垂直冷冻施工技术

1、总体施工姐织布KM划3-2-8垂直冷冻施工技术1前言1.1冻结法概述1.1.1冻结法冻结法是利用人工制冷技术，在地下开挖体周阖需加固的含水软弱地层中钻孔铺管，安装冷冻 器，然后利用制冷压缩机提供冷气，通过低温盐水在冻结器中循环，带走地层热量，使地层中的水 结冰，将天然岩土变成冻上，形成完整、密闭、高强度的临时加固体，从而达到加固地层、隔绝地 下水与地下工程联系的目的。然后，在冻结体的保护下进行地下工程的开挖施工，待村砌支护完成 后，冻结地层逐步解冻，最终恢复到原始状态。1丄2地层冻结技术的特点同其它土体加固方法相比，冻结法具有以下优点：Is冻结加固使土体中的大部分水分结冰，提高了上的强度，而且

2、强度均匀。2、整体支护性能好，冻结帷幕形成后，冻结帷幕内不会存在任何缝隙，是一个完整的支护体： 封水效果好，可保证开挖工作而在无水条件下作业。3、能适应不同的地质条件，冻结深度不受限制，而注浆、地下连续墙等方法对地质条件的适应 能力差，而且其加固深度有一左的限制。4、适应各种结构形状地下工程的施工。冻结加固体的形状、大小，可以根据需要灵活设计。5、环保型工法。由于冻结法是一种临时措施，所冻地层最终要恢复到原始状况，因而能够保护 城市地层地质结构和地下水不受污染。6、施工方便，简单，经济上合理。国外的工程实例表明，冻结工程成本与其它施工(如注浆和 旋喷)处于相同的数量级，而且随着加固深度的加大，

3、冻结工法的经济性越来越来明显。基于以上优点，冻结法在城市地下工程越来越受到重视，已经被广泛应用于地基基础工程、城 市地铁、隧道工程、水利工程等市政工程中。1.2冻结法的适用条件根据相关资料及建井工程手册规泄，冻结法主要适用于含水量超过10%，地下水速度不大 j- lOm/d的软弱闱岩隧逍预加固工程中，遇有流砂、淤泥、卵石、砂砾等含水不稳是冲击层或裂隙 中含水的岩层时都可采用。目前冻结法在城市隧道工程中主要应用于：:L盾构法隧逍施工中，盾构进出洞上体加固。盾构进出洞时，承受着工作井附近土体产生的巨大 地压和水压，可能导致涌水和上体坍塌。目前常用旋喷技术和注浆法加固土体，效果不够理想，常 遇到注浆

4、不均匀和盾构刀盘切削浆液结石体等困难，而冻结技术能有效地解决这些问题。2盾构法隧道施工中，地下或海底对接时土体加固。近年来，世界上许多国家的盾构隧道采用对 头掘进，以缩短工期，除采用立井对接方式外，还采用不开凿立井而在地下或海底直接对接。3城市地铁泵房、旁通道和急转弯部分根据地铁设计要求，间距ikm左右需在并排隧道间设立 泵站。地下工程经常遇到旁通道和急转弯部分，因其施工距离短、形状不规整，采用盾构施工困难, 且经济上不合理，各国常采用冻结法对周鬧土层加固，然后用矿山法掘进。4建筑基坑加固。基坑冻结加固具有加固体均匀，强度高，阻水性好，加固深度大等优点，因而, 采用冻结技术加固基坑越来越受到重

5、视。5地下工程涌水、坍塌事故的抢险修复。6地下隧逍交叉处施工。1.3冻结法的发展历史人工地层冻结技术超源于天然冻结现象，在土木工程中的应用是随19世纪制冷机械设备的发展 开始的。冻结法的第一次应用是1862年在南威尔.(South Wales)的一个矿山竖井施工中，使用人工地层 冻结技术加固基坑。该竖井穿越了含水地层，采用由SiebeGorman有限公司提供的乙陋制冷设备冷 却盐水，盐水在埋设于地层中的冻结管路系统里循环。早期冻结法主要应用于采矿行业。1880年， 徳国的F.H.Poetch首先提出冻结法原理，并应用于煤矿开凿立井，1883年.F.H.Poetell在Schneidlingen

