垂直冷冻施工技术

/3-2-8垂直冷冻施工技术1前言1.1冻结法概述冻结法冻结法是利用人工制冷技术，在地下开挖体四周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供应冷气，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，将自然岩土变成冻土，形成完整、密闭、高强度的临时加固体，从而达到加固地层、隔绝地下水和地下工程联系的目的。然后，在冻结体的爱惜下进行地下工程的开挖施工，待衬砌支护完成后，冻结地层逐步解冻，最终复原到原始状态。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：1、冻结加固使土体中的大部分水分结冰，提高了土的强度，而且强度匀整。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，可保证开挖工作面在无水条件下作业。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实力差，而且其加固深度有确定的限制。4、适应各种结构形态地下工程的施工。冻结加固体的形态、大小，可以依据须要灵敏设计。5、环保型工法。由于冻结法是一种临时措施，所冻地层最终要复原到原始状况，因而能够爱惜城市地层地质结构和地下水不受污染。6、施工便利，简洁，经济上合理。国外的工程实例表明，冻结工程成本和其它施工（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，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冻结法的适用条件依据相关资料及《建井工程手册》规定，冻结法主要适用于含水量超过10%，地下水速度不大于10m/d的软弱围岩隧道预加固工程中，遇有流砂、淤泥、卵石、砂砾等含水不稳定冲击层或裂隙中含水的岩层时都可接受。目前冻结法在城市隧道工程中主要应用于：1.盾构法隧道施工中，盾构进出洞土体加固。盾构进出洞时，承受着工作井旁边土体产生的巨大地压和水压，可能导致涌水和土体坍塌。目前常用旋喷技术和注浆法加固土体，效果不够志向，常遇到注浆不匀整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接受对头掘进，以缩短工期，除接受立井对接方式外，还接受不开凿立井而在地下或海底干脆对接。3.城市地铁泵房、旁通道和急转弯部分依据地铁设计要求，间距1km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、形态不规整，接受盾构施工困难，且经济上不合理，各国常接受冻结法对四周土层加固，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匀整，强度高，阻水性好，加固深度大等优点，因而，接受冻结技术加固基坑越来越受到重视。5.地下工程涌水、坍塌事故的抢险修复。6.地下隧道交叉处施工。1.3冻结法的发展历史人工地层冻结技术起源于自然冻结现象，在土木工程中的应用是随19世纪制冷机械设备的发展起先的。冻结法的第一次应用是1862年在南威尔士(SouthWales)的一个矿山竖井施工中，运用人工地层冻结技术加固基坑。该竖井穿越了含水地层，接受由SiebeGorman有限公司供应的乙醚制冷设备冷却盐水，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，德国的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开发煤矿，接受冻结法施工深103m的立井，并以此获得德国人工地层冻结法凿井专利。此后，该技术广泛应用于各国地下工程建设中。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，起先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的人行隧道接受冻结法施工。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年头前，接受冻结法构筑了70个地铁斜井隧道。同矿山垂直孔冻结法相比，水平冻结或斜孔冻结的难度更大。瑞士苏黎士Milachounck公路隧道一段断面达146m2，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年头中期维也纳一段双轨地下隧道，水平冻结长度64m，接受相向钻35m水平冻结孔的方法平安建成。