旁通道施工方法讲座史志明111

地铁区间隧道旁通道冻结法施工工艺中煤第五建设公司上海分公司电话史志杨开料目录1旁通道施工方法2工程概况及施工准备3施工方案4钻孔施工5冻结施工6开挖与构筑7劳动组织8工程监测9预案、注浆1旁通道施工方法简介地面加固有深层搅拌桩、旋喷桩和压密注浆加固、结合地面降水等方法。其目的是止水和提高土体强度（适合明挖也可暗挖6号线）。隧道内采用顶管方法施工，只适合于无集水井（且地层较好无沙性强含水层）的旁通道（8号线试验一个）。冻结法施工（国内使用简介）。较好的地层也可直接开挖（明挖或暗挖）。2工程概况及施工准备旁通道施工前技术准备工作，向甲方索取以下资料了解工程概况，编写设计方案及施工措施。1、旁通道结构及防水图：所在隧道中心标高m，地面标高m，旁通道埋深m；旁通道所在两条隧道中心距。旁通道结构由两个与隧道相交的喇叭口、通道及泵站等组成。(附图1-4）2、地面管线及建构筑物平面图：旁通道所在地面情况，周围建筑物离旁通道距离，地面管线情况。3、地质资料情况（详勘和补勘资料介绍上海地层情况5）。4、旁通道冻结专业设计（有时应索取）。5、根据以上资料（资料必须由相关设计等单位进行交底并有会议交底记录资料）编制施工组织设计方案。施工、设计方案必须经有关专家进行评审，经修改回复完善后方可实施。并报监理、总包、业主。施工方案包括：施工组织设计、融沉注浆方案、用电方案、应急预案、液氮抢险方案、地面及隧道环境监测方案；按照要求还要编写钻孔施工措施、冻结施工措施、结构开挖施工措施、提升架安拆措施等。2、工程概况及施工准备6、施工人员及设备进场必须进行报审，资料如下：营业执照、资质证书、安全生产许可证、组织机构代码证、税务登记证、项目经理证、“三类人员”安全生产证；特殊工种上岗证（电工证、电焊工证等）；普工证（培训后取得）；施工人员进场三级教育；各施工节点开工前施工人员技术交底。进场主要设备合格证、进场主要材料质保书；以上资料除报审外，全部留存备查。3施工方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案(见工艺图）。采用在两条隧道分别钻孔的方案，在另一条隧道底部打二排孔，将旁通道和泵站封闭，为安全考虑，满足冻结开挖工期要求，在通道及集水井之间布置一排冻结孔（一般3-4个）。见冻结布孔图及冻结帷幕图详细内容…(见下页）一、冻结帷幕冻土强度的设计指标为：1、单轴抗压3.6Mpa，抗折1.8Mpa，抗剪1.6Mpa（－10℃）。设计的冻结帷幕的有效厚度为1.6-2.2m，喇叭口处冻结帷幕的有效厚度为1.5-1.9m。冻土壁承载力验算采用许用应力法，强度检验安全系数取：抗压2，抗折3，抗剪2。通过建立冻土帷幕有限元计算模型进行ANSYS三维数值分析。2、积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中不得有集中水流（5米/每昼夜）。3、开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交接面处温度不高于－5℃。其它部位设计冻结壁平均温度为－10℃。4、在冻结帷幕附近隧道内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界处2m。保温层采用阻燃（或难燃）的软质塑料泡沫保温材料，导热系数不大于0.04W/MK。保温层密贴管片不留空隙，保温层厚度不小于30mm。5、设计积极冻结时间为35-50天。设计推荐冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结7天盐水温度降至－18℃以下；积极冻结15天盐水温度降至－24℃以下，去、回路盐水温差不大于2℃；开挖时盐水温度降至－28℃以下。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。二、冻结钻孔及测温孔

1、设计旁通道冻结孔数一般66个（上行线隧道内布置51个冻结孔，下行线布置15个冻结孔。具体要求如下：2、冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。3、冻结孔最大允许偏斜150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离），冻结孔最大允许间距不大于1300mm。4、冻结孔有效深度（管片表面以下冻结管循环盐水段长度）不小于冻结孔设计深度。冻结管管头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。5、冻结管采用Ø89×8mm~20＃低碳无缝钢管。冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。6、冻结管接头抗拉强度不低于母管的75％。7、施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。8、打透孔复核两隧道预留口位置。如两隧道预留口相对位置误差大于100mm，则应按保证冻结壁设计厚度的原则对冻结孔布置进行调整。9、冻结站对侧隧道上沿通道外围冻结壁敷设6排冷冻排管，排管间距为500mm；冷冻排管采用φ45无缝钢管。排管敷设应密贴隧道管片。10、测温孔4-8个，分别布置在通道内外和两侧隧道内，其中冻结站侧隧道布置4个，冻结站对策隧道布置5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）。旁通道冻结法施工工艺流程图

