凍結(jié)法加固技術(shù)在聯(lián)絡(luò)通道施工中的應(yīng)用11

1、1 工程背景1.1 工程概況蘇州市軌道交通4號(hào)線及支線工程某標(biāo)包含二站三區(qū)間，每個(gè)盾構(gòu)區(qū)間各1條聯(lián)絡(luò)通道及泵房，共有3個(gè)聯(lián)絡(luò)通道及泵房。1.2 工程地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)資料，本工程3個(gè)聯(lián)絡(luò)通道及泵房所處地層主要為1粉質(zhì)粘土、2粉砂、3粉土夾粉砂層、1粉質(zhì)粘土層。3區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道地質(zhì)如表1表1 聯(lián)絡(luò)通道主要設(shè)計(jì)參數(shù)表序號(hào)盾構(gòu)區(qū)間里程位置部位地層設(shè)計(jì)線間距隧道中心埋深1聯(lián)絡(luò)通道及泵房左DK14+483.140（右DK14+478.250)聯(lián)絡(luò)通道1粉質(zhì)粘土、2粉砂1粉質(zhì)粘土層12.005m17.94m泵房1粉質(zhì)粘土2聯(lián)絡(luò)通道及泵房左DK15+220.850（右DK15+218.741）聯(lián)絡(luò)通道2粉砂1粉質(zhì)粘

2、土層13.000m19.881m泵房1粉質(zhì)粘土層3聯(lián)絡(luò)通道及泵房左DK16+387.932（右DK16+387.410）聯(lián)絡(luò)通道3粉土夾粉砂層、1粉質(zhì)粘土層13.000m21.193m泵房1粉質(zhì)粘土在施工中，對(duì)于工程地質(zhì)，特別是在凍結(jié)孔施工過(guò)程中，要防止2粉土夾粉質(zhì)粘土可能發(fā)生泥、水突涌和地層沉降現(xiàn)象發(fā)生。1.3水文地質(zhì)1.3.1地表水蘇州市屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量較大，輕度潮濕，沿線河道縱橫，地表水系極其發(fā)育，太湖中水經(jīng)河道源源不斷給場(chǎng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)給地表水，地表水另一來(lái)源為大氣降水，水位標(biāo)高的變化主要受太湖水位影響。1.3.2地下水根據(jù)地下水埋藏條件，可將地下水分為孔隙潛水、微承壓水及承壓水。.潛

3、水潛水含水層主要由全新統(tǒng)Q4填土層組成，主要接受大氣降水的入滲補(bǔ)給，同時(shí)接受沿線污水、自來(lái)水的滲漏補(bǔ)給。潛水穩(wěn)定水位為地面下1.01.50m左右，標(biāo)高1.461.48m。蘇州地區(qū)降雨主要集中在69月份，在此期間，地下水位一般最高；旱季為12月份至翌年3月份，在此期間地下水位一般最低。潛水位年變幅一般為12m。.微承壓水微承壓水含水層由晚更新世沉積成因的3、3粉土、2粉土或粉砂層組成，其隔水頂板為1、2粘性土層，隔水層底板為1、2粘性土層，具微承壓性。微承壓水水頭標(biāo)高在-0.201.90m。近35年最高微承壓水水位為1.60m左右，年變幅1m左右。.承壓水承壓水含水層由晚更新世沉積成因的土層組成

4、，主要為2粉砂或粉土、2、4粉土或粉砂及粉土層，具承壓性，屬于本區(qū)第I承壓水。據(jù)區(qū)域資料，承壓水水頭標(biāo)高在-2.70m左右，年變幅1m左右。2 凍結(jié)法施工技術(shù)2.1 凍結(jié)法概述凍結(jié)只是臨時(shí)創(chuàng)造凍土良好的承載、密封性能，為構(gòu)筑新的地下空間服務(wù)，施工完成后，根據(jù)需要可拔除凍結(jié)管，凍土將解凍融化，土將逐漸恢復(fù)到未凍結(jié)狀態(tài)。 在凍結(jié)法施工中，沒(méi)有像噴射混凝土?xí)r的混凝土、板樁施工時(shí)的鋼板或注漿時(shí)的漿液材料那些附加物質(zhì)進(jìn)入地層。凍結(jié)法不污染環(huán)境，是“綠色”施工方法。2.1.1人工地層凍結(jié)法定義：用人工制冷的方法，將待開挖地下空間周圍的土體中的水凍結(jié)為冰并與土體膠結(jié)在一起，形成一個(gè)按設(shè)計(jì)輪廓的凍土墻或密閉的

5、凍土體，用以抵抗土體壓力、隔絕地下水，并在凍土墻的保護(hù)下，進(jìn)行地下工程的施工。2.1.2凍結(jié)土體性質(zhì)的改變?nèi)魧⒑貙樱ㄋ缮⑼翆雍土严稁r層）在結(jié)冰溫度下冷卻，巖石裂隙或土孔隙中的水轉(zhuǎn)換成冰，巖土的性質(zhì)將發(fā)生決定性的變化。這一變化具有雙重意義：材料：（1）土體中水分凍結(jié)，提高一定范圍內(nèi)巖土的強(qiáng)度 （2）減低一定范圍巖土體滲透性創(chuàng)造新工程材料結(jié)構(gòu)：在普通結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)建了新的工程結(jié)構(gòu)。2.1.3方法具備的優(yōu)點(diǎn) 安全性好，可有效的隔絕地下水； 適應(yīng)面廣，適用于任何含一定水量的松散巖土層，在復(fù)雜水文地質(zhì)如軟土、含水不穩(wěn)定土層、流砂、高水壓及高地壓地層條件下凍結(jié)技術(shù)有效、可行； 靈活性好，可以人為地控制凍結(jié)

6、體的形狀和擴(kuò)展范圍，必要時(shí)可以繞過(guò)地下障礙物進(jìn)行凍結(jié)； 可控性較好，凍結(jié)加固土體均勻、完整； 2.1.4凍土的形成為構(gòu)造高承載力和密封防水的凍土體，在土中相應(yīng)位置布置和施工凍結(jié)孔安設(shè)凍結(jié)管，通過(guò)凍結(jié)管中循環(huán)的低溫冷媒劑將土體中的熱量帶出，使地層降溫并使土中水結(jié)為冰。在凍結(jié)初期，凍土僅在緊靠?jī)鼋Y(jié)管周圍形成凍土柱；隨凍結(jié)過(guò)程的繼續(xù)，凍土柱漸漸擴(kuò)大并相互連接，在預(yù)計(jì)的凍結(jié)時(shí)間后，凍土體達(dá)到設(shè)計(jì)厚度形成凍土。2.2凍結(jié)法施工2.2.1施工準(zhǔn)備1、人員進(jìn)場(chǎng)后針對(duì)施工過(guò)程中的施工技術(shù)交底、安全技術(shù)交底內(nèi)業(yè)等資料整理，相關(guān)作業(yè)管理人員培訓(xùn)；2、水、電進(jìn)場(chǎng)至施工作業(yè)面；3、施工工作平臺(tái)工字鋼加工、搭設(shè)；4、配

