衬砌说明：1、每组冻结器去回路上均安装2"球阀进推构盾p n j< ；1 1 、%出洞口图

39、3.4出洞口冻结器连接图管干水盐路去6管干水盐路回6冻结孔盾构进洞口说明：1每组冻结器去回路上 均安装2"球阀。图3.5进洞口冻结器连接图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。3.4积极冻结与凿洞门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，定时检测盐水温度、盐水流量和冻结壁扩展情况，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。要求一周内 盐水温度降至-20

40、 C以下。2、凿洞门实测测温孔温度，使冻结壁平均温度和厚度达到设计值，检查冻结壁与地连墙界面温度不高于-5 C,可破盾构出洞口地连墙钢筋混凝土。破盾构出 洞口地连墙钢筋混凝土时，并密切注意破地连墙时是否破坏冻结管，如一旦 发现冻结管漏盐水，及时关闭该冻结器，并用焊接补好漏点。3.5停冻与拔冻结管在盾构出洞时，机头靠上冻结壁并做好密封后可停止冻结，进入拔管工 序。在盾构进洞时，凿除洞门地下墙、安装好密封圈，可停止冻结进入拔管 工序。拔管方法与步骤为：(1) 安装强制解冻热水循环系统，参见图3.6。水箱帖血口热器50软管40阀门50软管Ct二=iU=； «150阀门水泵-4> H

41、127钢管:图3.4 强制解冻热水循环系统图(2) 以每12组冻结孔为一批，在冻结孔中循环热盐水。(3 )待冻结管周围冻土融化13cm时，及时用起管机或千斤顶起拔松 动冻结管。(4) 用起重机或卷扬机快速拔出已松动的冻结管。(5) 垂直冻结孔拔管后用粘土或 M5水泥砂浆封孔。水平冻结孔拔管后 冻结孔拔管后用预制 M5M1水泥砂浆圆柱封孔，水泥砂浆标号为M5M10预 制圆柱直径同冻结管，每截长度0.3m，每个冻结孔充填13截(粘土层充填1 截，砂层充填3截)(6) 预计冻结孔正常起拔力为0.15吨。冻结管的破断力约为32吨，要 求起拔力小于 5吨。（ 6）预计垂直冻结孔正常起拔力为 36吨。冻结

42、管的破断力约为 32吨， 要求起拔力小于 10吨。4临时用电设计4.1供电方案冻结施工用电由设在施工场地内的箱式变压器提供。应采用双回路独立 供电。如果不具备独立双电源进户，停电应及时通知，以便施工人员提前做 好机组停机准备，及早作好安全防护工作。根据用电量负荷计算冻结期间一个冻结站最大用电量为294kw （按两个出洞同时冻结），输电电缆采用2根YC-3X 120+2x 35m&施工用电均采用380V勺三相五线制，并采用三级配电，二级漏电保护。施工场区照明主要采 用GDX-10卤化物灯。冷冻机启动柜清水泵冷却塔冷冻机启动柜盐水泵启动箱备用图4.1临时供电系统图4.2供电系统施工及电气技

43、术要求供电系统施工应遵循施工现场临时用电安全技术规范，按以下步骤 进行：第一步：施工场区电缆沟与电缆线路敷设。第二步：进户电源配电箱的安装；第三步：施工场区各设施动力、照明安装；第四步：冷冻用电安全教育。施工时应符合以下电气技术措施要求：(1) 贯彻以预防为主，安全第一的方针，现场施工人员必须遵守工 地现场安全用电管理规定及甲方现场用电管理规定。(2) 所有电气设备的金属外壳和金属支架必须可靠明显接地；(3) 用户进点必须重复接地，切重复接地电阻W 10Q;( 4)电缆敷设使用：1) 电缆通过工作井楼梯间下放，每层楼板位置用铁丝和瓷瓶挂住固定;2) 埋设敷设电缆应事先查明地下管线分布情况;3)

44、 在过路和穿过井口出，对电缆进行保护，以防触电或电缆受到损坏。( 5)在没有查清跳闸原因前严禁在一次合闸。4.3 现场安全用电管理4.3.1 施工用电安全检查和整改( 1)现场电气工作人员必须做到电气设备安装正确、拆除彻底、维修 及时、使用安全( 2)每周一次对漏电开关做动作实验，动作失灵的及时更换，并做好 记录。( 3)工地现场配备电箱要编号，每周一次检查电箱的电气元件导线箱 体的完好程度，检查电气设备金属外壳接地是否良好，不符喝要求的及时整 改并做好记录。( 4)检查和巡视施工现场的线路有无乱拖乱接现象，电器设备是否带 病工作，接地是否可靠，电工人员每天都要检查，把违章的问题及时整改， 把

45、事故消除在萌芽状态。在电工值班上要写明当天发现问题和整改措施。( 5)做好电工的交接班工作，把当班未解决的问题做书面形式交代。4.3.2 电气管理( 1)做好当班电工的维护保养工作，以“养”为主，以“修”为辅，认真做好每日、每周、每月的维护保养方能减少故障（2）建立电气维修卡，当电气设备出现故障或有异常情况时，电工人 员在排除故障后，要及时对故障部位设卡登记，其 内容为：故障点标号、 图纸元器件标号、损坏零件型号、规格、损坏原因、处理结果。（3）故障点设卡一张，写上日期、时间和维修人姓名，便于今后的故 障分析和解决。4.3.3 安全用电（1）绝缘、屏护与安全距离符合国家及当地有关文件及规范、有