德国杜塞尔道夫一个115m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平安建成一个过河隧道，至今大约有340多项冻结工程，主要用于隧道、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年头建设的东京地铁10号线和11号线冻结工程，在日本桥川河下施工，其冻结改良土体达37000m3，水平冻结长度47m，共计水平冻结管总长度达13750m。大阪交通局在该市地铁5号线工程中，也接受了冻结法确保盾构顺当出洞；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运用了冻结法，该隧道已于1998我国于1955年起先应用冻结法凿井技术，迄今，应用冻结法共建立立井450多个，累计冻结长度70km之多，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300m的立井有50多个，其规模仅次于原苏联。1998年在北京地铁国贸站隧道进行的45m水平冻结加固的成功标记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个区间联络通道中有4个接受冻结法施工；2000年广州地铁1号线纪越区间过清泉街断层接受水平冻结，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运用了地层冻结法。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，冻结法接受的冻结方式一般可分为干脆冻结方式（干脆冻结法）和间接冻结方式（间接冻结法）两类。干脆冻结方式一般靠低温液化气干脆制冷，主要接受液氮冻结技术。液氮在常压下沸点为-195.8℃,气化潜热197.6KJ/kg，其理化性质稳定，是一种良好的制冷工质，和传统盐水——氨循环制冷相比，液氮冻结具有系统简洁、低温、快速、高强等特点。目前运用的液氮温度通常在-196℃，经工厂加工后用储罐车将其运输到工地，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取热量，使冻结管四周的地层冻结，经气化后的氮气逸入大气层后可自由扩散，浓度快速降低。这类冻结方式由于干脆冻结速度快，往往用于局部土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间接冻结方式又称盐水常规冻结法。接受这类冻结方式地面需建冷冻站，其内设有压缩调整制冷装置和输送泵，用氨、氟利昂等制冷剂通过制冷压缩机循环压缩制冷，使低温制冷剂和作为冷媒剂的盐水溶液进行热交换，将盐水冷却到-30℃～-20℃，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，形成循环流淌。冷却盐水在循环不息的流淌过程中产生热交换，带走冻结管四周土体的热量，直至土体冻结，达到加固和稳定土体、封闭地下水的目的使冻结管四周的土层慢慢冻结，现形成冻土圆柱体，然后连成冻土帷幕，并达到设计规定的厚度和强度。盐水冻结法的费用一般较干脆冻结法便宜，常用于冻土量大、施工期较长的工程。由于成本低，形成冻结帷幕匀整易于限制，已被工程界广泛接受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、冻结孔布置、主动冻结期时间、盐水温度等。基本冻结参数盐水温度：主动期：-28ºC～-25ºC；维护期：-22ºC～-20ºC；冻结帷幕平均温度：-8ºC；冻结孔偏斜要求在0.15％以内，最大孔间距中部1.6m，边部1.1m；冻结管选用Φ127×4.5mm无缝钢管。2.2.2冻结帷幕对于城市地下工程冻结方案设计而言，可接受如下步骤和方法来确定冻结帷幕的计算厚度。①垂直冷冻中，冻结帷幕厚度主要受地面荷载和埋深的影响，地压是确定冻结帷幕厚度的主要考虑因素。通过计算求得冻结帷幕处最大地压。②依据地下工程埋深不同，结合现有施工阅历和工程类比，初选一个合适的冻结帷幕平均温度值。通常埋深小于200m时，平均温度选-7～-8℃；当深度大于200m时，且深部有厚层粘土层时，通常选用较低的平均温度，常用-10℃的平均温度。依据选定的平均温度和试验资料或有关③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靠于类似工程阅历，但也可依据选定的限制砂层深度、地压大小、该处的荒径大小和土层的强度指标，用拉麦公式求出冻结帷幕的初选厚度作为参考： （2-1）式中：——冻结帷幕计算厚度，cm；——筒掘进荒半径，cm——计算层位的地压，Pa——系数，——冻土的允许抗压强度，一般取用瞬时单轴抗压强度的1/2.5～1/5；砂土取小值时，粘土取大值 （2-2）—冻土瞬时极限抗压强度；—平安系数当冲积层较厚，地压值较大时，按多姆克公式计算。 （2-3）式中：——系数，用第三强度理论时＝0.29，＝2.3；用第四强度理论时＝0.56，＝1.33④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定性的基本参数之一。从工程应用动身，一般取最大地压水平的冻结孔间距处的主、界面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阅历公式（如式2-4）。冻结帷幕平均温度能否达到按②中选用的平均温度值。 （2-4）式中：——冻结帷幕有效厚度中的平均温度；——盐水温度，℃；——冻结孔间距，m；——冻结帷幕厚度，m；——阅历系数，=0.25～0.3；——计算水平的井帮温度，℃,依据要求或阅历给出。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确定偏差，可在施工中进一步调整。2.2.3冻结孔冻结孔的间距和偏斜率是影响冻结孔布置圈直径的主要因素。开孔间距干脆影响冻结孔的数量，终孔间距干脆影响冻结帷幕的形成时间及其平均温度。冻结孔布置圈直径（2-5）式中：——冻结孔布置圈直径，m；——立井开挖直径，m；——冻结帷幕厚度，m——钻孔偏斜率，一般取0.3%~0.5%；——最大地压层位的冻结的水平长度，m冻结孔数量： （2-6）式中：——冻结孔计算个数；——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1～1.3m。确定冻结孔数量后，进一步核算冻结孔开孔间距 （2-7）主动冻结期时间主动冻结期是指冷冻站投入正式运转后，在最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。主动冻结期时间主要和冻结孔的间距、盐水温度、土层性质、冻结管直径、地表温度等有关。依据已有的冻土扩展速度推算冻结时间参考阅历公式如式（2-8）。 （2-8） （2-9）式中：——主动冻结期的推算天数，d——要求冻结圈的扩展半径，mm；——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；——冻结帷幕的厚度，m。冷冻系统①制冷设备我国冻结施工所接受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。冻结法一般接受串联双级压缩制冷。串联双级压缩制冷较单级压缩制冷具有以下优点：接受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、气缸壁和压气之间的热交换、泄漏所造成的容积损失，从而提高了压缩机的容积效率，消耗于压缩机的功削减。当冷却水温度过高，造成冷凝压力和蒸发压力之比≥8时，压缩机供应效率减小，制冷实力降低，接受单级压缩制冷是不经济的；当冷却水温度超过25℃时，单级压缩制冷的排气温度高达130℃以上，压缩机不能正常运转，盐水温度难以下降，影响冻结。而接受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②盐水系统传统冷却剂接受盐水，一般是比重为1.24～1.28的氯化钙水溶液，也可接受氯化钠、氯化镁或氯化锂溶液，盐水的结晶点必需比用于地层冻结的极限温度至少低5℃溶液体积依据冻结管、盐水干管、集配液圈、蒸发器的盐水箱容积确定。 （2-10）式中：——氯化钙溶液总体积，m3；——冻结管总容积，m3；——盐水干管、集配液圈总容积，m3；——盐水箱总容积，m3。固体氯化钙的需有量配制 （2-11）式中：——固体氯化钙的需用量，kg；——单方溶液中固体氯化钙的含量，kg/m3；——氯化钙溶液总体积，m3；——固体氯化钙纯度；一般无水氯化钙取96%，晶体氯化钙取70%。③冷却水系统冷却水的温度和量和冷冻站的正常运转、压缩机的制冷效率、盐水温度有干脆关系。假如冷却水温度高或水量不足，导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，冻土强度低，降低施工平安性。冷却水的需用量 （2-12） （2-13） （2-14）式中：——冷冻站总需用水量，m3/h——冷凝器需水量，m3/h——冷冻机的冷却水套需水量，m3/h——冷凝器总热负荷，近似计算时可取冷冻站制冷实力的1.25倍——冷凝器进、出口水的温差，一般取3~5℃——冷冻机台数——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→冻结器铺设→冷冻系统安装→冻结制冷→隧道开挖和衬砌。