6、 开发煤矿，采用冻结法施工深103m的立井，并以此获得徳国人工地层冻结法凿井专利。此后，该 技术广泛应用于$国地下工程建设中1885年在比利时，1888年，在美国Michigan. 1892年在法 国，1896年在奥地利，1900年在荷兰相继应用了冻结法。在这些工程中，开始仅冻结岩石顶部以上 的表层饱和含水层，以使竖井达到下部的矿床。冻结法初期应用得最多的领域是矿山工程，随着技术的成熟，逐步引入至城市隧道工程中。1886 年瑞典一个长24m的人行隧逍采用冻结法施工。1906年法国把冻结法应用于横穿河底地铁工程中。 前苏联在70年代前，采用冻结法构筑了 70个地铁斜井隧道。同矿山垂直孔冻结法相比

7、，水平冻结 或斜孔冻结的难度更大。瑞士苏黎i； Milachounck公路隧道一段断而达146m宽度达15m.用每冻 结段长度达35m共10段构筑了总长度达350m的隧道。80年代中期维也纳一段双轨地下隧逍，水 平冻结长度64m,采用相向钻35m水平冻结孔的方法安全建成。德国杜塞尔道夫一个的隧道 单向钻冻结孔的方法进行了水平冻结。日本1962年首次在大阪市应用冻结法安全建成一个过河隧 道，至今大约有340多项冻结工程，主要用于隧逍、地铁、污水道工程等困难和特殊条件下的各类 工程，其中最大的一项工程是80年代建设的东京地铁10号线和M号线冻结工程，在日本桥川河下 施工，其冻结改良上体达37000

8、m水平冻结长度47m,共计水平冻结管总长度达13750mo大阪交 通局在该市地铁5号线工程中，也采用了冻结法确保盾构顺利出洞：日本东京湾隧道施工期间，川 崎、木更津人工岛及浮岛八个盾构出洞工程都成功使用了冻结法，该隧道已于1998顺利通车。我国于1955年开始应用冻结法凿井技术，迄今，应用冻结法共建造立井450多个，累汁冻结长 度70km送多，冻结法凿井所通过的第四纪地层最厚为383.1m(山东全桥煤矿副井)：穿过最厚表土 层374.5m,最大冻结深度435m(河南永夏矿区陈四楼矿副井)；最大成井净直径8m：冻结深度超过 300rn的立井有50多个，其规模仅次于原苏联。1998年在北京地铁国贸

9、站隧道进行的45m水平冻 结加固的成功标志我国水平地层冻结施工进入城市地下工程的一个新阶段；1998年上海地铁2号线 5个区间联络通逍中有4个采用冻结法施工；2000年广州地铁1号线纪越区间过清泉街断层采用水 平冻结，隧道长距离64m冻结取得成功，之后南京、深圳等地铁旁通道也相继使用了地层冻结法。 地层冻结技术已全面进入我国城市地下工程领域。2冻结设计2.1确定冻结类型和冻结方法按制冷原理，冻结法采用的冻结方式一般可分为直接冻结方式(直接冻结法)和间接冻结方式 (间接冻结法)两类。直接冻结方式一般靠低温液化气直接制冷，主要采用液氮冻结技术。液氮在常压下沸点为 -195.8r,气化潜热197.6

10、KJ/kg,其理化性质稳定，是一种良好的制冷工质，和传统盐水一氨循环制 冷相比，液氮冻结具有系统简单、低温、快速、高强等特点。目前使用的液氮温度通常在-196*0. 经工厂加工后用储罐车将其运送到工地，并输入预先埋设在地层中的冻结管内，液氮在气化过程中 大量吸收热量，使冻结管周困的地层冻结，经气化后的氮气逸入大气层后可自由扩散，浓度迅速降 低。这类冻结方式由于直接冻结速度快，往往用于局部上体冻结或工程抢险中：同时由于其所需费 用相对较高，目前仅用于处理规格较小的危急工程。间接冻结方式又称盐水常规冻结法。采用这类冻结方式地面需建冷冻站，其内设有压缩调节制 冷装置和输送泵，用氨、氟利昂等制冷剂通过