46、关电 工标准。（2）电气安全用具与装置安全用具必须根据相应电压等级，工作条件适当选用，使用完毕妥善保 管。现场电工对照有关材料标准定期检查和实验。电气安全装置实现一机一 闸、一箱一漏，均三级配电二级漏电保护装置。（3）用电设备安全措施保护电器型号、规格的选择按设备运行要求；各类开关的型号、规格选 择按其所控制的负荷种类和负荷电流；各种启动电器按相应电机的规格和运 行要求选用，由专职电工把关，执行验收制度。（4）严格执行国家城市建设环境保护部（施工现场临时用点安全技术 规范）标准，当地市供电局（压用户电器装置规程），市政管理部门及总公 司、分公司制定的各项安全标准和安全规定。（5）电器防火措施灭

47、火器半年由分公司治安保卫员检查一次；把灭火器知识作为工地安全 教育内容之一。5 管线保护5.1 冻结施工对地下管线的影响分析在盾构进出洞冻结加固施工过程中，可能引起地层沉降和影响地下管线 安全的施工作业主要有以下几个方面。（1）垂直冻结孔施工：钻孔位置碰到地下管线，可能损坏管线。或钻 孔泥浆进入雨水管等沟槽，将其堵塞。（2）水平冻结孔施工：钻孔过程中造成水土流失，从而引起地层沉降 和上访管线变形损坏。（3）地层冻结：当管线在冻结区内时，可使管线冷缩变形，但一般不 会损坏，但当水管内的水不流动时，可使管内水冻结，引起堵管和管子冻 裂。（4）冻胀融沉：由于土层冻胀可引起地下管线变形，但根据工程实

48、践，地层冻胀隆起一般不会很大而损害地下管线。地层融沉引起的地层沉降 一般也不会超过30mm但当与其它因素共同作用后，或管线的变形能力较差 时，也会引起地下管线损坏。（5）初期地层沉降：在工作井施工过程中，一般都会引起周围地层沉 降，从而使地下管线处于受力状态。（6）盾构进出洞：在盾构进出洞过程中，由于盾构机头正面土压力往 往要远小于原始土压力，从而引起水土损失和地层沉降，这是引起盾构进出 盾构进出洞口附近地层严重沉降的主要原因。此外，如地层为砂性透水地 层，盾构进出洞口往往存在不同程度的漏水漏砂情况，这也引起地层的严重 沉降的重要原因。5.2 冻结施工技术措施根据本工程特点，在冻结施工方案制定

49、中主要采取以下地下管线保护技术措施（1）垂直冻结孔施工时要避开管线位置。必要时移动冻结孔开孔位 置，用斜孔钻进的方法使钻孔距离管线不小于 0.5m。（2）当钻孔不能避开地下管下时，或不能确定地下管线是否碰到钻孔 时，要挖出地下管线并对其进行必要的防护，确保钻孔施工不会损坏管线。（3）随时检查地下管线沟槽是否进泥浆，如泥浆进入了管线沟槽，应 及时排除清洗。（4）水平冻结孔采用二次开孔工艺开孔，并采用夯管法安装冻结管， 确保冻结孔施工过程中不发生水土流失。（5）安装好水平冻结管后，冻结管与孔口管之间用机械式止水装置止 水。（6）一旦在水平冻结孔施工过程发生了水土流失，立即在地层浅部孔 进行注浆补偿

50、。注浆量为土体流失量的 11.2 倍。注浆方法与技术参数见跟 踪注浆。（7）对冻结区内的水管，要挖出并进行保温，防止水管冻坏。（8）在进洞口水平冻结施工中，加大外圈孔冻结深度，待盾构机头进 入冻结圆筒后再凿除地连墙和拔除洞口内的冻结管。（9）要确保洞圈止水装置可靠有效。并应尽量不减小或增大盾构正面 土压力。（10）盾构进出洞后要及时对管片后进行充填注浆。（11）跟踪注浆：根据实测地层沉降情况进行跟踪注浆。1）注浆方法：利用在内衬墙上的预埋注浆孔注浆和利用隧道管片的增 设注浆孔注浆。2）注浆范围：冻结施工影响区。3）注浆深度：为地面或管线以下3m至洞口之上2m4）注浆孔布置：按孔间距 1.02.

51、0m 布置，根据地层沉降情况采取跳孔 注浆。5）浆液材料：水泥水玻璃双液浆。配比为：水泥和水玻璃的溶液体积比为：1:1，其中水泥浆水灰比为：1: 1。水玻璃溶液采用B35B40水玻 璃加12倍体积的水稀释。水泥采用 PO.32.5普通硅酸盐水泥。浆液凝胶时 间为45180s。6）注浆量：加固体积的 15%20%，每米注浆孔注入浆液为 150200l 。盾 构出洞冻结区注浆量为左线 228.2m3，右线206.7m3，单个盾构进洞冻结区注 浆量为 39.1 m3。5.3 施工监测（1 ）委托专业单位按照有关测量规范编制监测方案，对施工影响范围 内的管线进行沉降监测。（2）弄清地层及管线的初始沉降量，按有关测量规范确定本次地层及 管线沉降的报警值。（3）对地面、深沉地层和重要管线沉降进行定期监测，一般情况下为 每天一次。在以下情况下应加大测量频度：在盾构进出洞过程中；当地层及 管线沉降有明线加速沉降趋势或接近警戒值；钻孔及其它原因引起了明显的 水土流失。（4）及时将监测结果报送总包方、项目监理及其他现场施工管理部 门。5.4 其它管线保护措施（1 ）实行公用管线保护责任制，项目经理为本工程公用管线保护的责 任人。（2）在开工前，认真阅读甲方提供的地下管线资