7、件加工施工作業(yè)； 5、冷卻塔、冷凍機(jī)等設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。2.2.2鉆孔施工2.5 聯(lián)絡(luò)通道及泵房結(jié)構(gòu)概況區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房結(jié)構(gòu)如圖2-13。聯(lián)絡(luò)通道及泵房主體結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)為線間距不同的同一構(gòu)造樣式。聯(lián)絡(luò)通道采用礦山法施工，結(jié)構(gòu)為復(fù)合式襯砌。聯(lián)絡(luò)通道及泵房的防水原則是“以預(yù)防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”，關(guān)鍵是處理好施工縫的防水。二次襯砌結(jié)構(gòu)采用C35高性能防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)P10。襯砌采用二次襯砌方式，所有初期支護(hù)層厚度均為250mm；結(jié)構(gòu)層為400mm厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土，泵房排水管采用DN200鑄鐵管。 圖2-13 聯(lián)絡(luò)通道及泵房結(jié)構(gòu)圖3 施工重難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)

8、措施聯(lián)絡(luò)通道施工涉及凍結(jié)和開挖等諸多施工工序，施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，在施工前，需對(duì)施工重難點(diǎn)進(jìn)行分析，并做好應(yīng)對(duì)措施，確保在施工過(guò)程中施工安全，針對(duì)本工程特點(diǎn)及重難點(diǎn)進(jìn)行分析，制定相應(yīng)對(duì)策，特點(diǎn)及重難點(diǎn)分析及對(duì)策見下表。表3-1 工程特點(diǎn)及重難點(diǎn)分析與對(duì)策表工序存在的風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)特征產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的原因如何預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)后應(yīng)對(duì)措施鉆孔施工聯(lián)絡(luò)通道所處土層為粉土夾粉質(zhì)粘土，且有承壓水，凍結(jié)孔施工時(shí)有涌水冒砂的風(fēng)險(xiǎn)；凍結(jié)管斷裂孔口涌水冒砂凍結(jié)孔施工不當(dāng)凍結(jié)管焊接不牢固嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，并做好安全技術(shù)交底實(shí)行凍結(jié)管焊接檢查制度，確保焊接質(zhì)量及時(shí)封堵凍結(jié)施工隧道產(chǎn)生凍脹變形，凍脹使地面及管線上抬隆起管片滲漏凍

9、土融化凍結(jié)管斷裂管片及結(jié)構(gòu)滲漏凍土融化接觸面滲水鹽水漏失凍結(jié)技術(shù)控制不當(dāng)凍結(jié)設(shè)備損壞注漿效果不理想聯(lián)絡(luò)通道處含有多個(gè)土層嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)配備用設(shè)備及時(shí)補(bǔ)充接縫注漿及時(shí)進(jìn)行凍結(jié)參數(shù)調(diào)整啟用備用設(shè)備補(bǔ)充注漿開挖及結(jié)構(gòu)施工塌方涌水涌砂地面管線下沉地面沉降過(guò)大塌方涌水涌砂凍土融化開挖步距過(guò)大支護(hù)不及時(shí)凍結(jié)帷幕質(zhì)量差凍結(jié)帷幕變形過(guò)大停水、停電等突發(fā)故障嚴(yán)格按開挖方案執(zhí)行及時(shí)進(jìn)行支護(hù)開挖前必須進(jìn)行凍結(jié)效果檢查控制凍結(jié)參數(shù)及時(shí)進(jìn)行注漿填充，同時(shí)加強(qiáng)地表沉降監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)配置備用電源、備用設(shè)備及時(shí)進(jìn)行支護(hù)立即進(jìn)行注漿啟動(dòng)備用電源及設(shè)備及時(shí)根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整注漿參數(shù)，保證沉降正常融沉注漿施工地面、管線下沉地

10、面沉降過(guò)大小井內(nèi)涌水涌砂地面明顯下沉管片碎裂解凍速度過(guò)快，注漿未及時(shí)補(bǔ)充沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有誤或溝通不及時(shí)澆筑砼時(shí)振搗不密實(shí)在結(jié)構(gòu)澆筑完成拆模后對(duì)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量進(jìn)行檢查。及時(shí)進(jìn)行融沉補(bǔ)償注漿，根據(jù)沉降數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，確保施工安全及時(shí)補(bǔ)充漿液，控制并減少沉降數(shù)值上升4 施工總體組織方案目前南團(tuán)、團(tuán)寶盾構(gòu)區(qū)間已雙線貫通，竹南區(qū)間正在推進(jìn)。團(tuán)寶區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房計(jì)劃2014年12月18日開始凍結(jié)孔施工，南團(tuán)盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房計(jì)劃2014年12月28日開始進(jìn)行凍結(jié)孔施工，竹南區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房計(jì)劃2015年6月1日開始凍結(jié)孔施工。表4-1聯(lián)絡(luò)通道及泵房?jī)鼋Y(jié)孔統(tǒng)計(jì)表名稱聯(lián)絡(luò)通道位置凍結(jié)孔數(shù)透孔數(shù)測(cè)溫

11、孔數(shù)冷凍站布置位置備注左線右線竹輝路站南門路站聯(lián)絡(luò)通道及泵房左線144環(huán)145環(huán)56個(gè)19個(gè)49左線92環(huán)132環(huán)南門路站團(tuán)結(jié)橋站聯(lián)絡(luò)通道及泵房左線288環(huán)289環(huán)56個(gè)19個(gè)49左線236環(huán)276環(huán)團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站聯(lián)絡(luò)通道及泵房左線433環(huán)434環(huán)56個(gè)19個(gè)49左線446環(huán)486環(huán)5 施工方案的選擇5.1 施工方案設(shè)計(jì)的基本原則采用凍結(jié)法加固土體安全可靠，適應(yīng)該區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。本施工方案設(shè)計(jì)的基本原則是：（1）水平孔凍結(jié)帷幕技術(shù)性能必須滿足聯(lián)絡(luò)通道施工的安全和質(zhì)量要求，加固土體應(yīng)遍達(dá)待加固區(qū)域；（2）水平孔凍結(jié)方案應(yīng)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，具有可操作性；（3）施工方案應(yīng)在滿足工程要求

