旁通道冻结法技术规程 条文说明

1、1.总则1.0.1本条文指出了制定本规程的目的和依据。在执行本规程时，必须掌握这个指导原则。1.0.2 本条文规定本规程的适用范围是上海地铁隧道建设中应用冻 结法技术施工的旁通道工程。本规程所述冻结制冷方法是指以氯化钙 盐水为冷媒剂的间接制冷方法。1.0.3 冻结法施工遇到的地质、水文地质条件复杂；施工工序多， 施工工序之间的联系密切，既应根据地质，水文地质资料、周边环境， 合理设计，做到施工工序密切配合，冻结孔施工为地层冻结服务，冻 结为掘砌服务，又应做到掘砌与冻结的密切配合，衬砌满足地铁隧道 使用要求。做到应因地制宜、因时制宜、合理设计、精心施工、严格 监控。1.0.4 地层冻结技术应用广

2、泛，不仅广泛应用与地铁隧道建设中的 旁通道工程，还可应用于地铁隧道建设中的端头井及建筑基坑等工 程，这些工程可根据自身的特征，参照执行本规程。1.0.5 旁通道冻结法施工，除应符合本规程的规定外，尚应符合旁 通道冻结法施工相关的混凝土结构、地质勘探工程、制冷工程、供电 工程、特种设备、机电设备安装工程方面已颁布的规范、规程中的有 关条文。上述规范、规程中除少数内容需要放在本规程中，其他条文 不再重复。3.基础资料1=3.1勘察资料3.基础资料1=3.1勘察资料在旁通道附近有水源井大量抽取地下水，会引起大的地下水流动，影响地层冻结效果，推迟冻结壁形成时间，旁通道附近有大量 的水源井或有地下古河道

3、时，冻结设计前，应提供实测地下水流速、 流向的资料，以便在设计中针对性的技术措施。3.2冻土试验资料3.2.13.2.2土层的热物理特性指标和冻土的物理力学性质指标应按照有关标准通过试验方法测定，试验项目和试验内容可按下表确 定。土的热物理特性试验和冻土物理力学特性一览表序号试验项目试验内容备注1单轴抗压强度试验一5一15C选3种不 同温度2三轴剪切强度试验一5一15C选3种不 同温度3抗折试验一5一15C选3中不 同温度可执行混凝土试验4冻胀试验一5一25C选3种不 同温度5导热系数测定冻土于非冻土6热容量测定冻土与非冻土7冻结温度测定由于受目前试验条件的限制，可以不要求每项工程都进行土层热

4、 物理特性试验和冻土物理力学特性试验。但应当采用可靠的工程类比 方法对冻结法设计的安全性进行评估。地层冻结设计一般规定冻结壁长时间承受的荷载会引起较大的蠕变变形；随着冻结 壁暴露时间的延长，可能因表面温度升高而影响冻结壁的承载力或局 部造成破坏，因此，一般需要通过设初期支护的方式来减小冻结壁所 承受的荷载，缩短冻结壁的暴露时间。14项内容包括在冻结壁结构设计中，58项内容包含在施 工方案设计中，冻结壁设计可对58项内容提出要求。有本条列出的情况时，设计中应要求通过试验或现场实测对 冻结产生的影响作出评估。有本条给出的情况时，应进行补充温度场计算，或要求在施 工中实测散热边界的温度分布情况，并分

5、析可能对冻结壁车承载力的 影响。采取降水措施时，应计算冻结壁处降水引起的地下水流速。地面超载、主动土压力等动机壁荷载应根据已有规程计算。冻结壁设计2当冻结壁围护区底部敞开时，应进行越流，管涌等地下水 动力学验算。“冻实”是指将开挖区内的土体也冻结。“冻实”有利于控 制开挖过程中的冻结壁变形，提高开挖施工安全性，但不利于冻融变 形控制，并影响施工速度。-3采取满堂冻结加固集水井时，在一条隧道内布置冻结孔时，应在集水井开挖到底井完成初期支护后割除穿过集水井的冻结 管，并应在割除冻结管和立即施工混凝土衬砌以防止冻结壁化冻。从 旁通道两端的隧道内布置交汇于集水井下方的下斜冻结孔，从而在集 水井下方形成