3.1冻结孔成孔应依据施工设计规定的孔位、孔径和孔深钻孔。冻结孔一般布置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计厚度等确定。钻孔直径应比冻结管外径大10mm。钻孔深度应比冻结管深度深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5m；（3）钻孔过程中应经常测斜，偏斜值超过规定时，应刚好订正；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面绘制偏斜平面图。钻机浅埋隧道冻结孔要求钻机尺寸小、占用空间小，并且钻机操作要便利，重量要轻，移动要灵敏，扭矩和推力要尽量大。冻结施工钻孔可接受改进后的坑道钻机，也可接受XQ-100型地质钻机，斜孔可接受斜孔地质钻机成孔。钻头和钻具冻结孔钻进一般实行跟管钻进，一边钻孔一边铺设冻结管，即接受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运用。用作冻结管的钻管需留意以下方面：（1）用作冻结管的无缝钢管，壁厚应不小于4mm，管子外径宜为127mm～159mm；（2）冻结管运用前应做耐压试验，如复用旧管，应全部通过检查予以鉴定；如接受新管，可按比例抽查，试验压力7MPa，无渗漏现象为合格；（3）冻结管运用前应除绣；（4）冻结管管端可接受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，制成后应进行耐压试验，试验压力也为7MPa；（6）冻结管送入冻结孔就位后，运用前应先进行检漏试验。试验压力取为全冻结管盐水和清水柱压力差及盐水泵工作压力之和的2倍，30min后如压力下降不超过0.05MPa，再持续15min压力可保持不变者为合格。3.1.3每孔开钻前对钻机进行稳平找正，使起吊天轮和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，对油路及浆液循环系统，进行详细检查是否畅通。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、悬浮钻屑的流淌体，以膨润土及外加剂为原料按确定比例搅拌而成，不同地层对泥浆粘度有不同要求，接受马氏漏斗粘度进行测定，膨润土泥浆适宜环境PH值限制在8.5～10；粘土层中粘土有确定自稳实力，膨润土泥浆粘度在30秒左右，粉细砂层中接受进口易钻膨润土外加少量聚合物，马氏漏斗粘度限制在40秒左右。施工中如发觉漏浆，粘度应适当加大。泥浆泵量和泵压均应依据钻孔穿越的地层状况和钻孔的偏斜状况适时进行调整，以达到限制钻孔偏斜、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障碍物，前5m应轻压慢转，然后调整地层所须要的钻压及转速。钻孔一径一次原委，钻孔深度不能小于设计深度，也不能大于0.5m，钻孔原委后如不漏浆停钻冲孔3分钟，削减孔底沉渣、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1.0MPa，前5分钟降压值不大于0.05MPa，再持续25分钟不降压为合格。测斜钻孔过程中应经常测斜，偏斜值超过规定时，应刚好订正；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面绘制偏斜平面图。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，偏斜率应限制在0.05%以内；段距测斜：在钻进过程中要经常进行的测斜，一般每钻进10m～20m测斜一次；定点测斜：在简洁发生侧移的钻孔区段上进行的测斜，用于监测地层或钻孔直径发生变更时钻孔的垂直度；终孔测斜：钻孔达到确定深度后，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；目前可供接受的测斜设备有带有定点器经纬仪的灯光测斜仪和陀螺测斜仪。钻孔偏斜限制钻孔偏斜的缘由许多，大致分两类：⑴客观缘由，即地层软硬不均，倾角不同，地层中存在裂隙、空洞或薄弱带。⑵主观缘由，即操作技术不正确、导向管安装不正、钻孔角度设定不精确、钻压太大、泥浆质量不好等。钻孔偏斜限制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、角度和钻孔工艺来限制钻孔偏斜。