12、工期的前提下具備優(yōu)化潛力；（4）施工方案中考慮關(guān)聯(lián)公共設(shè)施的位置及其安全保障，滿足城市環(huán)境保護(hù)及節(jié)能要求；（5）減小凍脹與融沉的危害，采取自然解凍融沉注漿措施控制聯(lián)絡(luò)通道和管片變形在允許范圍內(nèi)。5.2 凍結(jié)加固方案設(shè)計(jì)的主要技術(shù)要點(diǎn)為控制凍結(jié)孔鉆進(jìn)、地層凍脹和融沉等對(duì)隧道及地面的影響，根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新研究成果和施工經(jīng)驗(yàn)，提出以下凍結(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)：（1）在隧道內(nèi)鉆凍結(jié)孔，根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu)采用近水平成孔或斜孔，每個(gè)鉆孔都設(shè)孔口管，并安裝孔口密封裝置，以防鉆進(jìn)時(shí)大量泥水涌出。每一個(gè)鉆孔完成后根據(jù)該孔流出物的方量，同時(shí)結(jié)合地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化，及時(shí)注漿。（2）凍土帷幕的厚度及強(qiáng)度應(yīng)滿足聯(lián)絡(luò)通道開挖的

13、要求，尤其保證喇叭口處凍結(jié)帷幕的厚度，同時(shí)確保凍結(jié)帷幕與隧道管片的完全膠結(jié)。做好凍結(jié)和開挖的配合工作，并根據(jù)開挖后凍結(jié)帷幕變形情況及時(shí)調(diào)整開挖構(gòu)筑工藝。（3）為減小凍脹對(duì)隧道的影響，在左、右線隧道管片靠近喇叭口側(cè)敷設(shè)冷管和保溫層。減小凍結(jié)孔與對(duì)側(cè)隧道管片的距離，并采用小開孔距、較低鹽水溫度、較大鹽水流量等措施，以加快凍結(jié)速度，并在適當(dāng)部位布設(shè)泄壓孔，以減小土層凍脹對(duì)隧道的影響。（4）通過(guò)測(cè)溫孔和泄壓孔，監(jiān)測(cè)凍土帷幕的形成過(guò)程和形成狀況。特別監(jiān)測(cè)凍土帷幕與對(duì)面隧道管片的膠結(jié)情況。（5）在聯(lián)絡(luò)通道底板、兩側(cè)、頂部及泵房混凝土中預(yù)埋注漿孔，必要時(shí)在隧道管片上鉆注漿孔，以便注漿防止凍土融沉引起的地面沉

14、降及隧道、聯(lián)絡(luò)通道的沉降變形。進(jìn)行凍結(jié)地層溫度監(jiān)測(cè)、地層沉降變形的監(jiān)測(cè)、隧道變形的監(jiān)測(cè)，以指導(dǎo)聯(lián)絡(luò)通道的施工。（6）為減小凍融的不利影響，采用自然解凍融沉注漿方案，控制地面的不均勻沉降。（7）加強(qiáng)地表沉降監(jiān)測(cè)頻率，及時(shí)掌握地表沉降變化情況，進(jìn)而指導(dǎo)施工。5.3 施工方案聯(lián)絡(luò)通道是地鐵線路的重要附屬工程之一，其主要作用是連通左右兩條地鐵隧道作為安全和維護(hù)通道，同時(shí)在聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)設(shè)置泵房，用于集排隧道內(nèi)積水。本工程聯(lián)絡(luò)通道采用凍結(jié)法加固土層，即用人工制冷方法使聯(lián)絡(luò)通道外圍的土層降溫凍結(jié)，形成一個(gè)封閉的凍土帷幕結(jié)構(gòu)，集水井采用實(shí)體凍結(jié)，然后在凍土帷幕結(jié)構(gòu)中進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道和泵房的掘砌施工。凍結(jié)法施工具有如

15、下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）安全可靠性好，可有效的隔絕地下水；（2）適應(yīng)面廣。適用于任何含一定水量的松散巖土層，在復(fù)雜水文地質(zhì)如軟土、含水不穩(wěn)定土層、流砂、高水壓及高地壓地層條件下凍結(jié)技術(shù)有效、可行；（3）靈活性好?？梢匀藶榈乜刂苾鼋Y(jié)體的形狀和擴(kuò)展范圍，必要時(shí)可以繞過(guò)地下障礙物進(jìn)行凍結(jié)；（4）可控性較好。凍結(jié)加固土體均勻、完整；（5）污染性小?！熬G”色施工方法，符合環(huán)境巖土工程發(fā)展趨勢(shì)；（6）經(jīng)濟(jì)上合理。凍結(jié)法其工藝流程見圖5-1。 圖5-1 聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工工藝流程根據(jù)工程地質(zhì)條件及其它施工條件，確定采用“隧道內(nèi)水平凍結(jié)加固土體、隧道內(nèi)礦山法開挖構(gòu)筑”的施工方案，即：在隧道內(nèi)利用水平孔和部分傾斜孔凍

16、結(jié)加固地層，使聯(lián)絡(luò)通道及泵房外圍土體凍結(jié)，形成強(qiáng)度高，封閉性好的凍土帷幕，然后根據(jù)“新奧法”的基本原理，在凍土中采用礦山法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道及泵房的開挖構(gòu)筑施工，地層凍結(jié)和開挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行，其主要施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備凍結(jié)孔施工（同時(shí)安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)，鹽水系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）進(jìn)行隧道支撐積極凍結(jié)探孔試挖拆鋼管片聯(lián)絡(luò)通道掘進(jìn)與初期支護(hù)聯(lián)絡(luò)通道永久支護(hù)泵房開挖與初期支護(hù)泵房永久支護(hù)結(jié)構(gòu)充填注漿進(jìn)行自然解凍融沉注漿充填撤場(chǎng)。凍結(jié)孔施工和聯(lián)絡(luò)通道初期支護(hù)施工為本工程的關(guān)鍵工序；排水管的敷設(shè)及與鋼管片的連接為重要控制點(diǎn)；凍結(jié)監(jiān)測(cè)和溫度，土體變形，壓力監(jiān)測(cè)及聯(lián)絡(luò)通道永久支護(hù)施工為特殊工序。6 凍結(jié)帷幕設(shè)

17、計(jì)6.1 方案設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)由于上述3個(gè)聯(lián)絡(luò)通道所處地層主要為1粉質(zhì)粘土、2粉砂夾粉土、3粉土夾粉砂、1粉質(zhì)粘土層，為了確保施工安全，特別是在凍結(jié)孔施工過(guò)程中，要防止可能發(fā)生泥、水突涌和地層沉降現(xiàn)象發(fā)生。在施工中必須采取切實(shí)可靠的技術(shù)措施，以確保聯(lián)絡(luò)通道施工的安全并保證施工工期。提出以下技術(shù)要點(diǎn)：1、由于混凝土和鋼管片相對(duì)于土層要容易散熱得多，會(huì)影響隧道管片附近土層的凍結(jié)速度，從而影響凍土帷幕的整體穩(wěn)定性和封水性。特別是要保證聯(lián)絡(luò)通道喇叭口部位凍土帷幕的厚度和強(qiáng)度及與管片的完全膠結(jié)，在凍結(jié)孔施工端喇叭口部位布置兩排（拱頂部位四排）孔加強(qiáng)凍結(jié)，在對(duì)側(cè)隧道布置冷凍板。所有的鋼管片的格柵要用砼充填密實(shí)