4钻孔施工施工方法冻结孔的布置原则：应躲开手孔、环缝、避开管片主筋，严禁钻破管片间密封垫（有两个孔要注意应移位）。布置冻结孔时首先将隧道中心线引放到布置冻结孔的管片上，以隧道中心线为基础放孔位。对穿孔应布置在管片中心易以施工的位置，防止施工对穿孔时打穿对过隧道环缝或手孔。钻孔施工时隧道施工单位应对旁通道施工轴线进行交底，自己应对旁通道施工轴线进行测量校核后，确定钻孔施工方位角（与旁通道方位角一致）（有交底资料和复核资料并报审）（冻结孔及测温孔泻压孔布置图）对每个冻结孔钻进时，安装孔口密封装置，选用MK-5型锚杆钻机，注水钻进，利用小阀门的开关控制出浆量。冻结孔施工工序为：定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→跟管钻孔（钻头逆止阀）→孔斜测量→封闭孔底部（下丝堵）→打压试验。钻孔质量监测：孔差误差、钻孔测斜（测斜方法简介）、孔深、打压试漏，并对以上资料做隐蔽工程验收，资料报审。保证钻孔施工质量的重要性：孔间距大、孔深不够、打压漏水、供液管下入深度不够等都会造成冻结的失败。如何施工测温孔及泄压孔密封装置5冻结施工冷冻站设计（冻结站设置在隧道内,见图）冻结需冷量设计计算Q实际≧1.2Q设计Q=1.3πdHK式中：H—冻结管总长度；d—冻结管直径；K—冻结管散热系数；250kcal/h.m²施工工艺指标安装冻结冷板的重要性：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（见附图，如何安装冷板及冷板的重要性，特别是在上部含水地层具有较大风险，举例7月份开挖流水液氮抢险工程）。冻结系统安装：冻结孔分组要求（见图）、孔口冻结管长度预留≦100mm的作用；冻结系统保温的重要性：管路、冻结范围内管片全部及外部不少于1米的保温范围、冻结孔位置隧道底部要保温并要求严禁积水、专人每般不少于3次检查，有水时应及时排除干净防止融化冻结壁。保证设备完好运转特别是旁通道开挖期间设备好坏风险较大。冻结设计要求（见下页）冻结效果及完成指标1、设计盐水温度为-25℃～-30℃。冻结孔单组流量不小于5m3/h。2、冻结孔终孔间距L≤设计（通道），冻结帷幕交圈时间为18天，达到设计厚度（开挖要求）时间为设计冻结天数，维护冻结时间为30天（开挖时间）。3、冻结需冷量：Q实际≧1.2Q设计。选用JYSLGF300Ⅱ型螺杆机组2台，其中备用1台，设计工况制冷量为87500Kcal/h。4、盐水泵选用IS150-125～200型2台，其中备用1台，流量200m3/h。冷却水泵选用IS125-100～200C型2台，其中备用1台，流量120m3/h。冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15m3/h。5、管材选择：冻结管选用Φ89×8mm,20#低碳无缝钢管,测温孔管选用Φ32×3mm，20#低碳无缝钢管。6、用电负荷约250kw/h。

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40~50天；2、设计要求各冻结孔组的去回路温差交圈后不超过2℃，盐水循环系统总去回路温差不超过1.5℃；3、盐水系统循环总流量在积极冻结期间达到设计值；4、冻结壁有效厚度达到设计值,旁通道有效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-5~-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，开始有少量水流出并渐止即可正式开挖；7、防险门安装完毕并打水压检漏，开关灵活可靠，视频及电话安装完毕，调试后正常使用；冻结资料报表：日报、设备运转表、测温记录表、泄压孔监测记录表。开挖与构筑施工准备拉管片开挖及临时支护防水施工钢筋施工模板、结构施工开挖隐蔽工程验收资料注浆工作1、旁通道施工现场安设通讯系统和视频监视系统。2、对开挖作业面加装安全防险门（安全门结构见图）。3、旁通道永久结构主要材料进场通过监理取样复试，合格后方能在施工中使用。4、端头井提升系统采用建筑用门式提升机。5、按旁通道出口尺寸及施工需要，搭设上下两层工作平台和二斜坡道。6、将旁通道的金属管片之间接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好。7、在旁通道开口处隧道中设置简易预应力隧道支架。简易预应力隧道支架（其结构见附图），区间隧道上下行线旁通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2.5m，在旁通道两侧沿隧道方向对称布置。8、四方验收总结（如何编写小结、冻结壁厚度及冻土体平均温度计算、监测小结）及资料（前面资料全查）