11、制冷压缩机循环压缩制冷，使低温制冷剂与作为冷媒 剂的盐水溶液进行热交换，将盐水冷却到-30*C-20r.输送到埋设在土层中的冻结管中然后回到冷 冻站，经重新冷却后再输入冻结管，形成循环流动。冷却盐水在循环不息的流动过程中产生热交换, 带走冻结管周围上体的热量，直至土体冻结，达到加固和稳楚土体、封闭地下水的目的使冻结管周 围的上层逐渐冻结，现形成冻土圆柱体，然后连成冻上帷幕，并达到设计规是的厚度和强度。盐水 冻结法的费用一般较直接冻结法便宜，常用于冻土量大、施工期较长的工程。由于成本低，形成冻 结帷幕均匀易于控制，已被工程界广泛采用。2.2冻结参数的设计冻结参数的设计包括冻结帷幕平均温度和厚度、

12、冻结孔布置、积极冻结期时间、盐水温度等。2.2.1基本冻结参数盐水温度：积极期：-28OC-25°C：维护期：-22°C-2(rC：冻结帷幕平均温度：-8OC；冻结孔偏斜要求在045%以内，最大孔间距中部1.6m,边部l.lE冻结管选用a>127X4.5mm无缝钢管。2.2.2冻结惟幕厚度对于城市地下工程冻结方案设计而言，可采用如下步骤和方法来确楚冻结帷幕的计算厚度。 垂直冷冻中，冻结帷幕厚度主要受地而荷载和埋深的彫响，地压是确定冻结帷幕耳度的主要 考虑因素。通过il算求得冻结帷幕处最大地压。 根据地下工程埋深不同，结合现有施工经验和工程类比，初选一个合适的冻结帷幕平

13、均温度 值。通常埋深小于200rn时，平均温度选-7-8°C；当深度大于20()m时，且深部有厚层粘土层时， 通常选用较低的平均温度，常用-i(rc的平均温度。根据选是的平均温度和试验资料或有关经验公式, 求得砂土层及一些粘上层的计算强度值。 冻结帷幕厚度的初步计算：。一般而言，水平冻结工程冻结帷幕厚度取值更多依赖于类似工程 经验，但也可根据选的控制砂层深度、地压大小、该处的荒径大小和上层的强度指标，用拉麦公 式求出冻结帷幕的初选厚度作为参考：(2-1)式中：E一一冻结帷幕计算厚度，cm：R一简掘进荒半径，cmP汁算层位的地压，PaK一一系数，CTJ一一冻土的允许抗压强度，Oj-般取

14、用瞬时单轴抗斥强度的1/2.5-15：砂上取小值时, 粘上取大值(2-2)<7冻上瞬时极限抗压强度;加。一安全系数当冲积层较厚，地压值较大时，按多姆克公式计算。(2-3)式中：B、C 一一系数，用第三强度理论时B=029 C=23：用第四强度理论时B=056, C = 133 平均温度核算。冻结帷幕的平均温度是确定冻结帷幕强度和稳楚性的基本参数之一。从工程应用出发，一般取 最大地压水平的冻结孔间距处的主、界而冻结帷幕平均温度的平均值作为冻结帷幕设计核算的依据, 可参考煤矿系统相应的经验公式(如式24)。冻结帷幕平均温度能否达到按中选用的平均温度值。7 = 7；1.135-0.3527/-

15、0.7851 /姬 +0.266Q-0.466 +"”(2-4)式中：T冻结帷幕有效厚度中的平均温度:T,一一盐水温度，r：/一一冻结孔间距，m：E冻结帷幕厚度，m：7经验系数，/=0.25-03；一一il 算水平的井帮温度根据要求或经验给出。上述计算是针对砂层进行的。用上述方法得到的冻结帷幕厚度和实际施工可能有一圧偏差，可 在施工中进一步调整。2.2.3冻结孔布置15（1）总体坎布及规划冻结孔的间距和偏斜率是影响冻结孔布宜圈宜径的主要因素。开孔间距直接影响冻结孔的数量, 终孔间距直接影响冻结帷幕的形成时间及其平均温度。冻结孔布宜圈直径(2-5)D = q+l2T + 2 兀式中：D

