DBJ41-T 276-2023 轨道交通工程盾构始发与接收冻结法端头加固技术标准 河南省工程建设标准（住建厅版）

·1·本标准根据河南省住房和城乡建设厅2019年第二批工程建设标准编制计划豫建科[2019]372号文的要求,由郑州地铁集团有限公司、郑州大学、河南启翔冻结工程有限公司等单位编制。编制组经过深入调查研究,认真总结实践经验,参考国内相关标准和规范,并在广泛征求意见的基础上,制定了本标准。本标准主要内容包括总则,术语和符号,基本规定,勘察和试验,冻结设计,冻结施工,盾构始发(接收)与冻结配合,施工监测,工程质量验收,应急预案,附录,条文说明。本标准由河南省住房和城乡建设厅负责管理,由主编单位负责具体技术内容的解释。在本标准执行过程中,如有意见或建议,请寄送河南启翔冻结工程有限公司,地址:河南省郑州市金水区任砦北街1号联盛大厦主编单位郑州地铁集团有限公司参编单位郑州大学河南启翔冻结工程有限公司中铁七局集团有限公司中铁十局集团有限公司中铁十一局集团有限公司上海隧道工程有限公司黄河勘测规划设计研究院有限公司主要起草人员方宏远邓楠何伟张超李一玮田国立赵晗宁璇林佳瑞杨勇段超杰王保贵李一玫朱立何冲冲郑怀宇张方元赵阳李恒杰王化虎·2·王鹏坤吴祖伟张占勇宋岳欢王金涛夏占营李金昌陆达鹏韩延波朱朋佳陈振鹏钱晓华杨虎冀留涛姚顺飞周鹏聂承庆孟旭央杨捷宋亚雄主要审查人员樊振东欧菊兰苏琼书路建民耿坤苗建雨·1· 2术语和符号 3基本规定 4勘察和试验 5冻结设计 5.2冻结壁设计 5.3冻结孔和冻结管设计 5.4测温孔设计 5.5冻结参数设计 5.6洞门保温设计 5.7冷冻站设计 5.8冻胀和融沉控制设计 6冻结施工 6.2冻结孔施工 6.3冻结管安装 6.4供液管安装 ·2·6.5测温系统安装 6.6冷冻站安装 6.7冷冻站运转和积极冻结 6.8冻结壁检测与判断 6.9洞门凿除 6.10冻结管拔除和封堵 6.11冻结管的割除和封堵 6.12冷冻站停冻与拆除 6.13冻胀和融沉控制 7盾构始发(接收)与冻结配合 7.4洞门空隙封堵 8施工监测 8.2沉降和变形监测 9工程质量验收 9.2冻结孔验收 9.3孔口管验收 9.4冻结器验收 9.5测温系统验收 9.6开始冻结前验收 9.7始发(接收)条件核查 9.8融沉注浆验收 ·3· 附录A洞门板块冻结壁厚度计算和校验解析法计算方法 附录B冻结孔检验批质量验收 附录C冻结器检验批质量验收 附录D测温装置检验批质量验收 附录E开始冻结前检验批质量验收 附录F盾构始发(接收)前检验批质量验收 附录G融沉注浆检验批质量验收 本标准用词说明 引用标准名录 条文说明 ·1·1.0.1为加强轨道交通工程盾构始发与接收冻结法端头加固工程质量管理,促进技术进步,做到安全可靠、经济合理,特制定本标准。1.0.2本标准适用于河南省轨道交通工程盾构机始发和接收端1.0.3盾构机始发与接收采用冻结法端头加固施工应推广应用1.0.4盾构机始发与接收段加固工程采用冻结法施工,除应符合本标准外,尚应符合国家和河南省现行有关标准。·2·2术语和符号在不稳定含水地层中修建地下工程时,用人工制冷手段暂时加固地层和隔断地下水的一种特殊施工方法。盾构自始发工作井内盾构基座上开始掘进,到完成初始掘进止,划分为洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段。本标准主要指洞口土体加固段掘进。盾构自距接收工作井一定距离掘进、空推到盾构落到工作井内接收基座上止,划分为到达掘进、接收两个阶段。盾构始发或接收工程中为盾构掘进在围护结构中预留的洞口,一般会在内衬结构墙上镶嵌一个直径大于盾构外径的钢圈,也称洞门圈。以氯化钙水溶液为冷媒剂的间接制冷系统。以液氮灌入冻结管路气化的直接制冷冻结系统。在加固区地面施作垂直冻结孔并安装冻结管,对加固区进行竖向冻结。在围护结构内部施作水平单圈或多圈冻结孔并安装冻结管,·3·对加固区进行水平冻结。用冻结技术在构筑物周围地层所形成的具有一定厚度和强度的连续冻结岩土体,又称冻土帷幕或冻土墙。冻结壁由两两相交的冻土圆柱组成。通过工作井内向地层打设水平冻结孔,洞门圈内部短、外部长,通过冻结形成类似“玻璃杯冶形状的冻结壁,包括杯底和杯壁。外圈杯壁高出杯底长度大于杯底厚度的为长杯壁冻结壁;小于杯底厚度的为短杯壁冻结壁;外圈杯壁长度与杯底厚度相同的为圆板式冻结壁;仅有外圈杯壁部分,没有杯底的为圆筒形冻结壁。冻结壁壁面上任一点与另一壁面之间的最小距离。自然冻结壁厚度是指自然形成的冻土厚度。有效冻结壁厚度是指开挖面外侧冻土厚度。平均温度为冻结壁冻结范围内温度分布的平均值。冻结壁的体平均温度为冻结壁整体的平均温度;冻结壁的面平均温度是冻结壁横截面平均温度,为指定冻结管深度位置横截面上冻结壁的平均温度;等效平均温度为相应计算和测算时对应的平均温度取值。从地层冻结开始至构筑物周围主要冻结器布置圈上所有相邻的冻结器所形成的冻土圆柱按设计要求完全相交。从地层冻结开始至冻结壁形成并达到设计要求。·4·冻结壁形成达到设计要求后,为了维持其功能要求,继续向冻结器输送冷量,以维持冻结壁满足设计要求。集中安设制冷设备和设施的场所。冷冻站主要由制冷剂(氟利昂等)循环系统、冷媒(盐水等)循环系统、冷却水循环系统及供电配系统构成。按设计在地层中钻孔用于安装冻结管的钻孔,分为垂直孔、水安装于冻结孔内,漏出冻结孔的端头安装冻结器,用于冷媒循环,直接接触地层进行热交换。安设在冻结孔内,用以循环冷媒剂并与地层进行热交换的装置。冻结器由冻结管和置于冻结管内的供液管、回液管、与主管路连接装置等组成。洞门正常钻孔前,在钻孔位置埋设一段带有法兰的钢管,为钻孔定位并作为安装其他装置的基础,这段钢管即为孔口管。洞门正常钻孔前,在孔口管上安装的用于防止钻孔时泥水或砂喷涌的密封控制装置,又称孔口压紧装置、密封盒。冷媒汇集或分配装置,一端连接到主干管,一端连接到各组冻结器,通过阀门调节各组冻结器流量。布置在冻结壁及冻结降温区内用于安装温度传感器监测地层·5·温度分布状况的钻孔。用以检查土体冻结效果的检验孔。检查冻结孔、测温孔、泄压孔在不同深度上的偏斜值和偏斜方位的工作。相邻两冻结孔之间的距离。冻结孔不同深度处的冻结孔间距一般也是不同的。相邻冻结孔孔口之间的距离称冻结孔开孔间距。实际施工完成的冻结孔间距称冻结孔成孔间距。冻土融化时的下沉现象。包括与外荷载无关的融化沉降和与外荷载直接有关的压密沉降。土在冻结过程中体积膨胀的性状。在冻结管端头,冻土沿径向发展多,沿轴向发展少,实际冻结管端部冻结壁只能发展成近似半圆弧形状。A—冻结管表面积c—盐水比热D—洞门直径Esj—设计冻结壁厚度G—氯化钙用量g—单位盐水体积固体氯化钙含量·6·h—冻结壁厚度H—埋深K—安全系数K0—侧压力系数k—计算安全系数kl—抗弯折安全系数kj—抗剪安全系数Lz—主干管单向长度m—冷量损失系数g—工况调整系数z—主干管长度调整系数P—洞门中心处的水土压力之和Ps—侧向土压力Pt—计算点的垂直土压力g—冻结管吸热能力z—冷冻站制冷量q—冻结管吸热系数R—冻土的强度指标R2—冻结孔布置半径驻T—去、回路盐水温差t—冻结时间V1—冻结器内盐水体积V2—干管及集配液圈内盐水体积V3—蒸发器和盐水箱内盐水体积Vdp—冻结壁平均单侧扩展速度W—盐水循环总流量茁—计算系数酌—盐水密度·7·μ—冻土泊松比p—固体氯化钙纯度σ—冻结壁应力σt—冻土抗弯折强度C—冻土抗剪强度·8·3.0.1盾构机始发与接收冻结法端头加固应结合工程实际情况和周围环境,通过合理筹划、精心设计、精心施工、各方协作、制定预案措施等手段,严格控制风险,预防各类事故发生,保证工程质量。