18、，同時(shí)管片外面采用泡沫保溫板隔熱保溫，以減少冷量損失，在凍土墻與管片膠結(jié)處放置測(cè)溫點(diǎn)，以加強(qiáng)對(duì)凍土墻與管片膠結(jié)狀況的檢測(cè)。2、用金剛石取芯鉆開孔，跟管鉆進(jìn)法下凍結(jié)管。凍結(jié)孔開孔前，在布孔范圍內(nèi)打小孔徑探孔，探測(cè)地層穩(wěn)定情況。如發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重漏水冒泥現(xiàn)象，先進(jìn)行水泥水玻璃雙液壁后注漿，以提高孔口附近地層穩(wěn)定性，然后再鉆進(jìn)凍結(jié)孔。每個(gè)鉆孔都設(shè)有孔口管，并安裝鉆孔密封裝置，以防鉆進(jìn)時(shí)大量出泥、出水。3、針對(duì)施工凍結(jié)孔時(shí)容易產(chǎn)生涌水現(xiàn)象，采用強(qiáng)力水平鉆機(jī)，盡量實(shí)現(xiàn)無(wú)泥漿鉆進(jìn)。如發(fā)現(xiàn)鉆孔泥水流失，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。4、加強(qiáng)凍結(jié)過(guò)程監(jiān)測(cè)。在凍土帷幕內(nèi)布置測(cè)溫孔，以便正確判斷凍土帷幕是否交圈和測(cè)定凍土帷幕厚度。對(duì)側(cè)

19、隧道管片附近土層的凍結(jié)情況將成為控制整個(gè)聯(lián)絡(luò)通道凍土帷幕安全的關(guān)鍵，為此，在對(duì)側(cè)隧道管片上沿凍土帷幕四周布置測(cè)溫孔，以全面監(jiān)測(cè)凍土帷幕的形成過(guò)程。5、在聯(lián)絡(luò)通道兩端布設(shè)卸壓孔，以減小土層凍脹對(duì)隧道的影響。該孔可作為凍結(jié)帷幕壓力變化的觀測(cè)孔，同時(shí)利用管片上的注漿孔來(lái)卸壓。6、聯(lián)絡(luò)通道在交圈前完成隧道內(nèi)預(yù)應(yīng)力支架安裝，以防止凍結(jié)過(guò)程隧道變形及打開預(yù)留鋼管片時(shí)隧道變形和破壞。施工完聯(lián)絡(luò)通道初期支護(hù)層后再打開對(duì)側(cè)隧道聯(lián)絡(luò)通道的預(yù)留鋼管片。在聯(lián)絡(luò)通道襯砌中預(yù)埋壓漿管，采用注漿方式以補(bǔ)償土層融沉。注漿應(yīng)配合凍土帷幕融化過(guò)程進(jìn)行。7、由于凍土的蠕變性很強(qiáng)，凍土帷幕在破壞前必然有一個(gè)較大的蠕變過(guò)程，可以通過(guò)檢

20、查開挖過(guò)程中的凍土帷幕變形情況判斷其安全性。為此，在開挖過(guò)程中必須及時(shí)進(jìn)行凍土帷幕變形和溫度觀測(cè)，如遇凍土帷幕有明顯變形，立即用鋼支架加木背板支撐，調(diào)整開挖構(gòu)筑工藝，并同時(shí)加強(qiáng)凍結(jié)。8、為了進(jìn)一步提高聯(lián)絡(luò)通道掘砌施工的安全性，特采取以下措施：選用可靠的凍結(jié)施工機(jī)械；準(zhǔn)備足夠的備用設(shè)備；加強(qiáng)停凍時(shí)的凍土帷幕監(jiān)測(cè)；盡快施工襯砌，必要時(shí)用堆土法密閉開挖工作面。9、由于凍脹力和凍土融沉的作用，影響周圍土層的力系平衡，使隧道產(chǎn)生水平位移和沉降，故在整個(gè)施工過(guò)程中，加強(qiáng)隧道變形的監(jiān)測(cè)，確保隧道安全。在凍土帷幕關(guān)鍵部位，多布置測(cè)溫孔，監(jiān)測(cè)凍土帷幕的形成過(guò)程和形成狀況。6.2凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)本次分析采用大型通用有

21、限元數(shù)值計(jì)算軟件ANSYS，它融結(jié)構(gòu)、熱、電磁、聲學(xué)于一體，可廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道、航空航天、機(jī)械制造、土木工程、地礦、水利等一般工業(yè)及科學(xué)研究。就結(jié)構(gòu)分析來(lái)講，ANSYS軟件提供的結(jié)構(gòu)分析類型如下：（1）結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析（2）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析（3）結(jié)構(gòu)非線性分析采用ANSYS對(duì)鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值分析是一種行之有效的方法，它可以很好的模擬混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的受力條件及其構(gòu)關(guān)系，還可以按照原型幾何參數(shù)直接進(jìn)行計(jì)算，可以方便獲得包括結(jié)構(gòu)的截面應(yīng)力、應(yīng)變和變形特性等完備數(shù)據(jù)。6.2.1凍結(jié)帷幕承載力驗(yàn)算1、有限元方法驗(yàn)算1）設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)聯(lián)絡(luò)通道凍土帷幕結(jié)構(gòu)的幾何尺寸見設(shè)計(jì)施工圖。三個(gè)聯(lián)絡(luò)通道兼泵房

22、水平通道外圍凍土帷幕有效厚度分別為1.8m、2.0m、2.0m，凍土帷幕平均溫度為小于等于-10。參考類似工程凍土物理力學(xué)性質(zhì)，偏安全考慮，設(shè)計(jì)取-10下土層彈性模量和泊松比分別為150MPa和0.3，強(qiáng)度指標(biāo)為：抗壓3.5MPa，抗折1.8MPa，抗剪1.5Mpa。凍結(jié)帷幕承載力驗(yàn)算采用許用應(yīng)力法，強(qiáng)度檢驗(yàn)安全系數(shù)取：抗壓2.0，抗折3.0，抗剪2.0。凍土帷幕頂面所受土壓力根據(jù)開挖向下變形特性按主動(dòng)土壓力計(jì)算，側(cè)面承受水土壓力靜止側(cè)壓力系數(shù)取0.7計(jì)算，土的平均重度取18.5kN/m3。2）水平通道和喇叭口凍土帷幕承載力驗(yàn)算水平通道凍土帷幕力學(xué)分析采用均質(zhì)線彈性三維模型，其力學(xué)特性參數(shù)取凍