16、_冻结孔布置圈直径，rm0立井开挖直径，m：T冻结帷幕厚度，m /钻孔偏斜率，一般取03%05%：L一一最大地压层位的冻结的水平长度，m冻结孔数量:(2-6)式中："一一冻结孔讣算个数:D一一冻结孔布置圈直径，m：冻结孔开孔间距，m；立井冻结工程中，冻结孔开孔间距一般为1l3nu确左冻结孔数量后，进一步核算冻结孔开孔间距(2-7)2.2.4积极冻结期时间积极冻结期是描冷冻站投入正式运转后，在报大地压水平的冻结管最大间距处，冻结帷幕扩展 到设计厚度和强度的时间。积极冻结期时间主要与冻结孔的间距、盐水温度、土层性质、冻结管直 径、地表温度等有关。(2-8)根据已有的冻土扩展速度推算冻结时

17、间参考经验公式如式（2-8）。V(2-9)式中：T一一积极冻结期的推算天数，dR要求冻结圈的扩展半径，mm：V一一在估算冻结时间内的冻土的平均扩展速度，mm/d：最大地压处的冻结孔的最大间距，m；T一一冻结帷幕的厚度，m。2.2.5冷冻系统 制冷设备我国冻结施工所采用的制冷压缩机主要有活塞式和螺杆式两种，其中，螺杆式是回转式压缩机 的一种，它只有旋转运动部件，没有往复运动部件，动平衡性好，性能稳定，制冷量大，可持续时 间长。冻结法一般采用串联双级压缩制冷。串联双级压缩制冷较单级压缩制冷具有以下优点：采用二 次压缩和中站冷却，降低了压缩机的压缩比和排气温度，从而降低由于余隙容积、气缸壁与压气之

18、间的热交换、泄漏所造成的容积损失，从而提高了压缩机的容积效率，消耗于压缩机的功减少。当 冷却水温度过高，造成冷凝压力与蒸发压力之比8时，压缩机供给效率减小，制冷能力降低，采 用单级压缩制冷是不经济的：当冷却水温度超过25C时，单级压缩制冷的排气温度高达13CrC以上, 压缩机不能正常运转，盐水温度难以下降，影响冻结。而采用串联双级压缩制冷可以改善压缩机运 转条件，提高制冷效果。当受到冷冻设备限制或冻结初期及维护冻结期要求的盐水温度较高时，可 考虑单级压缩机制冷，但冷却水不应超过25C。 盐水系统氯化镁或传统冷却剂采用盐水，一般是比重为1.24-1.28的氯化钙水溶液，也可采用氯化钠、 氯化锂溶

19、液，盐水的结晶点必须比用于地层冻结的极限温度至少低5匸。溶液体积根据冻结管、盐水1：管、集配液圈、蒸发器的盐水箱容积确宦。V=v,+V,+V3式中：V一氯化钙溶液总体积，n?；V,一一盐水J；皆、集配液圈总容积，m3：匕一一盐水箱总容积，固体氯化钙的需有量配制G = 1.2p式中：G一一固体氯化钙的需用量，kg：g单方溶液中固体氯化钙的含量，kg/rr?：V 一一氯化钙溶液总体积，n?：P 一一固体氯化钙纯度：一般无水氯化钙取96%,晶体氯化钙取70%。 冷却水系统(2-10)(2-11)如果冷却冷却水的温度和量与冷冻站的正常运转、圧缩机的制冷效率、盐水温度有宜接关系。 水温度高或水量不足，导

20、致压缩机的排出温度、压力过高，使操作维护困难，制冷效率低，同时, 盐水温度达不到设计要求，势必延长冻结时间，冻上强度低，降低施工安全性。冷却水的需用量(2-12)W = W| +W,(2-13)(2-14)式中.W冷冻站总需用水量，mVh一冷凝器需水量 mVh巴一一冷冻机的冷却水套需水量，mVhQ,一一冷凝器总热负荷，近似il算时可取冷冻站制冷能力的1.25倍f 一一冷凝器进、出口水的温差，一般取35°Cn-冷冻机台数W 单台冷冻机的冷却水套需水量3垂直冷冻施工冻结法施工技术的主要工序：钻孔一冻结器铺设f冷冻系统安装一冻结制冷f隧道开挖和衬砌。3.1冻结孔成孔应根据施工设il规;的孔