3.0.2盾构机始发与接收端头加固可单独采用冻结法,亦可以与水泥系加固配合使用,采用冻结与水泥系复合加固时,冻结加固滞后水泥系加固不宜小于28天。当工程风险较大时,应增加其他措施,做到本质安全。3.0.3采用冻结法加固时,应充分考虑冻结加固与边界条件的相互影响。应避免降水、停电等因素对冻结的影响,应减小冻胀和融沉对周围环境的影响。3.0.4采用水平冻结法加固,端头工作井建筑设计应为水平钻孔预留位置和操作空间。3.0.5盾构机始发与接收采用冻结法端头加固,从设计到施工的全过程应采用节能和环保措施;保温材料、泥浆、盐水和废弃物应进行回收和无害化处理。3.0.6盾构始发与接收冻结法端头加固应委托具备相应能力的设计单位进行专项设计,并由具备相应能力的专业施工单位进行施工。3.0.7盾构始发与接收端头冻结法加固应编制技术文件。技术文件应包含冻结加固和冻土段盾构掘进内容,并相互协调。3.0.8冻结法端头加固工程应进行冻结班组和盾构班组共同技术交底,并全程由项目经理统一管理。冻结达到设计效果后,盾构掘进作业时应建立盾构技术负责人和冻结技术负责人共同值班制度。·9·3.0.9冻结施工技术负责人应具备相应的技术能力和施工经验。3.0.10施工现场管理应具备健全的安全和质量管理体系。施工过程应建立技术档案。工程竣工时应整理竣工资料并存档,竣工·10·4勘察和试验4.1.1冻结设计可采用已有的勘察资料。对于不满足冻结设计需求部分,应按现行国家标准《城市轨道交通岩土工程勘察规范》察,补充相应的岩土工程资料,冻结法的工法勘察内容和要求按照4.1.2当洞门附近含水层地下水活动频繁、地下水流速超过5m/d时,施工专项勘察应提供地下水流向、流速等资料。4.1.3施工专项勘察应对洞门附近的水源井、降水井进行调查,以及抽水影响半径等。4.1.4施工专项或工法勘察应查明围护结构形式,围护结构外土体是否采用过其他加固方式,是否进行过注浆以及浆液形式和范围;端头工作井原施工过程是否出现地层扰动或存在回填土、地下埋藏物、胶质化学品等的类型和分布情况。4.2.1人工冻土物理力学性能指标宜通过冻土试验获取资料。冻土的物理力学特性指标应按照《人工冻土物理力学性能试验》MT/T593.1~8的规定测定,试验项目和试验内容可按表4.2.1确定。·11·表4.2.1冻土物理力学特性试验一览表序号试验项目实验内容1单轴抗压强度试验-15~-5益选3种不同温度(应包含2三轴剪切强度试验-15~-5益选3种不同温度(应包含3抗弯折试验-15~-5益选3种不同温度(应包含4冻胀试验-15~-5益选3种不同温度(应包含5单轴蠕变试验-15~-5益选3种不同温度(应包含6三轴蠕变试验-15~-5益选3种不同温度(应包含4.2.2特殊地区需对地下水进行化验,提供地下水含盐量、结冰温度等指标。4.2.3对未进行冻土试验的项目应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,类比对象应有相似性,应详细说明土的类别和一般物理参数的差异。·12·5.1.1冻结加固中冻结壁形式的选择、冻结孔布置和冻结参数应根据工程特征及水文地质条件、盾构始发(接收)工艺、盾构机外形5.1.2冻结加固形式可采用水平冻结或垂直冻结,或采用两种方式组合,或根据工程特点设计更有针对性的冻结加固形式。端头加固如采用复合加固方式或配合其他安全措施使用,应在设计时一并考虑。冻结设计应考虑其他措施对冻结的影响。5.1.3在满足冻结壁强度、变形和构造要求的前提下,宜减小冻结壁体积。5.1.4端头加固冻结设计应包含以下内容:1冻结壁设计应包括冻结壁形式方案比选、厚度、承载力和3冻结制冷系统技术要求;4保温措施;5冻结壁监测;6洞门混凝土凿除的条件和技术要求;7冻结管拔除和封堵技术要求;8冻结管割除和封孔技术要求;9冻胀和融沉控制技术要求;10与盾构工序的协调配合要求;11对冻结有影响的不良或特殊水文地质条件及外界因素的评估和应对措施;·13·12冻结施工对周围环境和(构)筑物、管线等可能产生影响13重大风险的识别和应对措施。5.1.5地层冻结区域内有下列情况时,应进行深入分析并采取针对性措施:1地下水流速大于5m/d,存在集中水流或地下水水位明显波动;2在洞门附近透水砂层存在降水作业;3土层结冰温度低于-2益或有地下热源;4土层含水量低于10%;5洞门底部水头高度逸20m;6存在沼气、古河道、地层异物、人工填土、矿井采空区等不良或特殊地质条件;7扰动过的地层;8围护结构采用钻孔灌注桩或存在影响冻结加固的不利因素;9洞门附近存在渗漏水且呈明水流动状态;10加固范围在立交桥下、铁路、地铁等保护区内,或加固范11江河湖泊附近;12附近有同步施工的其他地下工程;13可能影响地层冻结或地层冻结可能严重影响周围环境的其他情况。5.1.6当冻结壁表面直接与大气接触或通过导热物体与大气产生热交换时,应在冻结壁或导热物体表面采取保温措施。5.1.7在冻结壁形成及维护期间,冻结壁内和冻结壁外200m区域内的透水砂层不宜进行降水施工;必须降水施工时,冻结设计应充分考虑降水产生的不利影响并采取针对性措施。·14·5.1.8采用泥水平衡盾构机、异性盾构机或当盾构机直径大于10m时,应进行深入分析并采取针对性措施。5.2冻结壁设计5.2.1冻结壁设计应明确功能要求。冻结壁按功能与要求分为三类,按表5.2.1的规定确定。应根据冻结壁功能要求分类,选择不同形式和安全性能的冻结壁结构。表5.2.1冻结壁功能分类表类别功能与要求说明玉仅用于止水而无承载要求围护结构界面缝隙止水、有裂隙的岩石地层止水、水泥系加固体中止水等域仅用于承载而无止水要求不透水黏性土层的加固等,为盾构提供稳定基础芋既要求承载又要求止水含水砂土层的加固与止水等,为盾构提供稳定基础5.2.2端头加固常见冻结壁形式及功能要求宜符合以下规定:1当具备地面施工条件,仅需承担围护结构破除时的水土压力,可采用垂直板式冻结壁,亦可增加水平冻结孔作为辅助措施;2当埋深较大、管线阻拦、地面无场地等不具备垂直冻结孔施工条件时,可采用水平冻结壁;水平冻结壁可采用圆板式、长杯壁、短杯壁或圆筒形等形式;3有水泥系加固时,可采用垂直或水平冻结作为辅助封水措施;4玻璃纤维筋等不需凿除作业的围护结构,可采用洞门圈外圆筒形水平冻结辅助封水和为盾构提供稳定基础;5也可根据工程特点采用其他形式的冻结壁;6常见的冻结壁形式和功能要求可按表5.2.2的规定确定。