1、钢管片可以用千斤顶及手拉葫芦拉开、拆除顺序如下图。2、开管片时，采用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。拉管片1、土方开挖：旁通道开挖按照先开挖通道、做结构；在开挖集水井、做结构的工序。其开挖顺序（如图）所示；开挖步距视土体加固情况，控制在0.5-0.8m。开挖断面严格按照结构施工图进行。严禁超挖。2、临时支护：临时支护采用型钢支架和木背板进行支护，另加挂网喷射C20混凝土（见图）。支架间距为0.5m，为增加支架的稳定性，相临两排支架间用支撑杆相互连接。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。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。开挖及临时支护1、防水层施工：防水材料选用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，在用手工焊上EVA或PVC板，靠近隧道一侧，先在钢管片上焊上压条钢片，在把EVA板卷压在上，用螺丝拧紧，按防水设计图的要求施工防水层。现在新设计防水板与管片连接，使用低模量聚氨酯密封胶粘结。防水施工

1、钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎，按结构层施工顺序先扎通道墙部在扎齐顶板钢筋。2、绑扎钢筋时，先扎外筋，再扎内筋。3、钢筋搭接部分长度应符合设计要求，且不低于35d（d为钢筋直径）。4、钢筋位置允许偏差：受力钢筋排距±10㎜，间距±20㎜。5、钢筋保护层为内侧30mm、外侧40mm。钢筋施工1、模板选用钢模。模板就位前，在模板上均匀涂刷脱模剂，按结构特征顺序安装模板，并检查模板的垂直度、水平度、标高以及钢筋保护层的厚度。2、永久支护为钢筋砼结构，选用商品砼，为减少砼施工接缝，旁通道开挖及临时支护完成后，一次连续进行浇筑；按照设计混凝土强度C30P8要求，将砼送入支好的模内并用插入式振捣棒反复均匀振捣；通道顶板内的混凝土浇筑采用分段浇筑的施工方式，用气动输送泵输送混凝土，采用外部振捣，以提高工作效率，确保砌筑质量。3、由于该旁通道分层两部分施工，即通道和集水井，所以在每部分施工用的混凝土都用试模制成标准试块，让有资质的检测单位检测混凝土抗压强度及抗渗性。模板、结构施工开挖隐蔽工程验收资料通道土体开挖、临时支撑及喷浆支护通道防水（防水板质保书及送检）通道钢筋制作（钢筋质保书及送检）通道模板通道浇注砼（厂家资质、安全生产许可、浇注记录、抗压试块及防水抗渗试块制作数量要符合设计要求通道3组、集水井2组）集水井土体开挖、临时支撑及喷浆支护集水井防水集水井钢筋制作集水井模板集水井浇注砼（浇注记录、抗压试块及防水抗渗试块制作）旁通道尺寸测量、满水试验、施工大事记、施工总结、监测总结、融沉注浆总结。7、劳动组织施工工期计划表项目人员安排施工进度计划

序号施工工序天数1020304050607080901001单面钻孔202对面钻孔53冷冻安装304积极冻结405维护冻结306通道开挖及临时支护挂网喷浆117通道做防水28扎钢筋立模浇砼59集水井开挖及临时支护挂网喷浆610集水井做防水211扎钢筋立模浇砼4劳动力配备计划表

8、工程监测监测内容监测说明：

钻孔监测、冻结系统监测、冻土帷幕监测、地表与隧道变形监测1、水平孔施工监测内容为：冻结管钻进深度；冻结管偏斜率；冻结耐压度；供液管铺设长度。2、冻结系统监测内容为：冻结孔去回路温度（冻结各孔组回路温度系统如何安装及监测）严禁出现不上水孔组及防范、控制措施；冷却循环水进出水温度；盐水泵工作压力及总流量（按规定安装旁通流量计说明安装图）；冷冻机吸排气温度；制冷系统冷凝压力；冷冻机吸排气压力；制冷系统汽化压力。3、冻结帷幕监测内容为：冻结壁温度场；冻结壁与隧道胶结；开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移；开挖后冻结壁表面温度。4、周围环境和隧道土体进行变行监测内容为：地表沉降监测；隧道的沉降位移监测；隧道的水平及垂直方向的收敛变形监测；地面建筑物沉降监测。

1、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150mm，在确保冻土帷幕厚度的情况下，终孔间距不大于1.0m。2、采用每3米钻进后测量一次偏斜,如偏斜大可有效的控制偏斜,进行纠偏。3、冻结管安装完，进行水压试漏，初压力0.8MPa，经30分钟观察，降压≤0.05MPa，再延长15分钟压力不降为合格。4、成孔结束后，采用Ф20mmPVC管进行冻结孔深度测量，根据测量深度进行供液管的下放，并复合以确保供液管的下放深度。