21、位、孔径和孔深钻孔。冻结孔一般布苣在以竖井井筒中心为圆心的圆 周上，其直径由井筒直径、冻结深度和冻结帷幕设il厚度等确定。钻孔直径应比冻结管外径大Wmm。 钻孔深度应比冻结皆深度深0.5m以上。钻孔垂直度应满足以下要求：（1）在冲击层中偏斜率不超过0.3%,且在最终成孔后冻结管管底间距不超过3m：（2）在分化带及含水基岩中偏斜率不超过0.5%,且冻结管管底间距不大于5rn：（3）钻孔过程中应经常测斜，偏斜值超过规怎时，应及时纠正：冻结管管底最大间距超过规定 时，应进行补孔，成孔后应对不同水平而绘制偏斜平面图。3-1-1钻机浅埋隧逍冻结孔要求钻机尺寸小、占用空间小，并且钻机操作要方便，重量要轻，

22、移动要灵活, 扭矩和推力要尽呈大。冻结施工钻孔可采用改进后的坑道钻机，也可采用XQ-100型地质钻机，斜孔 可采用斜孔地质钻机成孔。312钻头和钻具冻结孔钻进一般采取跟管钻进，一边钻孔一边铺设冻结管，即采用将冻结管兼做钻杆的工艺方 法.钻孔完毕后，钻杆留在钻孔内作为冻结管，这样可防止发生钻孔塌孔。跟管钻进要求钻头和钻杆连接部位密封，确保在钻进过程中钻杆内的泥浆通畅，达到泥浆护壁 的目的。待钻孔完成后，对钻杆进行加压试漏，测试合格后作为冻结管使用。用作冻结皆的钻管需注意以下方而：（1）用作冻结管的无缝钢管，壁厚应不小于4mm.管子外径宜为127mm159mm：（2）冻结管使用前应做耐压实验，如复

23、用旧管，应全部通过检査予以鉴立：如采用新管，可按 比例抽査，实验压力7MPa，无漫漏现象为合格：（3）冻结管使用前应除绣：（4）冻结管管端可采用加厚的锥形丝扣管箍或焊接管箍连接：（5）冻结管底部应设有密封挡板，并焊有由钢板卷成的底锥，制成后应进行耐压实验，实验压 力也为7MPa：（6）冻结管送入冻结孔就位后，使用前应先进行检漏试验。实验压力取为全冻结管盐水与淸水 柱压力差及盐水泵工作压力之和的2倍，30min后如圧力下降不超过0.05MPa,再延续ISmin压力 可保持不变者为合格。3.1.3钻进毎孔开钻前对钻机进行稳平找正，使起吊天轮与回转通孔及孔位点三点一线，并对钻机不带负 荷试运转三分钟

24、，对汕路及浆液循环系统，进行详细检査是否畅通。泥浆系统是导向孔钻进过程中的又一关键环节，泥浆作为冷却钻头、悬浮钻J宦的流动体，以膨 润土及外加剂为原料按一定比例搅拌而成，不同地层对泥浆粘度有不同要求，采用马氏漏斗粘度进 行测定，膨润土泥浆适宜环境PH值控制在8.510：粘上层中粘上有一泄自稳能力，膨润土泥浆粘 度在30秒左右，粉细砂层中采用进口易钻膨润土外加少量聚合物，马氏漏斗粘度控制在40秒左右。 施工中如发现漏浆，粘度应适当加大。泥浆泵量和泵压均应根据钻孔穿越的地层情况和钻孔的偏斜 情况适时进行调整，以达到控制钻孔偏斜、泥浆护壁、防止塌孔的目的。开钻时为确保钻孔垂直度，探明地下是否有管线及