表5.2.2常见冻结壁形式分类表类型示意图盾构配合要点盾构接收水平冻结长杯壁冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机中盾注浆环箍;5—环箍;6—盾构机掘进方向;7—盾构工作井主要适用范围:结构;2.其他情况也可采用。冻结壁功能要求:1.杯底确保围护结构凿除后洞门内土体稳定;2.杯壁辅助纵向封水;3.软弱地层时为盾构接收提供稳固基础;4.接收完成后,外圈不停冻,为施作洞门环梁提供辅助封水。盾构配合要点:1.盾尾管片连续打环箍;2.盾尾拼入冻结杯壁的管片打环箍注浆,封堵盾尾来水;3.盾壳径向注浆孔打聚氨酯环箍,封堵盾尾来水通道;4.确定没有盾尾后方来水后方可顶破冻土底板;5.可配合钢套筒、泡沫混凝土箱等辅助措施。水平冻结洞门圈外圆筒形冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机中盾注浆环箍;5—环箍;6—盾构机掘进方向;7—盾构工作井主要适用范围:不需要凿除围护结构。冻结壁功能要求:1.辅助纵向封水;2.软弱地层时为盾构接收提供稳固基础;3.接收完成后,外圈不停冻,为施作洞门环梁提供辅助封水。盾构配合要点:1.盾尾管片连续打环箍;2.盾尾拼入冻结杯壁的管片打注浆环箍,封堵盾尾来水;3.盾壳径向注浆孔打聚氨酯环箍,封堵盾尾来水通道;4.确定没有盾尾后方来水后方可顶破围护结构;5.宜配合钢套筒、泡沫混凝土箱等辅助措施。·15·类型示意图盾构配合要点盾构接收垂直或水平冻结板式冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机掘进方向;5—盾构工作井主要适用范围:1.需凿除围护结构;2.与水泥系加固配合。冻结壁功能要求:1.确保围护结构凿除后洞门内土体稳定;2.与水泥系配合时在冻结壁与围护结构界面起止水作用。盾构配合要点:宜配合钢套筒、泡沫混凝土箱等辅助措施。水平冻结短杯壁冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机掘进方向;5—盾构工作井主要适用范围:1.需凿除围护结构;2.与水泥系加固配合。冻结壁功能要求:1.确保围护结构凿除后洞门内土体稳定;2.与水泥系配合时在冻结壁与围护结构界面起止水作用。盾构配合要点:宜配合钢套筒、泡沫混凝土箱等辅助措施。钢套筒或泡沫混凝土箱1—内衬结构;2—围护结构;3—过渡环;4—筒体;5—后端盖;6—填料口;7—斜撑;8—冻结壁;9—盾构机中盾注浆孔环箍;10—环箍;11—盾构机掘进方向主要适用范围:地层。冻结壁功能要求:提供盾构机保压接收条件,为注浆封水提供足够时间。盾构配合要点:1.多方面判断洞门空隙注浆效果可靠后方可拆解钢套筒;2.拆解时及时修补洞门空隙注浆缺陷。·16··17·类型示意图盾构配合要点盾构接收斜向接收1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机中盾注浆孔环箍;5—环箍;6—盾构机掘进方向;7—短套筒主要适用范围:地连墙与盾构轴线不垂直。冻结壁功能要求:1.冻结杯壁长度L2宜大于盾构机(包含刀盘)长度与2环管片长度之和;2.提供洞门的延长,为增加多重止水措施提供空间。盾构配合要点:1.接收需要增加垂直于盾构轴线的短套筒,在短套筒上安装橡胶帘布和折页板;措施;3.做井接头时需要斜向切割管片。盾构始发垂直或水平冻结板式冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机掘进方向;5—盾构工作井;6—盾构始发架主要适用范围:1.需凿除围护结构;2.与水泥系加固配合。冻结壁功能要求:1.确保围护结构凿除后洞门内土体稳定;2.与水泥系配合时在冻结壁与围护结构界面起止水作用。盾构配合要点:1.需要有土压控制措施;2.在富水砂层、高水压地层,宜根据工程风险采用单道或双道橡胶帘布压板、短套筒、长套筒、始发箱体等配合。类型示意图盾构配合要点盾构始发水平冻结短杯壁冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机掘进方向;5—盾构工作井;6—盾构始发架主要适用范围:1.需凿除围护结构;2.与水泥系加固配合。冻结壁功能要求:1.确保围护结构凿除后洞门内土体稳定;2.与水泥系配合时在冻结壁与围护结构界面起止水作用。盾构配合要点:1.需要有土压控制措施;2.在富水砂层、高水压地层,宜根据工程风险采用单道或双道橡胶帘布压板、短套筒、长套筒、始发箱体等配合。水平冻结长杯壁冻结壁1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机掘进方向;5—盾构工作井;6—盾构始发架主要适用范围:各种围护结构均可采用。冻结壁功能要求:1.确保围护结构凿除后洞门内土体稳定;地层;3.软弱地层时为盾构始发提供稳固基础。盾构配合要点:1.需要有土压控制措施;2.在富水砂层、高水压地层,宜根据工程风险采用单道或双道橡胶帘布压板、短套筒、长套筒、始发箱体等配合。·18·类型示意图盾构配合要点盾构始发短套筒1—内衬结构;2—围护结构;3—短套筒;4—冻结壁;5—盾构机掘进方向;6—盾构工作井;7—盾构始发架主要适用范围:地层。冻结壁功能要求:提供洞门的延长,为增加多重止水措施提供空间。盾构配合要点:1.可在橡胶帘布折页板从盾壳过渡到管片时提供两道止水措施;2.可在短套筒上预留注浆孔注聚氨酯辅助止水。斜向始发1—内衬结构;2—围护结构;3—冻结壁;4—盾构机掘进方向;5—短套筒主要适用范围:地连墙与盾构轴线不垂直。冻结壁功能要求:1.冻结杯壁长度L2宜大于盾构机(包含刀盘)长度与2环管片长度之和;2.提供洞门的延长,为增加多重止水措施提供空间。盾构配合要点:1.始发需要增加垂直于盾构轴线的短套筒,在短套筒上安装橡胶帘布和折页板;2.盾构掘进应有防偏斜措施;3.做井接头时需要斜向切割管片。5.2.3冻结壁的荷载计算应符合以下规定:1冻结壁的荷载应包括下列内容:1)土压力;2)水压力;·19··20·3)影响范围内地面建构筑物荷载、地面超载和其他临时荷载;4)荷载效应组合应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》2侧向土压力和水压力计算应符合以下规定:1)地下水位以下的黏土、黏质粉土可采用土压力、水压力合算方法;2)地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土,应采用土压3垂直土压力应按计算点以上覆土重量及地面建构筑物荷载、地面超载和其他荷载计算;4侧向土压力可按式(5.2.3)计算:Ps式中:Ps—侧向土压力,MPa;Pt—计算点的垂直土压力,MPa;K0—侧压力系数,可根据岩土工程勘察报告并按照现行国5基底土体反力可按静力平衡计算;6当采用水泥系与冻结法复合加固时,冻结以封水为主,冻结壁所承受的荷载宜根据水泥系加固效果确定,但不应小于水压力;7当冻结壁所处地层有承压水时,应考虑承压水水头。5.2.4冻结壁厚度设计及受力验算应符合下列规定:1域类和芋类冻结壁应按承载力要求设计冻结壁厚度,冻结壁内力和变形可采用解析法或有限元法等方法计算并相互校核。