23、土帷幕平均溫度下的凍土力學(xué)特性值。根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道對(duì)稱性，取結(jié)構(gòu)的1/4作為計(jì)算模型。凍結(jié)帷幕頂板反力主要受靜水壓力和開挖時(shí)因頂板向下變形，上部土體的作用力（偏安全考慮頂部荷載按靜止土壓力進(jìn)行計(jì)算）。三維計(jì)算模型如圖6-1所示，共劃分為8394個(gè)單元，單元類型為三維實(shí)體單元SOLID 65單元。模型對(duì)稱面約束法相位移，模型和管片交界處約束3個(gè)方向位移，模型底板約束豎向位移。凍土結(jié)構(gòu)采用三維實(shí)體單元SOLID 65單元建立模型。SOLID 65單元是一具有8節(jié)點(diǎn)的三維非線性實(shí)體材料單元類型，其幾何形狀、節(jié)點(diǎn)位置以及坐標(biāo)系取向如圖6-1所示。圖6-1 SOLID65三維實(shí)體單元圖6-2 通道凍土帷幕有

24、限元計(jì)算模型表6-1竹輝路站南門路站區(qū)間通道凍土帷幕應(yīng)力、位移計(jì)算值及安全系數(shù)項(xiàng)目壓/彎拉應(yīng)力 （MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移（mm）13maxUmax計(jì)算值0.250.990.5117.2強(qiáng)度指標(biāo)1.83.51.5安全系數(shù)7.23.52.9位置直墻和底板連接處直墻和底板連接處頂板中間位置表6-2南門路站團(tuán)結(jié)橋站通道凍土帷幕應(yīng)力、位移計(jì)算值及安全系數(shù)項(xiàng)目壓/彎拉應(yīng)力 （MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移（mm）13maxUmax計(jì)算值0.431.380.6924.7強(qiáng)度指標(biāo)1.83.51.5安全系數(shù)4.22.52.17位置直墻和底板連接處直墻和底板連接處頂板中間位置表6-3團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站通道凍土

25、帷幕應(yīng)力、位移計(jì)算值及安全系數(shù)項(xiàng)目壓/彎拉應(yīng)力 （MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移（mm）13maxUmax計(jì)算值0.130.940.4816.3強(qiáng)度指標(biāo)1.83.51.5安全系數(shù)13.83.72.1位置直墻和底板連接處直墻和底板連接處頂板中間位置用有限元法進(jìn)行凍土帷幕的受力分析與變形計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果可以看出，計(jì)算的應(yīng)力值小于強(qiáng)度值，凍土帷幕的總體承載能力是足夠的。計(jì)算顯示在凍土帷幕內(nèi)側(cè)局部存在應(yīng)力集中，但是范圍很小，且凍土帷幕角部是圓弧過(guò)渡的，并且凍土帷幕中間尚有土體或支撐，因此是安全的。圖6-3(a) 竹輝路站南門路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土1分布圖6-3(b) 竹輝路站南門路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土3分布

26、圖6-3(c) 竹輝路站南門路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土 stress intensity分布圖6-3(d) 竹輝路站南門路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土變形分布圖6-4(a) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土1分布圖6-4(b) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土3分布圖6-4(c) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土 stress intensity分布圖6-4(d) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土變形分布圖6-5(a) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土1分布圖6-5(b) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土3分布圖6-5(c) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土 stress intensity分布圖6-5

27、(d) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍土變形分布以上計(jì)算表明：通過(guò)有限元計(jì)算，通道部分的凍結(jié)帷幕強(qiáng)度和位移均滿足旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程，設(shè)計(jì)采用厚凍結(jié)帷幕厚度1.8m和2.0m，平均溫度-10能夠滿足施工要求。3）泵房?jī)鐾玲∧挥邢拊?jì)算三個(gè)區(qū)間聯(lián)絡(luò)泵房處凍土設(shè)計(jì)凍土厚度分別為1.8m、2.0m、2.0m，不考慮臨時(shí)支護(hù)作用，根據(jù)對(duì)稱性取泵房1/4作為計(jì)算模型。圖6-6泵房有限元計(jì)算模型側(cè)向土壓力為：底板開挖后向上變形，計(jì)算底板土反力采用被動(dòng)土壓力公式，則底板土反力為： 計(jì)算得三個(gè)區(qū)間泵房?jī)鼋Y(jié)帷幕底部荷載分別為：q1=0.241MPa q2=0.300MPa q3=0.282MPa其中摩擦角取1

28、8.1°。圖6-7泵房模型單元表6-4：竹輝路站南門路站區(qū)間泵房?jī)鐾玲∧挥邢拊?jì)算結(jié)果泵站項(xiàng)目壓/彎拉應(yīng)力 （MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移（mm）13maxUmax計(jì)算值0.781.420.5015.5強(qiáng)度指標(biāo)1.83.51.5安全系數(shù)2.32.53.0位置底板中心側(cè)墻和底板交界處側(cè)墻和底板交界處側(cè)墻中間向內(nèi)位移表6-5：南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間泵房?jī)鐾玲∧挥邢拊?jì)算結(jié)果泵站項(xiàng)目壓/彎拉應(yīng)力 （MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移（mm）13maxUmax計(jì)算值0.761.640.5916.4強(qiáng)度指標(biāo)1.83.51.5安全系數(shù)2.42.132.5位置底板中心側(cè)墻和底板交界處側(cè)墻和底板交界處側(cè)墻中

29、間向內(nèi)位移表6-6：南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間泵房?jī)鐾玲∧挥邢拊?jì)算結(jié)果泵站項(xiàng)目壓/彎拉應(yīng)力 （MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移（mm）13maxUmax計(jì)算值0.901.550.5416.4強(qiáng)度指標(biāo)1.83.51.5安全系數(shù)2.02.252.78位置底板中心側(cè)墻和底板交界處側(cè)墻和底板交界處側(cè)墻中間向內(nèi)位移圖6-8(a) 竹輝路站南門路站區(qū)間泵房?jī)鐾?分布圖6-8 (b) 竹輝路站南門路站區(qū)間泵房?jī)鐾?分布圖6-8(c) 竹輝路站南門路站區(qū)間泵房?jī)鐾羢tress intensity分布圖6-8(d) 竹輝路站南門路站區(qū)間泵房?jī)鐾灵_挖位移分布圖6-9(a) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間泵房?jī)鐾?分布圖6-9(b)

30、 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間泵房?jī)鐾?分布圖6-9(c) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間泵房?jī)鐾羢tress intensity分布圖6-9(d) 南門路站團(tuán)結(jié)橋站區(qū)間泵房?jī)鐾灵_挖位移分布圖6-10(a) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間泵房?jī)鐾?分布圖6-10(b) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間泵房?jī)鐾?分布圖6-10(c) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間泵房?jī)鐾羢tress intensity分布圖6-10 (d) 團(tuán)結(jié)橋站寶帶東路站區(qū)間泵房?jī)鐾灵_挖位移分布通過(guò)以上計(jì)算，說(shuō)明凍土帷幕的強(qiáng)度和剛度是足夠的，通道、泵房的凍土帷幕強(qiáng)度和變形滿足設(shè)計(jì)要求。 2、結(jié)論以上計(jì)算表明：通過(guò)有限元計(jì)算，通道部分和泵房部分的凍結(jié)帷幕強(qiáng)度和位移均滿