25、障碍物，前5m应轻压慢转，然后调整地层 所需要的钻压及转速。钻孔一径一次到底，钻孔深度不能小于设计深度，也不能大于0.5m.钻孔到底后如不漏浆停钻 冲孔3分钟，减少孔底沉渣、保证冻结管下放深度。钻孔完成后即时将冻结孔内灌满清水试压验收，初试压力l.OMPa,前5分钟降压值不大于 O.OSMPa.再持续25分钟不降压为合格。3.1.4测斜钻孔过程中应经常测斜，偏斜值超过规宦时，应及时纠正：冻结管管底最大间距超过规宦时， 应进行补孔，成孔后应对不同水平面绘制偏斜平而图。开孔测斜：在完成井口管钻进后进行的测斜，用于防止因井口管偏斜导致下部钻孔大量偏斜、 井口管深度一般为10m-15m.偏斜率应控制在

26、0.05%以内：段距测斜：在钻进过程中要经常进行的测斜，一般毎钻进10m20m测斜一次：宦点测斜：在容易发生侧務的钻孔区段上进行的测斜，用于监测地层或钻孔直径发生改变时钻 孔的垂宜度；终孔测斜：钻孔达到一立深度后，在插入冻结管以前，对整个钻孔进行一次测斜，一般每10m- 20m测一点：15总体施工姐织布KM划目前可供采用的测斜设备有带有立点器经纬仪的灯光测斜仪和陀螺测斜仪。3.1.5钻孔偏斜控制钻孔偏斜的原因很多，大致分两类：客观原因，即地层软硬不均，倾角不同，地层中存在裂隙、空洞或薄弱带。主观原因，即操作技术不正确、导向管安装不正、钻孔角度设左不准确、钻压太大、泥浆质 量不好等。钻孔偏斜控制

27、主要包括防偏和纠偏两个方面。水平冻结钻孔通过安设在孔口的导向装置和在钻 孔过程中调整钻机位置、角度和钻孔工艺来控制钻孔偏斜。3.2冻结器的铺设冻结孔成孔后就可及时安装冻结管，冻结管可采用<I>127X4.5mm无缝钢管，地面制冷供液管道 按单排冻结孔串联，然后再采用并联方式，主供液管可采用聚乙烯塑料软管，也可采用a>159X5mm 无缝钢管，回液管亦采用同样方式反向设置。制冷供液管道的安装时须确保供液管道的密封性和隔 热性。3.3冷冻系统安装3.3.1冷冻站位置的选择在浅埋隧逍冻结施工中，冷冻站设在地下或是地而均可。冷冻站设在地下，由于靠近工作面， 冷量损耗低，管路和保温工程

28、量小，便于集中管理，而且噪音对地而环境彫响小，但供电线路损耗 大。相反，冷冻站设在地面，如果冻结施工现场出现问题，则不便于及时采取解决的措施。3.3.2冷冻系统的安装和调试冷冻系统安装包括冷冻机组、盐水打淸水系统、供电与控制线路的安装等，通过冷冻系统的整 体调试，使冷冻系统的徉种设备达到正常运转所要求的指标。冷冻系统安装过程需注意以下方面：（1）冷冻站房屋宜用防火材料建造，室内应通风良好，并有防火防毒安全设施及避雷装置；（2）冷却水取水井必须设在冻结井地卜水流的上方，与冻结井的距离应大于抽水影响半径，冻 结过程中影响冻结的所有水井均应停止使用：（3）盐水管路安装完毕后应试通水：（4）地表环形冷

29、冻沟槽（供冻结管出露用）净高以1.82.0rn为宜，底部应在地下水位以上， 并有排水设施沟槽顶部有保暧和防水设施；（5）低温系统应隔热防潮，正常情况下，冷量损失不得超过冷冻站工作制冷能力的20%：3.4冻结制冷冻结帷幕厚度是依据设让冻结帷幕的平均温度来判左的，进而可指导隧道是否达到开挖条件， 而冻结帷幕的平均温度可以相邻单圈冻结孔的单圈冻结帷幕的温度场交圈处的温度来反应。根据工程具体情况布置相应数量的测温孔，在冻结管内分不同的高度，按地层岩石的分界面分 别设直测温点，测温可采用SY-2型测温仪和PN结半导体温度传感器来量测。冻结施工期间对整个冻结帷幕的温度发展进行监测，用以修正冻结制冷的1种施