6、“V”字形冻结壁，开挖时不用割除冻结管和停冻，可 以显著提高集水井施工的安全性。-4 初期支护或内支撑的主要作用是在施工旁通道衬砌前补 偿冻结壁因蠕变而引起的承载力降低、防止冻结壁表面局部化冻、塌 落和控制冻结局部变形。 1 冻结壁平均温度参考值为设计经验值，综合考虑了冻结壁 的承载力需要，冻结可能对周边环境产生的负面影响以及冻结施工的 工艺和经济合理性，冻结平均温度应根据设计盐水温度、冻结孔成孔 间距、冻结壁厚度和冻结时间等冻结施工参数计算。2(2)最低盐水温度为设计和施工经验值，综合考虑了冻结壁的 承载力设计要求、冻结气候环境及冻结施工工艺和经济合理性。对盐水降温速度提出要求是为了保证冻结

7、速度。当实际冻结壁厚度大于设计厚度时，经设计验算可在规定 的范围内提高盐水温度或冻结壁平均温度。如盐水干管和冻结器去回路盐水温差大于2C,则应根据 回路盐水温度核算冻结壁平均温度。单孔盐水流量设计与盐水泵的扬程、流量相匹配。 3(2)冻结管直径选择应保证能达到设计的单孔盐水流量，并有 利于冻结管发生渗漏时下套管处理。采用更小的冻结管直径时，应计 算和实测评估对冻结壁形成的影响。为了防止削弱隧道管片强度，不 宜直径过大的冻结管。管壁厚度确定主要应考虑冻结管接头形式及其 强度需要。 2 冻结壁的力学计算模型选取应以保证承载力设计的安全 性为前提。冻结壁的力学计算模型按均质线弹性体简化时，其变形计

8、算结果可能有较大的误差。有条件时可考虑不均匀温度分布对冻结壁 受力和强度的影响。 3 如冻结壁的空帮时间大于24小时，则应按冻土的长时强 度指标进行强度检验。4.2.34由于目前对冻土强度的设计值缺乏系统研究，本规程仍采纳目前常用的许用应力法验算冻结壁的承载力。 5 当冻结壁附近有要求严格控制变形的建(构)筑物且无 成熟经验时应验算冻结壁及周围介质的变形，包括冻胀、融沉和开挖 引起的变形。冻结孔布孔质量验收应以冻结孔成孔间距和冻结孔与开挖 面距离为准。当冻结孔布孔位置受到限制时，可适当加大冻结孔成孔 控制间距。在一般施工工况下，采用经验方法预计冻结壁形成是可行 的，但应分析散热边界条件和施工参

9、数变化可能给冻结壁形成带来的 不利影响。施工中应通过冻结壁温度实测判定冻结壁的形成状况，特 别是实测冻结壁与隧道管片交接面等复杂边界处和冻结壁扩展异常 处的冻结壁形成状况。保温层的吸水率以小于1%为宜，且不得浸泡在水中。在5 10月间施工，保温层厚度不宜小于40mm。制冷系统设计1冻结管吸热能力计算应包括冷冻排管。 2当干管长度大于100m时，制冷能力计算应增加超过100m 以外干管的散热量。冷冻机的蒸发温度、冷凝温度和工况制冷能力计算应以产品 说明书为准，并考虑设备老化制冷效率降低的情况。氯化钙应考虑适量备用，以防盐水意外损失，氯化钙实际纯 度应经过现场抽检确定。冻结孔与冻结器5.1.冻结孔

10、冻结孔的开孔位置和偏斜影响冻结孔的成孔间距，冻结孔成 孔间距对冻结壁的形成质量与形成速度起着关键作用。在一般情况 下，较小、较均匀的冻结孔成孔间距对冻结壁形成是最为有利的，因 此，在设计和施工时，应控制冻结孔成孔间距较小且较均匀。冻结孔施工平台一般用建筑管搭设，应符合建筑施工扣件 式钢管脚手架安全技术规程的规定，并且要求在水平方向上与隧道 管片撑严。跟管钻进指用冻结管作钻杆钻进的施工方法，冻结管端部连 接钻头和逆止阀，钻进到设计深度后用丝堵密封冻结管端头。在上海 地铁隧道中的旁通道冻结工程中所遇到的主要为软土地层，用夯管法 施工冻结孔有以下显著优点：一是地层水土不会流失且有压密作用， 有利于控