1、在去、回路盐水干管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水温度。在去路盐水干管上安装流量计测量总盐水流量，测量冻结器回路的盐水流量。2、在每组冻结器上设测温口，安装热电偶温度传感器测量盐水回路温度。3、冻结系统总流量在开冻时测量，其它温度与流量测量每班1次；确保每组冻结孔盐水流量≥5m3/小时，盐水去回路孔组温差在冻结壁交圈以后应小于1.2℃。4、在盐水箱中安装液面监测装置，防止盐水流失。另外，需要进行冻结制冷系统工况的常规监测。5、冻结站各参数要求值班人员每4小时观察一次，作好记录。1、通过设测温孔检测冻土帷幕温度。每个测温孔设2～5个测点，分别布置在靠近管片处和测温管中未部。2、按设计要求布置8个测温孔,在开冻前测出原始地温，以后监测频率可为每天1次。3、通过在泄压管口安装压力表测量未冻土孔隙水压力变化。测压孔的压力变化会邂逅冻土交圈变化1-2天。在交圈前，测压孔每天观测一次，在交圈后，测压孔每天观测2-3次。4、根据测温资料及测压孔资料，计算冻结帷幕是否达到设计要求，需要对旁通道内外侧进行探孔监测，即在推算的冻土内外边缘处开Ф32的小孔。并下测温线监测其温度的变化。5、旁通道开挖阶段，有效的监测冻土变化，并对开挖面温度进行每段时时监测，布设通道收敛变形测点，保证冻结壁的有效强度。采用钢尺对冻土的位移进行监测控制位移量，位移量过大，减小开挖步距来控制。1、考虑地面环境的复杂，在施工通道地表50米（方园）范围内布置地表沉降监测点网监测旁通道及泵站施工期间地表沉降变化量；布点要考虑在管线上布点（见图）。2、基准点布设：在联络通道50m以外的稳定区域分别布设水平位移监测基准点和两个垂直位移监测基准点（其中一个作为复核点）。3、隧道沉降点布设：在通道两侧25m范围内对隧道水平及垂直方向的收敛变形及施工影响范围内的隧道整体进行监测。沉降监测点布设在隧道底环片上，测点间距为2m，测点用红漆在环片上做好标记。4、位移点布设：位移监测点布设在隧道两肩的环片上，测点间距为2m，测点用红漆在环片上做好标记。5、隧道收敛监测点布设：在泵站施工区左右分别布设4个截面，每个截面4个点。测点用红漆在环片上做好标记；6、钻孔每天1次、冻结期间2天1次；开挖期间每天2次；施工结束～稳定期间1－2次/3天；通道结构施工结束后，跟踪监测6个月待地层稳定后结束监测。地面监测点布置图9、预案与融沉注浆应急预案

融沉注浆(布孔图)1、冻结加固中打设的冻结孔将穿越④、⑤、⑥号土层，其土层局部夹有粉砂薄层，有钻孔突水、涌砂的可能。采取措施有：A、加大钻具推力，强行顶入套管B、利用原钻具系统注浆，浆液选用水泥—水玻璃或丙烯酸盐类浆液。C、必要时压紧孔口管密封装置，封闭该孔。2、为预防开挖中停电等导致停工，甚至出现冒顶、涌砂事故，采取以下预案：A、在旁通道开挖期间，通道内准备3米长16#槽钢（或钢管）6根，足够的粘土和砂袋，以在必要时堆粘土和砂袋封闭通道，预防淹隧道。B、开挖面有水渗出措施：如果开挖过程中有水渗出，立即停止施工，在第一时间由当班工长通知值班管理人员，同时对渗漏水点进行处理。若量很小，只是滴漏，并没有形成线流，可用双快水泥封堵，如果线流且量大，要用沙袋回填开挖面后商定处理方案。冷冻人员及时对渗水点进行观察，立即查找原因，调整冻结参数。C、掘进施工人员如果发现已开挖暴露面不断土块掉下，且影响面积较大，而周围土体有松冻现象，应立即通知冻结施工人员，由冻结施工人员根据判断情况，加强冻结，同时用保温板做好开挖面保温。3、开挖前安装好安全防水门。旁通道设安全防水门，一但发现险情关闭防水门，保护隧道之用。应急预案4、采用通讯系统和视频系统有效的监控施工现场，对施工中发现的问题及时汇报处理，杜绝一切不安全的施工现象和违章的操作，把事故制止在萌芽状态。5、为防止开挖期间因高压停电造成的冷冻机停机，在开挖前应联系供电部门，达成协议保证停电时间最长不超过2小时，并及时恢复供电。6、开挖施工中，作好液氮备用工作，即联系好施工现场附近的医院或其它有液氮储备的单位，其中包括（供货单位、地址、电话、联系人、联系人电话等）如果需要保证2