31、足旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程，設(shè)計(jì)采用厚凍結(jié)帷幕厚度1.8m和2.0m，平均溫度-10能夠滿足施工要求。6.3凍結(jié)孔布置根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)斷面特點(diǎn)、冷凍量計(jì)算結(jié)果及相關(guān)規(guī)范要求，團(tuán)寶區(qū)間、南團(tuán)區(qū)間及竹南區(qū)間凍結(jié)孔布置按上仰、近水平、下俯三種角度布置在通道的四周，布設(shè)75個(gè)凍結(jié)孔（包含蘇州軌道交通工程建設(shè)旁通道管理辦法中明確要求的比設(shè)計(jì)孔數(shù)多出的5孔）。其中凍結(jié)站一側(cè)隧道內(nèi)凍結(jié)孔數(shù)56個(gè)，對(duì)側(cè)隧道內(nèi)19個(gè)，共計(jì)75個(gè)(包括4個(gè)透孔)。設(shè)計(jì)測(cè)溫孔9個(gè)（其中凍結(jié)站一側(cè)3個(gè)，對(duì)側(cè)隧道6個(gè)。測(cè)溫孔深度24米），卸壓孔4個(gè)（深度3米），每側(cè)隧道各布置2個(gè)。具體布置詳見附圖各區(qū)間凍結(jié)孔布置圖。6.4凍結(jié)施工技術(shù)要點(diǎn)

32、1、在已貫通的隧道鉆凍結(jié)孔，根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu)采用上仰、近水平和下俯三種成孔角度。2、由于凍土抗拉強(qiáng)度低，因此除設(shè)計(jì)中盡量降低凍土帷幕所承受的拉應(yīng)力外，主要做好凍結(jié)和開挖的配合工作，要求及時(shí)封閉薄弱的凍結(jié)壁，并根據(jù)開挖后凍結(jié)帷幕變形情況及時(shí)調(diào)整開挖構(gòu)筑工藝。3、為減小土層凍脹，隧道上下對(duì)稱布置凍結(jié)孔，在適當(dāng)部位設(shè)卸壓孔，并采用小開孔距，較低鹽水溫度，較大鹽水流量以加快凍結(jié)速度。4、在凍土帷幕關(guān)鍵部位，多布置測(cè)溫孔，監(jiān)測(cè)凍土帷幕的形成過(guò)程和形成狀況。5、為解決凍結(jié)設(shè)備噪音擾民問(wèn)題，節(jié)省地面空間，冷凍站設(shè)置在隧道內(nèi)。6、加強(qiáng)對(duì)凍結(jié)地層溫度、地層沉降的監(jiān)測(cè)，信息反饋指導(dǎo)聯(lián)絡(luò)通道的施工。7、補(bǔ)充的B6

33、B11凍結(jié)孔，在其余69個(gè)凍結(jié)孔施工完畢后進(jìn)行施工，若各凍結(jié)孔施工偏斜滿足設(shè)計(jì)規(guī)定偏斜范圍，補(bǔ)充的凍結(jié)孔B6B11按設(shè)計(jì)孔位：開孔角度65°、打孔角度33°、孔深2700mm進(jìn)行施工；若69個(gè)凍結(jié)孔中經(jīng)檢測(cè)孔位有偏斜或終孔間距超過(guò)150mm規(guī)范要求，則在相應(yīng)孔位之間進(jìn)行補(bǔ)孔。7 制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1聯(lián)絡(luò)通道及泵房?jī)鼋Y(jié)參數(shù)確定1、設(shè)計(jì)最低鹽水溫度為-28-30。2、凍結(jié)孔單孔流量不小于57m3/h。3、集水井處凍結(jié)孔終孔間距Lmax1000mm，其他段終孔間距Lmax900mm，凍土發(fā)展速度取26mm/d，凍結(jié)帷幕交圈時(shí)間為2025天，達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)間為40天。4、積極凍結(jié)達(dá)到

34、開挖時(shí)間為40天（按蘇州軌道交通公司要求，多凍5天，積極凍結(jié)45天）。具體積極凍結(jié)時(shí)間根據(jù)測(cè)溫情況而定。7.2冷凍機(jī)的選擇7.2.1凍結(jié)站需冷量的計(jì)算：Q =1.2d.HK 式中：Q凍結(jié)孔需冷量；H聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)管總長(zhǎng)度（含冷排管長(zhǎng)度）；d凍結(jié)管直，89mm； K凍結(jié)管散熱系數(shù)，250 Kcal/h·；根據(jù)各區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道位置及冷凍站布置位置，團(tuán)寶區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)管總長(zhǎng)度H取581.92m+119.736m；南團(tuán)區(qū)間H取581.92m+119.736m；竹南區(qū)間H取545.251m+119.736m。計(jì)算結(jié)果：（1）團(tuán)寶區(qū)間單個(gè)聯(lián)絡(luò)通道及泵房需冷量Q =5.39×104Kcal

35、/h；（2）南團(tuán)區(qū)間單個(gè)聯(lián)絡(luò)通道及泵房需冷量Q =5.39×104Kcal/h；（3）竹南區(qū)間單個(gè)聯(lián)絡(luò)通道及泵房需冷量Q =5.09×104Kcal/h；根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各聯(lián)絡(luò)通道冷凍機(jī)房選用170WDEDD冷凍機(jī)機(jī)組（標(biāo)況制冷量8.75×104Kcal/h ）2臺(tái)，其中1臺(tái)備用。7.2.2凍結(jié)系統(tǒng)輔助設(shè)備（1）鹽水循環(huán)泵選用ISW150-315型2臺(tái)，單臺(tái)流量200m3/h，電機(jī)功率30kw，其中一臺(tái)備用。（2）冷卻水循環(huán)選用IRG125-125型清水泵2臺(tái)，流量160m3/h，電機(jī)功率15kw，其中1臺(tái)備用。冷卻塔選用SLB-80型2臺(tái)；補(bǔ)充新鮮水15 m3/h

36、。（3）凍結(jié)管選用89×8mm，絲扣連接。冷凍排管選用45×3mm。（4）測(cè)溫孔管淺孔選用32mm，深孔用89mm的鋼管。（5）供液管選用48×3.5mm鋼管，采用焊接連接。（6）鹽水干管和集配液管選用159×5mm的鋼管。（7）冷卻水管選用127×4.5mm供水鋼管。7.2.3 其它（1） 用電負(fù)荷：聯(lián)絡(luò)通道及泵房工程用電負(fù)荷約300kw/h。（2） 冷凍機(jī)油選用N46冷凍機(jī)油。（3） 制冷劑選用氟立昂R-22，冷媒劑選用氯化鈣溶液。8 凍結(jié)施工8.1 施工準(zhǔn)備8.1.1 加工件工期較長(zhǎng)，需開工前進(jìn)行加工。具體加工件見表8-1。8.1.2 在