30、工参数。形成冻土帷幕的时期称为积极冻结期，这一时期开始时系统正式启用，冷却盐水开始循环流动。 应注意使盐水温度尽可能低，并昼夜不停的送入冻结管，以便在最短时间内形成厚度和强度达到规 宦要求的冻上帷幕。在冻结期内应加强观测，满足下列要求后可进行井筒试挖：（1）水文观测孔内的水位已经有规律上升并且有水冒出来：（2）测温孔内的温度已经明显下降，并且已满足设计要求：（3）按冻结速度及平均温度推算，地层冻结帷幕厚度和强度已经满足设il要求：维护冻结期冻土帷幕形成后，在维护冻结期内仍需对系统供给冷量，使冻结帷幕厚度和强度在 竖井施工期间始终满足设il要求。3.5隧道开挖和支护冻结帷幕是否形成、能否开挖要根

31、据测温孔的温度资料，去回路盐水温度状况等来综合判立。 对于冻结工程而言，冻结帷幕的平均温度达到设il温度，同时去回路盐水温差变化较为稳楚时，即 可以开挖。同时开挖过程中，还须加强测温孔的温度监测和去回路盐水的温度监测，并以此来安排 隧道掘进的循环进尺和掘进速度以及维护冻结期的时间。3.5.1隧道开挖冻结达到开挖条件后，即可以开始隧道内掘进施工，隧道开挖依然采用短台阶法施工，台阶长 度控制在57ni,开挖循环进尺1.0m,初期支护在开挖出越完成后立即进行，开挖暴露时间控制在 12小时内。岩石部分仍采用微差控制爆破开挖，与正常区间隧道开挖相比，只是调整了装药量和炮 孔深度。3.5.2初期支护的结构

32、形式目前，在栈埋隧道施工中往往采用复合式支护结构。初期支护结构形式：钢拱架+钢筋网+喷射 混凝土。厚度在200-300mm.混凝土标号为C20。钢筋格栅与冻结体之间填充密实，不留空隙。在冻结段施工期间，喷混凝土宜采用湿喷混凝土施工，混凝土是在地而拌合，拌合后的混凝土 成品温度平均为4or.而冻结法施工段的掌子面平均温度为04°C,气温较低，需要解决混凝土在 较高温度下拌合，较低温度下使用的问题，同时还需避免由于冻结低温而产生的温度应力引起的混 凝土开裂的问题。针对这些问题，现场需要对混凝上的配比选择进行对比试验，可采取如下措施：（1）增加水泥用量，以提高混凝土的强度保证率；（2）掺入

33、防冻剂，以提高混凝上的强度保证率：（3）选用能适合较低温度环境的速凝剂。混凝上的配比如下表所示：表防冻混凝土配合比水 灰比配合比含 砂率塌落度8604速凝剂FDN-KD防冻剂（）0.41:1,75:1.6252184,0253.6施工监测3.6.1冷冻系统监测 去回路盐水温差监测根据去回路的盐水温差，可判断冻结体的发展情况。 去回路盐水流量监测观察冻结系统盐水循环情况，应在去回路盐水干管、供液管处安装流S计。15(1)总休tt工坎布«及划3.6.2地层温度监测冻结过程中应楚时1人监测测温孔内不同位置的温度，根据测温结果，讣算冻结峰而的发展位 置，预测冻结体的扩展情况。3.6.3变形监

34、测为了全而掌握水平冻结过程中隧逍暗挖施工的地层变化情况，应在原有施工监测的基础上加密 测点和观测次数，监测项目包括地面升降以及拱顶与拱脚变位。在冻结施工区域应设置一立数量的沉降观测点，以显示冻结期间冻胀引起的地面隆起、隧道开 挖时涨沉交替，停止冻结后的融沉。此外，如果冻结工程周边有重要建筑物，也应在建筑物附近设置沉降观测点，并需在冻结施工 前开始观测，以确保建筑物的安全。3.7冻涨融沉的控制措施上层冻涨主要是土层中的水结冰膨胀引起，影响冻胀因素除含水量多少外，还与冻土压力大小、 冻结速度快慢、冻结温度高低、冻土中水量补给状况等因素相关。冻上的融沉是相对冻涨产生的， 因为冻土融化后，土中水份因自