11、制地面沉降；二是冻结管接头采用内衬管对焊接头，不易渗 漏、断裂；三是管端无钻头，有利于提高冻结壁与对侧隧道管片之间 的冻结质量；四是施工中孔口出水冒泥的可能性极小，有利于施工安 全。实践表明，当冻结孔深度在20m以内时，冻结孔成孔偏斜质量可 以满足设计要求。在特殊情况下冻结孔开孔位置误差大于100mm时，可适用当 调整相邻冻结孔的开孔位置，使冻结孔开孔间距比较均匀。孔口密封装置为密封冻结管（或钻杆）与孔口管之间间隙的密封装置，其结构类似与轴封。在砂土层中采用湿钻钻进时，应控制循环液从孔口管旁通道排出的压力，一面塌孔。5.1.10应根据地层沉降监测情况确定注浆量，一般情况下注浆体积可取流失土体体

12、积的2倍。应避免注浆对周围冻结孔施工的影响。5.2冻结管增加冻结管壁厚度有利于提高冻结管的接头质量和冻结管 的刚度，从而有利于提高冻结孔的施工质量。但是会增大隧道管片上 的开孔尺寸和施工成本，所以也不宜过大。5.2.5 试验表明加内衬管对焊连接接头的抗拉和抗弯强度一般可 以达到母管强度的95%以上。螺纹连接的冻结管接头强度差别很大， 现场应通过试验来确定。冻结管管材及连接不得有肉眼可分辨的弯曲。冻结管配管长度要大于冻结孔设计深度，并考虑隧道管片以 内孔口管、阀门和孔口密封装置的长度。5.3供液管5.3供液管供液管采用聚乙烯增强塑料时，端部应开长50mm宽10mm的 2条过水通道；供液管采用钢管

13、时，应在端头前焊接长约100mm直径 10mm左右的钢棒。5.4 质量验收对冻结孔最终测斜成果有质疑时，由第三方进行复测。在冻结孔成孔间距合格的前提下，冻结孔偏斜值不合格的冻结孔可以使 用。7.冻结壁检测与判断7.冻结壁检测与判断7.1 测温孔布置测温孔实测温度为土的结冰温度时，测温孔处即为冻结壁边 界。实测冻结壁平均温度为开挖区外侧界面上的实测温度分布曲线与 结冰温度线所包围的面积除以对应的冻结壁温度。一般在通道的一侧检测冻结壁平均温度，另一侧检测冻结壁 厚度，一个测温孔即可以检测冻结壁的厚度、平均温度，同时也可以 用于检测冻结壁与隧道管片的界面温度。施工中应根据冻结壁形成质 量检验要求和冻

14、结孔布置特征合理布置测温孔位置、方向和深度。测温孔检测测温孔测温一般采用固定测点的测温系统。如采用移动测点的单点测温仪测温，必须待仪表温度读数稳定后才能移动测点。当检测温度变化幅度大可能影响施工时应增加检测频率。可以通过在预埋的注浆孔中下测温管检测冻结壁温度回升和解冻情况。7.3泄压孔及其它检测工作可以将钢管片上的预留注浆孔作为泄压孔。当水压大或为不透水地层时泄压孔内可以不下滤水管。检测地层初始水压为零并确认地层不透水，可通过泄压孔注 清水贯通地层与隧道管片的间隙。要检查隧道管片是否渗漏，防止因隧道管片渗漏而使泄压孔 水压不升高的情况。7.4 质量验收冻结壁形成质量判断是冻结法施工成败的关键，

15、一定要慎重。 当有透水的砂性地层时，必须有冻结壁内、外水路隔绝的直接证据， 探明冻结壁内透水地层无水压。此外，要防止开挖后冻结壁温度升高、 局部解冻，是冻结壁的厚度和平均温度不符合设计要求。9a. 开挖与构筑9.1隧道支撑和防护门隧道支撑一般在开始冻结后安装。2隧道支撑每个支撑点的支撑力设计应考虑到承受不均匀压力的情况。5隧道支撑安装在隧道管片环缝处可能与防护门等冲突，此时 隧道支撑可向外侧平移安装。-7隧道收敛处各个千斤顶加力应尽量均匀，防止隧道支撑变 形、失稳。千斤顶加力后应有可靠限位措施。8千斤顶顶力达到设计最大值后隧道仍继续收敛时，可采用型 钢、方木等对隧道进行支撑。设闭防护门的作用是