37、隧道內(nèi)安裝機(jī)房，進(jìn)行材料加工等操作。8.1.3 在隧道內(nèi)敷設(shè)1條動(dòng)力電纜，滿足凍結(jié)孔施工、凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)及開挖構(gòu)筑施工供電。8.1.4 在隧道內(nèi)鋪設(shè)兩趟1.5管路至施工工作面，用于凍結(jié)孔打鉆及凍結(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)供水和排污。8.1.5 用厚5cm的木板在聯(lián)絡(luò)通道處鋪設(shè)施工場(chǎng)地，凍結(jié)孔施工時(shí)，按需要搭設(shè)施工腳手架。表8-1 單個(gè)區(qū)間主要加工件一覽表序號(hào)加工件名稱單位數(shù) 量1鉆頭組合套752凍結(jié)管（及作鉆桿）m8503孔口管個(gè)754上堵頭用接長(zhǎng)桿m305堵頭個(gè)756鹽水干管、集配液管套17凍結(jié)管頭部個(gè)758冷卻塔水箱個(gè)19鹽水箱個(gè)110隧道預(yù)應(yīng)力支架榀48.2 凍結(jié)孔施工8.2.1 施工工序凍結(jié)孔施工工序?yàn)椋憾?/p>

38、位、開孔孔口管安裝孔口裝置安裝鉆孔封閉孔底部測(cè)量打壓試驗(yàn)。具體為：（1）定位開孔及孔口管安裝：按照設(shè)計(jì)要求在隧道管片上定好各凍結(jié)孔位置。孔位布置首先要依據(jù)管片配筋圖和鋼管片加強(qiáng)筋的位置，在避開主筋、管縫、螺栓及鋼管片肋板的前提下可適當(dāng)調(diào)整，凍結(jié)孔開孔位置誤差不大于100mm。然后用開孔器（配金剛石鉆頭取芯）按設(shè)計(jì)角度開孔，開孔直徑130mm，當(dāng)開到深度250mm時(shí)停止取芯鉆進(jìn)，安裝孔口管，孔口管的安裝方法為：首先將孔口處鑿平，安好四個(gè)12mm膨脹螺栓，然后在孔口管的魚鱗扣上纏好麻絲或棉絲等密封物，將孔口管砸進(jìn)去，膨脹螺栓和孔口管之間用等直徑鋼筋焊接，然后裝上DN125閘閥，再將閘閥打開，用開孔

39、器從閘閥內(nèi)二次開孔，開孔直徑為108mm，一直將砼管片開穿，出現(xiàn)涌砂就及時(shí)關(guān)閉閘門。（2）孔口裝置安裝：用螺絲將孔口裝置裝在閘閥上，注意加好密封墊片。詳見示意圖8-1。圖8-1 孔口密封裝置示意圖（3）鉆孔：選用1臺(tái)MD-80型鉆機(jī)鉆孔，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好鉆機(jī)位置，并固定好，將鉆頭裝入孔口裝置內(nèi)，并將盤根輕壓在盤根盒內(nèi)，首先采用干式鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)費(fèi)勁不進(jìn)尺時(shí)，從鉆機(jī)上進(jìn)行注水鉆進(jìn)，同時(shí)打開小閥門，觀察出水、出砂情況，利用閥門的開關(guān)控制出漿量，保證地面安全，不出現(xiàn)沉降。（4）封閉孔底部：用絲堵封閉好孔底部，具體方法是，利用接長(zhǎng)桿將絲堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同時(shí)，將絲堵上緊。（5）測(cè)量：鉆孔施

40、工期間，應(yīng)在完成凍結(jié)管總數(shù)的1/3，2/3以及全部鉆孔結(jié)束時(shí)分三次開展凍結(jié)管測(cè)斜及試壓工作。采用經(jīng)緯儀配合燈光進(jìn)行測(cè)斜工作。（6）打壓試驗(yàn)：封閉好孔口，用手壓泵打水到孔內(nèi)，至壓力達(dá)到0.8Mpa（并且不低于凍結(jié)工作面鹽水壓力的1.5倍）時(shí)，停止打壓，關(guān)好閥門，觀測(cè)壓力的變化，30分鐘允許降壓0.05 Mpa，后穩(wěn)定15分鐘壓力無(wú)變化者為試壓合格。8.2.2 鉆孔偏斜（1）凍結(jié)孔開孔位置誤差不大于100mm，應(yīng)避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板。（2）凍結(jié)孔最大允許偏差150mm（凍結(jié)孔成孔軌跡與設(shè)計(jì)軌跡之間的距離）。8.2.3 凍結(jié)孔鉆進(jìn)與凍結(jié)管設(shè)置（1）凍結(jié)孔施工工序流程如圖8-2。 圖8

41、-2 凍結(jié)孔施工工序流程（2）凍結(jié)管鉆進(jìn)采用跟管法鉆進(jìn)技術(shù)，既減少了地層流出物的數(shù)量，也有利于控制地面沉降。（3）利用凍結(jié)管作鉆桿，凍結(jié)管之間采用套管絲扣連接，接頭螺紋緊固后再用手工電弧焊焊接，確保其同心度和焊接強(qiáng)度，凍結(jié)管到達(dá)設(shè)計(jì)深度后密封頭部。（4）鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)孔斜情，發(fā)現(xiàn)偏斜要及時(shí)糾偏。下好凍結(jié)管后，進(jìn)行凍結(jié)管長(zhǎng)度的復(fù)測(cè)，然后再用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)斜并繪制鉆孔偏斜圖。（5）凍結(jié)管安裝完畢后，用堵漏材料密封凍結(jié)管與管片之間的間隙。（6）在凍結(jié)管內(nèi)下供液管，然后焊接凍結(jié)管端蓋和去、回路羊角。（7）施工凍結(jié)孔時(shí)的土體流失量不得大于凍結(jié)孔體積，否則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿控制地層沉降。（8）打透孔復(fù)核兩隧