冻结壁模型可按均质线弹性体简化,相关力学特性参数应根据设计冻结壁等效平均温度下对应的冻土试验指标进行选取;2采用有限元法计算时,应分析冻结壁的受力和变形;采用·21·解析法计算时,可按本标准附录A进行计算;3冻结壁应进行抗压、抗弯折和抗剪强度验算,可按式(5.2.4)计算:式中:滓—冻结壁应力,MPa;R—冻土的强度指标,MPa;K—安全系数,冻结壁强度检验安全系数按表5.2.4-1选取。表5.2.4-1冻结壁强度检验安全系数项目抗压抗弯折抗剪域类安全系数芋类安全系数4冻结壁厚度需满足强度、变形和构造要求,不宜过大。5水平长杯壁冻结和圆筒形冻结的杯壁可不做力学计算。6水平冻结外圈冻结壁厚度设计可按常用盾构类型冻结孔布置半径确定,相关参数可按表5.2.4-2选取。表5.2.4-2水平冻结外圈冻结壁厚度控制参考值R2(其中:h—冻结壁厚度,m;R2—冻结孔布置半径,m;D—洞门直径,m。5.2.5冻结壁的等效平均温度设计应符合下列规定:·22·1冻结壁等效平均温度应根据冻结壁承受荷载大小(玉类冻结壁除外)、接收和始发工艺、止水要求、冻胀融沉可能对环境造成的影响及冻结技术合理性确定。冻结壁承受荷载大、安全要求高的工程宜取较低的冻结壁等效平均温度。冻结壁等效平均温度应与冻结壁强度计算时所采用的冻土试验值相匹配;2杯底板块的冻结壁等效平均温度在洞门圈内冻结管拔除3水平冻结杯壁等效平均温度宜按-10益控制,盾构机壳体与冻土交界面的温度宜按-5益~-3益控制。5.2.6不同类型冻结壁的基本设计要求应符合以下规定:1垂直板式冻结壁的设计应符合下列规定:1)冻结加固范围洞门圈外两侧和底部应大于2m,洞门顶部应大于2.5m,软弱含水地层应适当加大冻结加固范围;2)水泥系地层加固中,冻结深度应小于水泥系加固0.5m以上;3)仅需加固地层深部土体时,可采用局部冻结;4)盾构始发与接收前,应拔除洞门圈范围内的垂直冻结管。全深冻结且弱冻结区为非含水层或不透水地层时可一次性上拔,局部冻结或弱冻结区存在富水地层,洞门圈范围内的冻结管宜上拔至洞门圈以上不超过0.3m,并恢复冻结,采用二次上拔要求的,宜在盾构机下部设置水平冻结管;5)当洞门圈内垂直冻结管一次拔除后,应及时用低强度水泥砂浆或黄砂充填密实,并适当注水;6)冻结完成后,应拔出地层中的冻结管和测温管,并充填密实孔洞。2水平杯式冻结壁设计要求应符合下列规定:1)短杯壁水平冻结,洞门圈外冻结杯壁宜长于圈内冻结杯·23·2)需纵向辅助封水的长杯壁水平冻结,洞门圈外冻结杯壁长度宜大于盾构机(包含刀盘)长度与2环管片长度之和;3)洞门圈范围内的冻结管和测温管拔出后,应立即用低强度水泥砂浆充填密实;4)位于洞门圈外的水平冻结管和测温管在盾构始发或接收后,如需辅助封水,应持续冻结至洞门环梁施工完成。3洞门外圈圆筒形冻结壁水平冻结设计应符合下列规定:1)冻结杯壁长度宜大于盾构机(包含刀盘)长度与2环管片长度之和;2)位于洞门圈外的水平冻结管和测温管在盾构始发或接收后,如需辅助封水,应持续冻结至洞门环梁施工完成。4玉类冻结壁设计应符合下列规定:1)封水区域冻土与围护结构交界面的等效平均温度不应高于-5益;2)洞门四周沿隧道轴向封水区域应不小于2m;3)水平冻结外圈杯壁,应保证冻结孔之间冻土交圈,且冻结5.3冻结孔和冻结管设计5.3.1冻结孔布置应根据工程及水文地质条件、盾构始发(接收)工艺、工作井结构、周边环境等确定。冻结孔的布置应满足形成有效的冻结壁形状、厚度和等效平均温度的设计要求;冻结孔成孔控制间距应按设计冻结壁形状、厚度、等效平均温度、盐水温度和冻结工期要求等确定;多排冻结孔密集布置时,内部冻结孔成孔控制间距可适当增大。冻结孔布置常见类型及一般要求可按表5.3.1的规定确定。·24·表5.3.1常见冻结孔布置类型及一般要求类型示意图一般要求垂直冻结1—内衬结构;2—围护结构;3—垂直冻结孔;4—覬(内衬洞口净直径)1.可采用局部冻结;层适当增加;3.第一排孔与围护结构距离不宜小于400mm,不应大于垂直冻结+水平冻结1—内衬结构;2—水平冻结孔;3—围护结构;4—垂直冻结孔;5—覬(内衬洞口净直径)垂直冻结管与水平冻结管位置关系主要有两种形式:结管;2.垂直冻结管与水平冻结管搭接;3.第一排孔与围护结构距离不宜小于400mm,不应大于1—内衬结构;2—水平冻结孔;3—围护结构;4—垂直冻结孔;5—覬(内衬洞口净直径)类型示意图一般要求短孔水平冻结1—内衬结构;2—围护结构;3—水平冻结孔;4—覬(内衬洞口净直径)外圈冻结孔与内部冻结孔长度一致可形成圆板型冻结壁。效应;方案,洞门圈外冻结孔间距不宜超过900mm,洞门圈内冻结孔间距不宜超过3.底部冻结孔宜适当加密。长孔水平冻结1—内衬结构;2—围护结构;3—水平冻结孔;4—覬(内衬洞口净直径)效应;方案,洞门圈外冻结孔间距不宜超过900mm,洞门圈内冻结孔间距不宜超过3.底部冻结孔宜适当加密。洞门圈外水平冻结1—内衬结构;2—围护结构;3—水平冻结孔;4—覬(内衬洞口净直径)1.冻结孔布置半径应统筹考3.底部冻结孔宜适当加密。·25··26·5.3.2水平冻结孔间距在洞门圈内不宜超过1300mm,洞门圈外不宜超过900mm。垂直冻结孔布置两排或多于两排时,排间距不应超过1300mm;排间宜采用梅花形布置;第一排冻结孔与围护结5.3.3长杯壁水平冻结,外圈长孔布置半径应满足下列规定:1积极冻结阶段形成有效的冻结壁厚度;2应保证盾构机进入冻结壁杯口时切削部分冻结壁冻土;3冻土与盾壳交界面温度宜控制在-5益~-3益;4满足以上3条规定后,外圈长孔布置半径不宜过大。5.3.4水平冻结孔的长度应考虑端部效应,应确保在设计积极冻结时间内达到设计要求。表5.3.4冻结孔允许偏斜值冻结孔类型水平或倾斜冻结孔竖直冻结孔冻结孔深度(m)冻结孔最大允许偏斜值(mm)5.3.6冻结孔开孔位置宜避开结构梁、柱的主筋。5.3.7冻结管应采用耐低温材料,宜选用20号低碳无缝钢管,应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB/T8163的规定。水8mm;夯管施工时,冻结管壁厚不应小于6mm;垂直孔先钻孔后安装冻结管施工时,冻结管壁厚不应小于5mm。如冻结管采用新材料,需进行针对性设计。·27·5.4测温孔设计5.4.1测温孔布置应符合下列规定:1应在能监测冻结壁厚度的位置;2应在冻结孔间距较大处或预计冻结薄弱处;3应在能监测冻土与结构交界面温度、冻土与盾壳交界面温度的位置;4应在冻土的盾构切削区和非切削区分别布置。5.4.2水平冻结测温孔应符合下列规定:1外圈应布置适当数量的测温孔,测温孔应能监测外圈上下左右冻结壁发展情况;2各圈冻结孔之间都应布置适当数量测温孔;测温孔应布置于孔间距最大处,且应均匀分布,应能监测整个杯底冻结情况;3内圈测温管长度不得大于冻结管长度,短于冻结孔长度不5.4.3垂直冻结测温孔应符合下列规定:1测温孔不宜布置在盾构掘进范围内;2应有测温孔布置在冻土与围护结构交界面附近。