3.2冻结器的铺设冻结孔成孔后就可刚好安装冻结管，冻结管可接受Φ127×4.5mm无缝钢管，地面制冷供液管道按单排冻结孔串联，然后再接受并联方式，主供液管可接受聚乙烯塑料软管，也可接受Φ159×5mm无缝钢管，回液管亦接受同样方式反向设置。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冷冻系统安装冷冻站位置的选择在浅埋隧道冻结施工中，冷冻站设在地下或是地面均可。冷冻站设在地下，由于靠近工作面，冷量损耗低，管路和保温工程量小，便于集中管理，而且噪音对地面环境影响小，但供电线路损耗大。相反，冷冻站设在地面，假如冻结施工现场出现问题，则不便于刚好实行解决的措施。3.3.2冷冻系统安装包括冷冻机组、盐水和清水系统、供电和限制线路的安装等，通过冷冻系统的整体调试，使冷冻系统的各种设备达到正常运转所要求的指标。冷冻系统安装过程需留意以下方面：（1）冷冻站房屋宜用防火材料建立，室内应通风良好，并有防火防毒平安设施及避雷装置；（2）冷却水取水井必需设在冻结井地下水流的上方，和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全部水井均应停止运用；（3）盐水管路安装完毕后应试通水；（4）地表环形冷冻沟槽（供冻结管出露用）净高以1.8～2.0m为宜，底部应在地下水位以上，并有排水设施沟槽顶部有保温煦防水设施；（5）低温系统应隔热防潮，正常状况下，冷量损失不得超过冷冻站工作制冷实力的20%；3.4冻结制冷冻结帷幕厚度是依据设计冻结帷幕的平均温度来判定的，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。依据工程详细状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置测温点，测温可接受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各种施工参数。形成冻土帷幕的时期称为主动冻结期，这一时期起先时系统正式启用，冷却盐水起先循环流淌。应留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定要求的冻土帷幕。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计要求；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应冷量，使冻结帷幕厚度和强度在竖井施工期间始终满足设计要求。3.5隧道开挖和支护冻结帷幕是否形成、能否开挖要依据测温孔的温度资料，去回路盐水温度状况等来综合判定。对于冻结工程而言，冻结帷幕的平均温度达到设计温度，同时去回路盐水温差变更较为稳定时，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，并以此来支配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冻结达到开挖条件后，即可以起先隧道内掘进施工，隧道开挖照旧接受短台阶法施工，台阶长度限制在5～7m，开挖循环进尺1.0m，初期支护在开挖出碴完成后立刻进行，开挖暴露时间限制在12小时内。岩石部分仍接受微差限制爆破开挖，和正常区间隧道开挖相比，只是调整了装药量和炮孔深度。初期支护的结构形式目前，在浅埋隧道施工中往往接受复合式支护结构。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。钢筋格栅和冻结体之间填充密实，不留空隙。在冻结段施工期间，喷混凝土宜接受湿喷混凝土施工，混凝土是在地面拌合，拌合后的混凝土成品温度平均为40℃，而冻结法施工段的掌子面平均温度为0～4℃，气温较低，须要解决混凝土在较高温度下拌合，较低温度下运用的问题，同时还需避开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，现场须要对混凝土的配比选择进行对比试验，可实行增加水泥用量，以提高混凝土的强度保证率；掺入防冻剂，以提高混凝土的强度保证率；选用能适合较低温度环境的速凝剂。混凝土的配比如下表所示：表3-1防冻混凝土协作比水灰比协作比含砂率塌落度8604速凝剂(%)FDN-KD防冻剂(%)0.41:1.75:1.6252184.02.53.6施工监测冷冻系统监测①去回路盐水温差监测依据去回路的盐水温差，可推断冻结体的发展状况。②去回路盐水流量监测视察冻结系统盐水循环状况，应在去回路盐水干管、供液管处安装流量计。