16、在开挖过程中如冻结闭透水、漏泥或失 稳，可以用气压平衡法阻止冻结壁继续透水、漏泥或变形。3安装防护门前应检查钢管片之间和钢管片格仓之间是否密 封，否则应采用焊接、注浆等方法提前进行处理。4即使在不停空压机时试验气压能保持在设计值，对气密性试 验发现的明显漏气点也应进行堵漏处理。6如关闭防护门时旁通道挖空的体积不大，可以配合向挖孔区 注入聚氨酯等注浆填充材料。试挖是对冻结设计、施工以及检测结果的直接验证，是判断 能否正式开挖的最终手段，所以对其所规定的各项内容要逐一对照检 查、操作，不能草率、疏忽。试挖时要准备棉絮、水泥、水玻璃和钢 板等材料，用于试挖失败时封堵试挖窗口。正式开挖根据冻结壁的结构

17、力学特性，旁通道开挖施工工艺选择应遵 循以下原则。冻土的抗拉强度低，有很强的蠕变性，并且与环境温度有密 切关系，所以应避免冻结壁长时间暴露和长时间承受大的荷载，尤其 要尽量避免冻结壁受拉。应当及时快速实施初期支护，避免周围冻土出现不利的应力 应变状态。通过及时支护及必要时设保温层，防止冻结壁温度升高。由现场量测掌握冻结壁和支护稳定性的动态变化，适时调整 支护参数。5在影响钢支架安装而必须提前割除冻结管时，应分析、检测 因此给冻结壁安全带来的不利影响并采取针对性安全保证措施。开挖与初期支护的施工参数应该与开挖方式和支护结构向适 应，做到对冻结壁及时、有效的保护。施工过程中可以根据实测冻结 壁的稳

18、定性对其进行适当调整，以在保证施工安全的前提下，加快施 工速度和降低施工成本。1初期支护也可以采用其它结构形式。初期支护除了需要具有 足够的支撑力和支撑刚度，还应有较好的封闭作用和工艺性，有利于 提高支撑速度。9.4质量控制与验收当开挖面未冻土自立性差需要放坡时，允许通道上部的冻结 壁暴露段长超过本条的要求，但应保留开挖区内的冻土并监 测暴露冻结壁，确保冻结壁收敛符合本条4款的规定。在一般情况下可每架24棉钢支架施工一次喷射混凝土。但 当钢支架受力明显是，假设钢支架后应立即施工喷射混凝土。 当需施工外防水层时，喷射混凝土应采用水泥砂浆抹面找平。9.5结构施工在一般情况下旁通道衬砌施工环境温度不

19、会对混凝土强度镇 长产生明显影响，不同龄期的混凝土强度可按标准养护条件预计。但 是，在施工衬砌时如果初期支护表面有明显结霜，则应监测混凝土浇 注后的温度变化，根据实测温度预计不同龄期的衬砌混凝土强度。衬 砌混凝土一般可不加防冻剂。9.6衬砌后充填注浆和地层融沉注浆充填注浆的目的以是防止东街壁局部解冻透水后衬砌后间隙 导水而增加衬砌漏水的可能性，二是通道拱顶混凝土不容易浇注密 实，及时充填注浆有利于补强衬砌并减小冻结壁解冻过程中的变形。 注清水时如发现衬砌后间隙不畅通，可以通过检测预留注浆孔内温 度，判断衬砌后间隙是否结冰。如衬砌后间隙结冰，可适当延长充填 注浆时间。在旁通道开挖过程中，严禁在冻

20、结壁附近进行注浆作业。停 冻后，如实测地层沉降达到了报警值，可提前在通道拱部进行融沉补 偿注浆，但注浆孔应穿透冻结壁，并应严格控制注浆压力，采取措施 防止集水井衬砌被压坏。9.6.9 冻结壁强制解冻的目的主要为了加快融沉补偿注浆速度，缩 短冻结对周围环境影响的时间。强制解冻可按：冻结壁顶板、冻结壁 底板、冻结壁两侧的顺序进行。在强制解冻时应防止地层加速沉降影 响周边地下管线和建（构）筑物安全，并加强旁通道衬砌及隧道管片 漏水的封堵。旁通道冻结法技术规程DG/TJ08-902-2006条文说明 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.总则1基础资料2勘察资料2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 冻土试验资料2 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 地层冻结设计3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 一般规定3 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 冻结壁设计4 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 制冷系统设计6 HYPERL