5.4.4测温管宜采用导热良好的无缝钢管。5.4.5测温管内温度监测点应布置在最深处、冻结壁与围护结构交界处,以及两者之间。垂直冻结测温管监测点应在最深处、上部设计冻土边界处,以及两者之间。冻土范围内测温点间距不宜大5.5冻结参数设计5.5.1盐水温度与温差应符合下列规定:1应在设计冻结时间内使冻结壁厚度和等效平均温度达到设计值;·28·2最低盐水温度应根据设计的冻结壁厚度、等效平均温度、地质水文条件、气候条件、冻结孔布置方式和最大孔间距等确定,表5.5.1最低盐水温度设计参考值温度类型取值范围(益)冻结壁等效平均温度最低盐水温度3积极冻结前期盐水温度降低不宜过快,7d后盐水温度宜降至-18益以下,15d后盐水温度宜降至-24益以下,破除洞门前盐水温度应降至设计最低温度值以下;5盾构掘进过程中,冻结壁等效平均温度和厚度达到设计要求且实测判定冻结壁安全的情况下,可适当提高盐水温度,但不宜5.5.2单孔盐水流量应符合下列规定:1应在设计时间内使冻结壁厚度和等效平均温度达到设计值;2冻结管内盐水流动状态宜处于层流和紊流之间。3冻结管单孔盐水流量应根据冻结管散热要求、去回路盐水温差和冻结管直径确定,可按表5.5.2选取,冻结管直径较大时宜取较大的盐水流量值。表5.5.289mm~108mm直径冻结管单孔盐水流量设计参考值冻结孔串联长度(m)单孔盐水流量(m3/h)·29·4冻结孔所有分组流量之和不应小于盐水循环总流量。5.5.3积极冻结时间预估应符合下列规定:1冻结壁单侧平均扩展速度应根据地层初始温度、地下水流速、岩土类型、含水率、冻结管间距、盐水温度等进行预估,可按表表5.5.3冻结壁平均单侧扩展速度设计参考值冻结时间t(d)冻结壁平均单侧扩展速度注:粉砂、黏土取表中较低值;采用封闭式群孔冻结的冻结壁内侧扩展速度可表中2根据冻结壁设计厚度预估积极冻结时间可采用式(5.5.3-1)计算:式中:t—冻结时间,d;Esj—设计冻结壁厚度,m;Vdp—冻结壁平均单侧扩展速度,m/d。5.6洞门保温设计5.6.1应在洞门内、洞门四周冻结区域墙体敷设保温板,敷设范围宜超过冻土边界1m,应使用专用胶黏剂进行紧密粘贴,板材之间不宜有间隙。5.6.2保温板应采用导热系数和吸水率小的保温材料。导热系数不应大于0.04W/(m·K),吸水率不应大于2%,厚度不宜小于·30·30mm,可采用聚氨酯、聚苯乙烯和聚乙烯软质泡沫等保温材料。5.6.3保温板应采用阻燃型保温材料。燃烧性能等级不低于现行国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB8624中所规定的5.7冷冻站设计5.7.1冷冻站制冷能力计算宜按照以下规定计算:1冻结管吸热能力按式(5.7.1-1)计算:式中:Qg—冻结管吸热能力,kJ/h;q—冻结管吸热系数,kJ/(m2·h),钢管取值范围为2·h)~1172kJ/(m2·h)(黏土中取较大值,砂、砾中取较小值);A—冻结管表面积,m2。2冷冻站制冷能力按式(5.7.1-2)计算:式中:Qz—冷冻站制冷量,kJ/h;m—冷量损失系数,取值范围为1.0~1.1(主干管为钢管时取较大值,PE管时取较小值;气温较高时取较大值);z—主干管长度调整系数,参考值为1译/m;Lz—主干管单向长度,m;g—工况调整系数,取值范围为1.1~1.3(根据冷冻机组说明书和机组新旧程度选取)。5.7.2冷冻机选择应遵守下列规定:1制冷剂循环系统的冷凝温度应比冷却水循环系统出水温2制冷剂循环系统蒸发温度应低于设计最低盐水温度5益·31·3冷冻机的型号与数量应根据计算制冷能力、制冷剂循环系统的冷凝温度、蒸发温度、实际工况制冷量与标准制冷量之间的换算系数确定。选定冷冻机实际工况制冷能力不小于计算制冷能力,并应配备相同制冷能力的备用机;4如盾构隧道左右线端头均需冻结加固,且冻结时间有交叉,应每个洞门布置独立冷冻机供冷;5禁止使用氨制冷剂。5.7.3冻结盐水应符合下列规定:1冻结盐水宜采用氯化钙水溶液;2氯化钙水溶液凝固点应低于设计最低盐水温度值8益~3盐水中可添加氢氧化钠或重铬酸钠;4氯化钙水溶液应充满循环系统中所有的容器和管路。氯化钙用量可按式(5.7.3)计算:)籽式中:G—氯化钙用量,kg;g—单位盐水体积固体氯化钙含量,kg/m3;籽—固体氯化钙纯度;V1—冻结器内盐水体积,m3;V2—干管及集配液圈内盐水体积,m3;V3—蒸发器和盐水箱内盐水体积,m3。5.7.4盐水管路设计应符合下列规定:水在冻结器环形空间的流速宜为0.3m/s~0.6m/s,在供液管中·32·2盐水干管及配液管、集液管宜选用普通低碳钢无缝钢管,管壁厚度不宜小于4.5mm,亦可选用其他满足使用要求的新型管材。供液管宜选用钢管或聚乙烯增强塑料管;3盐水干管中应安装软接头。5.7.5盐水泵设计应符合下列规定:1盐水循环总流量应按式(5.7.5)计算:式中:W—盐水循环总流量,m3/h;z—冷冻站制冷量,kJ/h;酌—盐水密度,kg/m3;c—盐水比热,kJ/(kg·益);吟T—去、回路盐水温差,益,一般取吟T=1益~2益。2盐水泵设计扬程应根据设备安装高差和管路中水头损失计算;3盐水泵电动机设计功率应根据选用泵的类型、流量、扬程计算;4应按盐水循环计算总流量、盐水泵设计扬程和电动机设计功率选择水泵型号和台数;选用盐水泵总流量不小于计算总流量,并应配备满足设计要求的备用泵。5.7.6冷却水设计应符合下列规定:1冷却水总循环量应按冷冻机数量和冷却水用量计算,冷冻机的冷却水用量参照设备参数确定;2冷却水补充水量需根据冷却水蒸发、风吹和排污水量损失计算,实际补充水量应大于计算补充水量;3宜采用软水,水温不宜高于28益;4冷却塔型号和台数根据冷却水总循环量确定;5清水泵型号和台数根据冷却水总循环量确定,扬程宜为·33·12m~40m。当冷冻站和冷却塔不在同一水平高度时,扬程需考虑该高差。并应配备满足设计要求的备用泵。5.7.7低温容器及管路保温设计应符合下列规定:1制冷剂循环系统的中低压容器和管路、盐水箱、盐水干管、配液管、集液管等必须保温;2保温层不宜产生凝结水;低温容器、管路的保温层均应铺设防潮层;3保温层应采用阻燃型材料,燃烧性能等级不低于现行国家4应符合现行国家标准《工业设备及管道绝热工程设计规5.7.8供电系统设计应符合下列规定:1应符合现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》2应满足备用机组同时开启所需负荷;3宜按二级用电负荷设计,应配备备用电源。备用电源应在断电2h内启用,可采用发电机;发电机容量应满足维护冻结工况下的用电负荷。5.7.9冷冻站系统集成设计应符合下列规定:1应绘制总平面布置图、管路设备连接图、冻结管连接分组图;2冷冻机、盐水泵、清水泵必须配备备用设备,并能保证及时切换;3盐水箱容积不应小于3m3,应有液面高度指示装置,并应敷设保温措施;盐水出口位置距箱底处应大于10cm;4清水箱或清水池不应小于6m3;5冷冻站应有良好通风,通风方向应有利于机电设备的散热和防潮,应满足清水系统散热需要,必要时采用机械强制通风;·34·6盐水干管上应安装流量计、温度计和压力表。