35、重作用渐小，融土在压力及土颗粒自重作用下，圧缩体积引起融沉。 所采取的主要控制措施如下：（1）加强冻结帷幕温度、厚度监测，及时调节冻结盐水温度和冻结时间，并 尽可能采用间隔制冷措施；（2）加快盐水降温速度，加大盐水流量，以利加快冻土发展进度，减少冻土 的水份迁務，即减少冻涨；（3）在隧道开挖过程中，根据揭露地层情况在软上、粘土中预埋或预留注浆 孑L，在冻结壁融化时，视融沉发展情况及时跟踪压密注浆控制融沉：（4）在地而和开挖隧道断而内布设测点，跟踪监测地而及冻结帷幕井帮的位 移情况，及时分析，及时处理，视情况可采取液氮冻结补强，卸压或注浆等措施控制 位移，以减少冻涨和融沉对工程施工和周用环境的影

36、响；（5）冻结停冻后及时回收供液管和冻结管，用比重1.6-1.7的水泥浆充填。4劳动力组织4.1主要管理人员表41主要管理人员表职务人数备注项目负责人1项目总工程师1钻孔项目副经理1冻结项目副经理1专业技术丄程师2可根据任务调整4.2施工劳动人员配置冻结施工时，工种及人数配置见表4-2。表42主要施工人员表E种人数备注打钻丄40可根据任务调整电焊工4可根据任务调整冻安丄20可根据任务调整机修工2可根据任务调整电工2可根据任务调整辅助丄5可根据任务调整5机具设备配置5A钻孔机具设备及附属设备的选型与配置表5-1钻孔设备表名称型号或规格数量运行容fi钻孔钻机MK-51台30kW泥浆泵1台10激光测

37、距仪1台5.2制冷设备的选型与配置农5-2制冷设备表名称型号或规恪数 fi运行容虽冻结冷冻机组YSLGF3001台218 kW清水泵IS125-100-2502台18,5 kW盐水泵200S42A2台22 kW冷却塔ND8L3-5002台8盐水箱5讨1台6质量控制要点6.1钻孔施工的质S控制要点 泄位准确，按照测量组现场的放样进行施工。 保证精度，一般控制在0.3%以内。 保证设il深度。6.2冻结实施阶段的质量控制要点 保证在积极冻结期内在规定的时间内达到土体的冻结015(1)总体工3布S及规划 加强监测，判断冻结体的发展情况，并根据监测结构及时调整冻结参数。7安全注意事项7.1施工现场的安

38、全措施 制度和实施安全生产责任制，建立健全各项规章制度，并严格执行。 建立安全生产保证体系，管理有力，保障运行。 组织工程项目施工的安全教育和技术培训，特殊工种作业人员必须持证上岗，并进行开工前 技术考核。 建立安全检查制度，实行安全生产奖惩制，消除事故隐患，引导职工齐抓共管，提高其安全 生产的积极性。 编制和呈报安全计划、安全技术方案和安全描施，做到组织、制度、措施之落实。 设备使用期间要加强维修和保养，保证设备完好率和使用率及安全运行。 施工现场临时用电要有施工组织设汁和方案，健全安全用电管理制度和安全技术档案。 加大安全投入、安全警示牌醒目，安全设备完备，满足安全生产需要。7.2施工机械

39、的安全措施 钻机、泵及冷冻设备管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路完好后，方准施工。 时检査种机具以及机电设备的安全可靠性，发现隐患及时处理。 检修必须在配电处，检修处设置检修停用警示标志。7.3施工用电的安全技术措施 施工现场必须采用“三相五线制” TN-S系统布线，两级漏电保护，三级配电措施。做好过电 流保护、PE保护和漏电保护。 全部用电设备必须执行“一机一闸一漏一箱”制。 电工必须持证上岗，禁止无证操作。 发现用电事故隐患，须及时向上级领导汇报，按“三（立人、左时间、定整改措施）原 则，由用电专业人员整改落实。 统一布设线路，杜绝私拉乱接现象。©工作中经常巡査工地，检査电源线路、照明、电器开关及设备运行情况，发现隐患立即排除。 电工进行操作时，必须切断电源，严禁带电作业，并设置警示标,志。 操作高压电气设备主回路时，必须带绝缘手套，穿电工绝缘靴，并站在绝缘板上。8工程