地层温度监测冻结过程中应定时定人监测测温孔内不同位置的温度，依据测温结果，计算冻结峰面的发展位置，预料冻结体的扩展状况。变形监测为了全面驾驭水平冻结过程中隧道暗挖施工的地层变更状况，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和拱脚变位。在冻结施工区域应设置确定数量的沉降观测点，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，假如冻结工程周边有重要建筑物，也应在建筑物旁边设置沉降观测点，并需在冻结施工前起先观测，以确保建筑物的平安。3.7冻涨融沉的限制措施土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，还和冻土压力大小、冻结速度快慢、冻结温度凹凸、冻土中水量补给状况等因素相关。冻土的融沉是相对冻涨产生的，因为冻土溶化后，土中水份因自重作用渐小，融土在压力及土颗粒自重作用下，压缩体积引起融沉。所实行的主要限制措施如下：加强冻结帷幕温度、厚度监测，刚好调整冻结盐水温度和冻结时间，并尽可能接受间隔制冷措施；加快盐水降温速度，加大盐水流量，以利加快冻土发展进度，削减冻土的水份迁移，即削减冻涨；在隧道开挖过程中，依据揭露地层状况在软土、粘土中预埋或预留注浆孔，在冻结壁溶化时，视融沉发展状况刚好跟踪压密注浆限制融沉；在地面和开挖隧道断面内布设测点，跟踪监测地面及冻结帷幕井帮的位移状况，刚好分析，刚好处理，视状况可实行液氮冻结补强，卸压或注浆等措施限制位移，以削减冻涨和融沉对工程施工和四周环境的影响；冻结停冻后刚好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4-1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专业技术工程师2可依据任务调整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4-2主要施工人员表工种人数备注打钻工40可依据任务调整电焊工4可依据任务调整冻安工20可依据任务调整机修工2可依据任务调整电工2可依据任务调整帮助工5可依据任务调整5机具设备配置5.1钻孔机具设备及附属设备的选型和配置表5-1钻孔设备表名称型号或规格数量运行容量钻孔钻机MK-51台30kW泥浆泵－1台10激光测距仪－1台－5.2制冷设备的选型和配置表5-2制冷设备表名称型号或规格数量运行容量冻结冷冻机组YSLGF3001台218kW清水泵IS125-100-2502台18.5kW盐水泵200S42A2台22kW冷却塔NDBL3-5002台8盐水箱5m1台－6质量限制要点6.1钻孔施工的质量限制要点①定位精确，依据测量组现场的放样进行施工。②保证精度，一般限制在0.3%以内。③保证设计深度。6.2冻坚固施阶段的质量限制要点①保证在主动冻结期内在规定的时间内达到土体的冻结。②加强监测，推断冻结体的发展状况，并依据监测结构刚好调整冻结参数。7平安留意事项7.1施工现场的平安措施①制度和实施平安生产责任制，建立健全各项规章制度，并严格执行。②建立平安生产保证体系，管理有力，保障运行。③组织工程项目施工的平安教化和技术培训，特殊工种作业人员必需持证上岗，并进行开工前技术考核。④建立平安检查制度，实行平安生产奖惩制，消退事故隐患，引导职工齐抓共管，提高其平安生产的主动性。⑤编制和呈报平安支配、平安技术方案和平安措施，做到组织、制度、措施之落实。⑥设备运用期间要加强修理和保养，保证设备完好率和运用率及平安运行。⑦施工现场临时用电要有施工组织设计和方案，健全平安用电管理制度和平安技术档案。⑧加大平安投入、平安警示牌醒目，平安设备完备，满足平安生产须要。7.2施工机械的平安措施①钻机、泵及冷冻设备管路必需试运转，确认机械性能和各种阀门管路完好后，方准施工。②时检查各种机具以及机电设备的平安牢靠性，发觉隐患刚好处理。③检修必需在配电处，检修处设置检修停用警示标记。7.3施工用电的平安技术措施①施工现场必需接受“三相五线制”TN-S系统布线，两级漏电爱惜，三级配电措施。做好过电流爱惜、PE爱惜和漏电爱惜。②全部用电设备必需执行“一机一闸一漏一箱”制。③电工必需持证上岗，禁止无证操作。④发觉用电事故隐患，须刚好向上级领导汇报，按“三定”（定人、定时间、定整改措施）原则，由用电专业人员整改落实。⑤统一布设线路，杜绝私拉乱接现象。⑥工作中经常巡查工地，检查电源线路、照明、电器开关及设备运行状况，发觉隐患立刻解除。⑦电工进行操作时，必需切断电源，严禁带电作业，并设置警示标记。⑧操作高压电气设备主回路时，必需带绝缘手套，穿电工绝缘靴，