5.8冻胀和融沉控制设计5.8.1应判断冻胀和融沉对周边建构筑物和管线的影响,如有危害,应对周边建构筑物和管线采取保护措施或通过技术措施控制冻胀和融沉。5.8.2冻结开始前,可对拟冻结土层及受冻胀或融沉影响区域土层进行注浆,以控制冻胀或融沉。5.8.3可在冻结体和受冻胀影响建构筑物或管线间布置泄压孔控制冻胀。5.8.4冻结加固地层在冻结停止后应进行融沉注浆,注浆范围为冻结影响区域。3.0mm时,应进行融沉注浆;当地表隆起达到3.0mm时应暂停注浆。5.8.6冻结壁已全部融化且未注浆时,地表沉降速率连续2次小5.8.7融沉注浆可利用隧道管片的预留注浆孔进行注浆,亦可从地面或工作井内进行注浆。·35·6.1.1冻结施工应编制施工组织设计和危险性较大的分部分项工程专项施工方案并通过专家评审。6.1.2应急预案已按程序上报并获得审批,应急物资和设备准备齐全并放置于施工现场。6.1.3施工管理人员到场,施工人员经过培训、安全教育和交底。6.1.4冻结施工所需的设备、仪器、材料到达施工现场。测量仪器在开工前应进行检验校核。施工材料已送检并满足设计要求。6.1.5冻结施工前,应查明冻结施工影响范围内的地下管线、建构筑物、设备的分布和使用状况,提出施工中的保护措施。6.1.6应排查冻结区域周边人工降水、水泥系加固时间等情况,评估其对冻结效果的影响并提出解决方案。6.1.7应查明洞门圈范围内渗漏水情况。可在洞门圈外1m处结构墙打设探孔至围护结构交界处,查明是否存在涌水;探孔打设应有防喷措施,使用完成后应可靠封堵;采用钻孔灌注桩的围护结构,如洞门圈内是喷射混凝土,应检查其质量,如有缺陷应在钻孔施工前处理。6.2冻结孔施工6.2.1水平钻孔施工平台应搭设牢固。6.2.2垂直钻孔施工场地宜找平并硬化,在场地周围砌筑高度为6.2.3钻孔前应进行测量复核,确定基准点,并做好标识和保护。6.2.4冻结孔的开孔位置及深度应符合设计要求。开孔宜避开·36·梁柱主筋,冻结孔位置偏差不宜大于100mm,开孔间距误差不宜大6.2.5水平冻结孔应根据地层特点选用钻进方法,提高成孔质量和成孔效率,控制地层沉降。可采用跟管钻进法、夯管法等施工方法。6.2.6水平冻结孔钻孔施工前应先安装带法兰和旁通阀的孔口管,孔口管安装应符合下列规定:1孔口管宜采用低碳钢无缝钢管,内径宜大于冻结管外径2孔口管开孔直径应大于管径2mm~4mm,鱼鳞扣缠上麻丝或者棉布条,插入深度不宜小于200mm,并用不少于3根且直径不小于12mm的膨胀螺丝固定。孔口管与墙体之间不得渗漏。如围护结构与内衬墙结合处存在漏水漏砂缺陷,孔口管应加长镶嵌至围护结构内或对结合处提前进行处理。6.2.7水平冻结钻孔施工应采用二次开孔工艺,一次开孔不应钻透围护结构,在孔口管安装球阀后再进行二次开孔钻透围护结构。6.2.8水平冻结孔钻进应符合下列规定:1跟管钻进或夯管时,应在孔口管上安装孔口密封装置。密封装置与冻结管之间应用填料充填,不得漏水漏砂;2用钻进法施工冻结孔时,在黏土等不透水地层中可采用清水钻进;在砂层或粉土层中应采用泥浆钻进,并根据地层情况调整3在满足钻进安全和工艺要求的情况下,需拔除的冻结管和测温管可采用没有逆止阀的钻杆钻进;4钻头应根据地层特点和拔管要求选用,应尽量选择长度较短的钻头,钻头直径应略大于钻杆外径;5围护结构为钻孔灌注桩时,应有防止冻结孔偏斜的措施;·37·6水平冻结孔中外圈冻结孔偏斜不得侵入盾构掘进范围,如有侵入,必须采取措施。6.2.9水平冻结孔施工结束后应用环形钢板焊接冻结管与孔口管之间的缝隙。需拔除的冻结管和测温管不宜注浆。6.2.10垂直钻孔可采用泥浆护壁,钻具成孔后下放冻结管。对特殊地层也可采用跟管钻进成孔或潜孔钻成孔等方法。6.2.11垂直冻结孔钻进应符合下列规定:1应根据地层特点和钻孔深度选择合适的钻机、钻铤和钻头;2在黏土地层中可采用清水自造浆钻进;在砂或粉土层中应采用泥浆护壁钻进,并根据地层情况调整泥浆成份、配比。废弃泥浆应做无害化处理,不得随意排放;3钻孔偏斜如超过设计要求,应回填后重新成孔或补孔。6.2.12冻结孔施工还应符合下列规定:1冻结孔施工方位应根据实际开孔误差调整,应减小冻结孔偏斜值;2冻结孔宜间隔施工,宜通过调整中间冻结孔的设计施工轨迹,减小冻结孔成孔间距,使冻结孔间距均匀;3应确保冻结管加工质量,冻结管不得有明显弯曲;4在开始钻进或安装冻结管前,应进行配管并检查冻结管的方位与倾角;5冻结孔的深度不宜小于设计冻结管长度与不能循环盐水的端部长度之和;6冻结孔成孔偏斜应符合设计要求。6.2.13冻结孔施工过程中应及时测斜,可采用经纬仪灯光测斜或陀螺仪测斜等方法。6.2.14当冻结孔成孔间距超过设计要求时,可增加冻结孔使成孔间距满足设计要求。·38·6.2.15测温孔宜在冻结孔成孔后施工,其位置和方向可根据冻结孔测斜数据进行微调。6.2.16冻结孔和测温孔施工完成后应根据测斜数据绘制成孔偏斜图。6.2.17钻机应在全部冻结孔验收合格后再拆除。6.3冻结管安装6.3.1冻结管材质和规格应符合设计要求。6.3.2水平冻结洞门内宜使用没有接头的冻结管。冻结管如需连接,应采用内衬管连接并对接头进行焊接,接头强度不应小于管材强度的75%;垂直冻结管可采用外管箍焊接接头方式,外管箍长度不应小于冻结管直径的2.0倍。6.3.3内衬管、外管箍材质应与冻结管一致;焊条应与管材材质相匹配,焊缝应饱满且与管壁齐平。冻结管焊接后,宜待焊缝冷却后再下入地层。6.3.4冻结管应顺直,不得有明显弯曲。6.3.5冻结管下入地层深度不应小于设计深度,也不宜大于设计深度0.3m。内圈冻结管深度应一致。冻结管露出孔口管不宜小6.3.6冻结管管内必须清理干净。6.3.7冻结管安装进地层后必须试压。试压压力应大于2倍的冻结工作面盐水压力;试压30min,压力下降不应超过0.05MPa,再持续15min,压力保持不变为合格。试验不合格的冻结管必须进行处理,达到密封要求后方可使用。6.4供液管安装6.4.1供液管可采用聚乙烯塑料管或钢管,应保证在冻结温度下·39·表6.4.1供液管管径与壁厚供液管品种钢管3~4聚乙烯增强塑料管6.4.2供液管装入冻结管时,连接应牢固、严密;供液管应安装至距冻结管管底不大于150mm位置,管端应保留不小于供液管断面面积的回水通道。6.4.3垂直冻结中如采用局部冻结,可采用安装深供液管、浅回液管形式,或设置挡板并在挡板上接入供液管、回液管。6.4.4冻结器与胶管应连接牢固并有防脱落措施。胶管耐压值应大于工作压力的1.2倍。6.4.5冻结器宜采用串、并联方式分组与配液管、集液管连接,每组串联冻结管长度不宜超过50m,各组长度宜基本一致。水平冻结外圈底部各相邻冻结管应交叉分组。6.4.6配液管、集液管的每一组去路和回路接口都应安装阀门,回路应安装温度测点。6.4.7冻结器必须编号并绘制分组连接图。6.5测温系统安装6.5.2测温管内不应有杂物和积水。6.5.3垂直冻结竖向测温管安装后,管口宜高出地面不小于6.5.5测温管应检测合格后安装测温电缆和测温元件;测温元件·40·位置应符合本标准5.4.5条要求,测温元件和仪器应经过标定,温6.5.6测温管安装完成后,管口应进行密封和保护,应防止测温6.5.7测温系统宜采用自动化温度采集装置,实时记录温度。6.6冷冻站安装6.6.1冷冻站宜安装在加固端头附近场地内或楼板上;冷冻站位置应避开盾构吊装场地。6.6.2冷冻站安装在地面时,应搭设厂房;厂房内制冷系统应避免阳光直晒;厂房应有防洪措施;厂房防火应符合现行国家标准6.6.3冷冻站场地或厂房、冻结现场应设置围栏,应禁止无关人员进入。6.6.4冷冻站应通风良好;当通风条件不能满足需求时,可采用机械强制通风。6.6.5冷冻机、盐水泵、清水泵及管路系统安装,应符合现行国家标准《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB金属管道工程施工规范》GB50235及《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184中的有关规定。配电系统安装及调试应符合现行国家标准《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工验6.6.6设备、压力容器及管道阀门应清洗并经压力试验合格。液面指示器、安全阀等安装前应进行灵敏性测试。6.6.7冷却水源水质不符合冷凝器等设备使用要求时,宜安装水质处理装置。6.6.8盐水循环系统最高部位处应安装排气阀;盐水箱应安装盐·41·水液面可视标尺或自动报警系统。6.6.9盐水干管上应安装盐水流量计、温度计和压力表。6.6.10制冷剂循环系统、盐水干管、配液管、集液管应进行密封性试验,应符合下列规定:1盐水管路系统必须进行压力试验,试验压力不得小于冻结工作面盐水压力的1.5倍;2冷冻机注入制冷剂前,应按照设备说明书要求进行制冷系统各部位渗漏检验。6.6.11管路密封性试验合格后,制冷系统的蒸发器、管路及盐水保温,保温施工应符合现行国家标准《工业设备及管道绝热工程施6.6.12制冷系统及管路应按刷漆。管路应采用不同颜色以区分去路和回路,并在管路上标识流向。集液圈、配液圈阀门应编号,并绘制冻结孔连接分组示意图。6.6.13设备标识应当完整,清晰。6.6.14冷冻站应按规定配置消防设备。6.6.15垂直冻结的冻结区应设置封闭围栏,应有防洪、防涝措施;夏季宜在冻结器上部设置防晒装置。6.7冷冻站运转和积极冻结6.7.1冷冻站正式运转前应符合下列规定:1应有足够的氯化钙、氟利昂、冷冻机油;冷冻机易损件、仪表等应有备用件;应有温度、压力、比重等监测检查设备;应有足够消防器材;2配电系统应能连续正常供电,应做好应急供电准备;防雷装置、接地等安全设施应齐全;3应对清水循环系统、盐水循环系统和冷冻机进行单独·42·调试;4盐水制备作业应由专人指挥并做好个人防护。盐水比重达到设计要求,并降至常温时再注入管路,并保持持续循环。盐水用量应达到系统正常运行要求。6.7.2冷冻站正常运转应符合下列规定:计要求,各冻结器回路温度宜基本一致,冻结器结霜应均匀;盐水循环系统应定期排气;2制冷剂冷凝压力和蒸发压力应符合冷冻机说明书要求;3冷却水温应在冷冻机使用说明书要求范围内,进出水温差4应定期检查盐水箱盐水液位和比重;5盐水的降温应按设计梯度进行;6冻结系统的日常监测按照本标准第8章规定进行,并根据监测结果调整,使冻结过程符合设计要求;7如运转不正常应立即查找原因并进行修复,并采取延长冻结时间等措施确保最终冻结效果。积极冻结期间,停机超过12h时,应延长冻结2倍的停机时长;8备用机应定期试运行;9洞门处应有防洪设施和备用物资,应配备足够能力的抽水设备,应防止下部冻结管被积水浸泡;10备用氯化钙数量应满足全部盐水再次制备要求。6.7.3冻结期间如发生盐水泄漏,必须立即查明原因。如盐水泄漏进入地层,应评估并采取措施保证冻结效果。6.7.4水平冻结应在冻结管割除并封堵后停止冻结,垂直冻结应在拔管结束后停止冻结。·43·6.8冻结壁检测与判断结壁厚度、等效平均温度、冻结壁与围护结构交界面温度以及探孔情况等综合判定。6.8.2冻结壁厚度可采用下列方法计算:1可采用平均冻结发展速度法,按式(6.8.2)计算:式中:h—冻结壁厚度,m;Vdp—冻结壁平均单侧扩展速度(可根据相应断面冻结管与测温孔距离和测温点达到0益的时间进行估算),m/d;t—冻结时间,d;2亦可采用解析法或有限元法计算。6.8.3冻结壁等效平均温度可按解析法、图解法和有限元法计算。6.8.4应在洞门内布置“米冶字型探孔,数量不少于5个,探孔应在冻结管间距最大处,探孔深入土层0.3m~0.5m,探孔直径不应小于30mm;应通过取芯圆柱判断冻结壁与围护结构交界面冻结情况,冻土芯样应完整、连续无冻结缺陷,探孔内应无水,且探孔内温度在-5益以下。在盾构掘进前应封堵探孔。围护结构是钻孔灌注桩时,桩间位置应布置有探孔。6.8.5冻结效果判断应符合下列规定:符合设计要求;2各测温孔测点温度符合设计要求;3探孔无泥水流出,探孔内温度符合设计要求;4积极冻结过程正常或经处置后符合设计要求;·44·5冻结壁厚度、等效平均温度符合设计要求。6.9.1符合本标准6.8.5要求后方可凿除洞门。采用水泥系与冻结复合加固时,可在冻结交圈后分层凿除洞门圈内混凝土。钢和机械设备。6.9.3地连墙应分层凿除,并保留最内层钢筋及保护层;钻孔灌注桩应分层凿除,保留少量主筋和保护层。在全部掘进范围内冻结管和测温管拔除并封堵后方可割除剩余钢筋。6.9.4应采用人工凿除,禁止采用大型机械凿除。6.9.5水平冻结洞门凿除时应保护冻结管,不得踩踏已凿出的冻结管,应有冻结管破裂的应急措施。6.9.6洞门凿除后,盾构机应立即开始掘进,否则应保护凿除面,并覆盖保温板。6.10冻结管拔除和封堵6.10.1盾构机始发或接收前,需要拔出掘进范围内的冻结管和测温管并进行封孔。水平冻结管可采用倒链或千斤顶拔除;垂直冻结管可采用吊车拔除,应进行起拔力验算。拔管必须有安全措施。6.10.2冻结管拔除应在洞门外侧已凿除并保留最内侧钢筋时开始;拔除完毕并封堵后,方可割除剩余钢筋。不需凿除的洞门,应在盾构机就位后开始拔除冻结管。6.10.3拔除冻结管前应准备好加热用盐水箱、胶管、千斤顶、蒸汽机等设备和应急物资。加热,可扭动后即可进行拔管,严禁过度加热和强行拔管。·45·6.10.5拔管过程中如出现断管,应立即用丝锥进行续拔。如无法拔出,可采用钻机套钻拔出。6.10.6不得同时将洞门圈内冻结管全部停冻,应分组拔除。6.10.7单根冻结管拔除后,应立刻进行封堵。垂直冻结孔应采用砂浆或黄砂充填,如采用黄砂充填,距孔口至少1m深度内应采用黄土或砂浆封堵;水平冻结孔应采用砂浆或湿黏土充填并捣实,6.10.9垂直冻结管和测温管在盾构始发或接收完成后应按设计要求全部拔除,拔除应在停冻后72h内完成。6.11冻结管的割除和封堵6.11.1盾构机盾尾进入(推出)洞门并可靠封堵洞门空隙后,应分组割除冻结管并封堵;割除前应回收供液管并排出盐水,封堵完成后方可停机。6.11.2水平冻结管割除深度不得小于60mm,排除管内盐水后应采用微膨胀水泥充填不小于1.5m;应用两个或以上膨胀螺栓紧贴割断的冻结管打入孔壁混凝土,然后按设计要求封堵管口。6.11.3垂直冻结管如无法拔除,应将管口割除,割除深度应深入地表下至少0.5m;割除后应排除管内盐水,并用M10水泥砂浆进行充填。6.11.4水平冻结管暂时无法割除时,应有专门措施防止冻结孔周围化冻漏水。在冻结体化冻后,冻结管割除应有防止喷水、涌砂等的安全措施。6.11.5冻结管割除和封堵应有原始记录。6.12冷冻站停冻与拆除6.12.1盾构始发与接收完成并按设计要求拔管、割除、封堵后可·46·停止冻结;停冻后可拆除冷冻站。6.12.2冷冻站拆除时,应回收盐水或无害化处理后排放。腐处理后入库。6.13冻胀和融沉控制6.13.1受冻胀影响的区域可根据现场条件在冻结前注浆、打设泄压孔或埋设加热管,必须有相应的安全措施。6.13.2泄压孔宜打设在非冻结区或不含水地层。加热管运行应控制解冻时间和范围,加热不得影响冻结壁有效强度。6.13.3冻结结束后,泄压孔可作为融沉注浆孔;工程结束后泄压孔和加热管必须拔除或按照本标准6.11.2条要求进行封堵。6.13.4融沉注浆应在冻结停止后7天内进行,融沉注浆应配合地面沉降监测和隧道变形监测进行。6.13.5在隧道内进行融沉注浆时应与隧道管片二次注浆、洞门空隙封堵注浆、洞门环梁注浆相协调,应优先保证盾构二次注浆和洞门空隙封堵注浆。融沉注浆宜由下至上进行。施工条件具备时,也可进行地面分区注浆,或在冻结壁和建构筑物或管线间进行分层注浆。力不宜大于0.3MPa。融沉注浆浆液宜以水泥单液浆为主,水泥-水玻璃双液浆为辅。6.13.7融沉注浆结束后,隧道内、工作井内注浆孔必须进行可靠封堵。·47·7盾构始发(接收)与冻结配合7.1.1洞门凿除直至盾构始发(接收)结束阶段,应由专人统一指挥冻结和盾构掘进,应建立盾构技术负责人和冻结技术负责人共同值班制度。7.1.2盾构始发(接收)应满足下列条件:1符合本标准第6章有关规定;2盾构机位置和相关准备工作符合本标准及相关施工方案要求;3现场应急物资设备齐全,通讯、监控等条件满足本标准和应急预案要求;4盾构机已就位,冻结管拔除和封堵后,宜在24h内割除剩余钢筋,并掘进。盾构接收采用钢套筒等辅助措施的,应立即进行填仓作业;5盾构机宜在72h内始发(接收)完毕。7.1.3盾构机在冻结加固区停机超过48h,应评估冻结壁状况,必要时应恢复冻结。7.1.4应制定冻结体内掘进刀盘、螺旋机、盾壳冻住的预防措施和冻住后的应急处理措施。7.1.5盾构区间接收和始发段,在冻结体内和冻结体外至少2环应采用增加注浆孔的管片。7.1.6冻结体内同步注浆应饱满,材料应适用低温工况。7.2.1在距冻结体至少3环以前,对盾构机进行全面检查维护,·48·对已拼装管片进行二次注浆。7.2.2应准备好应急设备和物资。7.2.3应做好冻结体内掘进准备工作,包括刀盘、土仓、螺旋机及上下闸门防冻措施,低温下机械润滑及密封件有效性防护措施,出土皮带机防滑措施等。7.2.4细砂、粉砂、承压水等风险地层,除橡胶帘子布折页板外,应增加其他防止涌水涌砂的密封措施。应有密封装置从压住盾壳过渡到压住管片的技术措施。7.2.5盾构机在冻土范围内宜采用小推力慢速连续掘进。7.2.6冻结土体内掘进暂停或管片拼装时,刀盘应持续低速转动,并定期正反转。7.2.7应持续监测出渣温度和渣土状况。7.2.8当盾尾拼装的管片进入冻结杯壁后,应通过管片注浆孔注浆,形成环箍封堵纵向来水通道,也可从盾壳径向注浆孔注入聚氨酯形成环箍。注浆或注入新型材料应防止过高流速冲刷冻结壁,应评估新型材料对冻结壁的影响。7.2.9应通过土仓压力变化等判断纵向来水通道是否封堵,确认封堵成功后方可顶破洞门。7.2.10最后一环管片拼装完成后,应及时封堵洞门和管片之间的空隙。7.2.11采用钢套筒、泡沫混凝土箱、水土回填接收应符合以下规定:1钢套筒安装、泡沫混凝土体浇筑、水土回填方式应有专项技术和安全措施,并与冻结、盾构施工相互协调、配合;2采用钢套筒的项目,集液圈、配液圈、去回路连接胶管安装应避开钢套筒安装位置。钢套筒安装应保护冻结管路,应有管路损坏应急处理措施;3采用钢套筒、泡沫混凝土箱、水土回填接收的项目,应在围·49·护结构凿除后及时进行钢套筒填充、泡沫混凝土浇筑、水土回填等相关作业,宜在48h内完成;4泡沫混凝土箱应有足够强度;5洞门与管片之间的空隙注浆封堵完成并检测合格后,方可进行拆解钢套筒、破除泡沫混凝土、清理回填水土等工序。7.3.1盾构始发宜采用直线始发;如采用割线或曲线始发,应有专门措施。始发姿态应保证盾壳与洞门钢环各处间隙均匀、橡胶帘子布折页板密闭有效。7.3.2在水压较大地层,除采用橡胶帘子布折页板外,还应增加辅助密封措施;应有密封装置从压住盾壳过渡到压住管片的技术措施。7.3.3拔除冻结管后,应尽快将刀盘顶住掌子面。7.3.4应有土仓压力控制和预防掌子面塌陷措施。7.3.5正环管片开始拼接后,应尽早封堵洞门和管片空隙。7.4洞门空隙封堵7.4.1盾构机始发时洞门空隙封堵应符合下列规定:1盾构机盾尾穿过结构墙后,在不影响盾尾刷情况下,应对已拼装环片注浆,应确保结构墙与管片之间空隙填充饱满;2停止冻结后,应对冻结体范围内管片进行二次注浆。7.4.2盾构机接收时洞门空隙封堵应符合下列规定:1最后一环管片拼装完成后,应对围护结构、结构墙和管片背后间隙注浆,确保注浆密实;2注浆完成且封堵检验合格后,应尽快将盾尾推出。应用细石混凝土将结构墙和管片间空隙填充密实;采用背覆钢板的管片,应用弧形钢板将结构墙和管片间空隙焊接封闭并注浆填实。·50·7.4.3盾构接收和始发宜采用外置式井接头。7.4.4在砂层、承压水等风险较大地层,宜在洞门环梁施工完成后停止外圈冻结孔。·51·8.1.1冻结加固施工期间,应当监测施工影响范围内隧道管片、8.1.2测点布置及测量方法应符合现行国家标准《城市轨道交通道交通工程监测技术规范》GB50911和现行行业标准《城市测量规范》CJJ/T8等有关规范的规定。8.1.3监测单位应对监测数据和现场巡查情况整理分析,确保数据正确、可靠,按时提交监测报表;监测值达到预警值时,应立即发出预警通知。8.1.4监测设备、仪器、仪表等精度应符合现行国家和行业规范要求,使用前应经过校准和标定。8.1.5应根据监测数据,对冻结系统运行进行调整;如未达到设计要求,应采取延长冻结时间等措施保证冻结效果。8.2沉降和变形监测8.2.1监测应从钻孔开始,至融沉注浆结束后3个月,并满足数据收敛要求后停止。8.2.2隧道变形及周边环境监测点初始值应为施工开始前连续3次稳定数据平均值。施工监测频率宜按表8.2.2规定确定,可根据监测数据变化幅度适当调整。·52·监测内容监测频率钻孔期间冻结期间始发(接收)融沉注浆自然解冻地下管线垂直位移监测(5~10)天;第邻近建构筑物垂直位移监测地表剖面垂直位移监测隧道垂直位移监测——隧道收敛监测——8.2.3隧道管片监测预警值应根据地质条件、设计参数及工程经验确定。无具体预警值时,可参照表8.2.3规定确定。表8.2.3隧道管片监测预警值监测内容监测预警