42、道預(yù)留口位置。如兩隧道預(yù)留口相對(duì)位置誤差大于100mm，則應(yīng)按保證凍結(jié)壁設(shè)計(jì)厚度的原則對(duì)凍結(jié)孔布置進(jìn)行調(diào)整。（9）凍結(jié)孔施工完畢后沿凍結(jié)站對(duì)側(cè)隧道聯(lián)絡(luò)通道外圍凍結(jié)壁敷設(shè)5排冷凍排管，排管間距為500mm；冷凍排管采用45無(wú)縫鋼管。排管敷設(shè)應(yīng)密貼隧道管片。8.3 施工總體布置8.3.1凍結(jié)設(shè)備地面組裝驗(yàn)收進(jìn)場(chǎng)的冷凍機(jī)組（含備用冷凍機(jī)組，兩套設(shè)備）在進(jìn)入隧道前完成第一次調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，經(jīng)總承包單位、監(jiān)理單位、項(xiàng)目工程師確認(rèn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，將冷凍機(jī)組吊裝至隧道內(nèi)進(jìn)行組裝，組裝完成后，凍結(jié)管路連通后需對(duì)冷凍機(jī)組（含備用冷凍機(jī)組，兩套設(shè)備）進(jìn)行第二次切換調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保冷凍機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好正式開機(jī)冷凍。8.3

43、.2 凍結(jié)站布置與設(shè)備安裝凍結(jié)站占地面積約100m2，站內(nèi)設(shè)備主要包括冷凍機(jī)、鹽水箱、鹽水泵以及箱式變電站、清水泵和冷卻塔。冷凍站平面布置圖見附圖6。設(shè)備安裝按設(shè)備使用說(shuō)明書的要求進(jìn)行。機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備進(jìn)行檢修后進(jìn)行保養(yǎng)噴漆施工。機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置值班室。本工程將倡導(dǎo)節(jié)能減排理念，采用50mm厚的泡沫保溫材料對(duì)鹽水管路進(jìn)行保溫。為確保鹽水管路施工質(zhì)量，選用技術(shù)過(guò)硬的焊工進(jìn)行關(guān)鍵工序的焊接施工，同時(shí)設(shè)置焊接監(jiān)督員，每一個(gè)焊工在焊接作業(yè)時(shí)要求有另外一名焊工在一旁監(jiān)督焊接，防止出現(xiàn)焊接瑕疵。8.3.3 管路連接、保溫與測(cè)試儀表隧道內(nèi)的鹽水管用管架敷設(shè)在隧道管片斜坡上，以免影響隧道通行。在鹽水管路和冷卻水循環(huán)管

44、路上要設(shè)置伸縮接頭、閥門和測(cè)溫儀、壓力表、流量計(jì)等測(cè)試元件。鹽水管路經(jīng)試漏、清洗后用泡沫保溫材料進(jìn)行保溫，保溫厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。集配液管與凍結(jié)管的連接用高壓膠管，每組凍結(jié)管的進(jìn)出口各裝閥門一個(gè)，以便控制流量。聯(lián)絡(luò)通道四周凍結(jié)管每4個(gè)串聯(lián)成一組，其他凍結(jié)管每五、六個(gè)串聯(lián)成一組，分別接入集配液管，同時(shí)應(yīng)在每組凍結(jié)器接口處懸掛編號(hào)，便于應(yīng)對(duì)突發(fā)事故。8.3.4 隧道管片保溫考慮隧道內(nèi)管片的散熱對(duì)凍結(jié)效果的影響，在主凍結(jié)孔對(duì)側(cè)隧道管片內(nèi)側(cè)安裝冷凍板，加強(qiáng)凍結(jié)。在凍結(jié)壁附近隧道管片內(nèi)側(cè)敷設(shè)保溫層，敷設(shè)范圍至設(shè)計(jì)凍結(jié)壁邊界外2m。保溫層采用泡沫保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.04w/

45、mk。8.3.5 溶解氯化鈣和機(jī)組充氟加油鹽水（氯化鈣溶液）比重為1.251.27之間，將系統(tǒng)管道內(nèi)充滿清水，鹽水箱充至一半清水，在鹽水箱內(nèi)（加過(guò)濾裝置）溶解氯化鈣，開啟鹽水泵，邊循環(huán)邊化氯化鈣，直至鹽水濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。機(jī)組充氟和冷凍機(jī)加油按照設(shè)備使用說(shuō)明書的要求進(jìn)行。首先進(jìn)行制冷系統(tǒng)的檢漏和氮?dú)鉀_洗，在確保系統(tǒng)無(wú)滲漏后，再抽真空，充氟加油。8.4 積極凍結(jié)鹽水降溫按規(guī)范要求進(jìn)行，嚴(yán)禁直接把鹽水降到低溫進(jìn)行循環(huán)。設(shè)計(jì)積極凍結(jié)時(shí)間約為45天。要求凍結(jié)孔單孔流量不小于5m3/h；積極凍結(jié) 7天鹽水溫度降至18以下，積極凍結(jié)15天鹽水溫度降至24以下，去、回路鹽水溫差不大于2；開挖時(shí)鹽水溫度降至2

46、8。如鹽水溫度和鹽水流量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)延長(zhǎng)積極凍結(jié)時(shí)間。8.5維護(hù)凍結(jié)施工初期支護(hù)后可進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段，維護(hù)凍結(jié)期溫度不高于-25，凍結(jié)時(shí)間貫穿聯(lián)絡(luò)通道及泵房開挖和主體結(jié)構(gòu)施工始終。9 開挖與構(gòu)筑9.1施工方案9.1.1 開挖方案聯(lián)絡(luò)通道開挖構(gòu)筑施工占用一側(cè)隧道，在聯(lián)絡(luò)通道開口處搭設(shè)工作平臺(tái)，利用隧道作為排渣及材料運(yùn)輸通道。在做好開挖施工準(zhǔn)備工作并經(jīng)專家論證會(huì)同意后，打開鋼管片，從左線開口向右線方向暗挖。工程作業(yè)采用風(fēng)鎬、鏟及手鎬相結(jié)合，人工出土，工作面挖出的土方裝入機(jī)動(dòng)三輪車，經(jīng)隧道運(yùn)到端頭井的專用排土箱內(nèi)，然后用吊車提至地面，再用汽車運(yùn)出。工程用料，利用吊車吊至井下，用三輪車運(yùn)至工作面

47、。結(jié)構(gòu)用商品混凝土，砼運(yùn)輸車運(yùn)至井口通過(guò)溜灰管下至三輪車送至工作面。施工時(shí)，先掘砌通道，后施工泵房。9.1.2 支護(hù)方案采用兩次支護(hù)方式。第一次支護(hù)為初期支護(hù)，采用鋼支架加木背板及C25噴射混凝土。第二次支護(hù)為永久支護(hù)，采用C35P10現(xiàn)澆鋼筋混凝土。聯(lián)絡(luò)通道及泵房開挖后，地層中原有的應(yīng)力平衡受到破壞，引起通道周圍地層中的應(yīng)力重新分布，這種重新分布的應(yīng)力不僅使上部地層產(chǎn)生位移，而且會(huì)形成新的附加荷載作用在已加固好的凍土帷幕上，當(dāng)凍土帷幕墻所承受的壓力超過(guò)凍土強(qiáng)度時(shí)，凍土帷幕及凍結(jié)管會(huì)產(chǎn)生蠕變，為控制這種變形的發(fā)展，凍土開挖后就要及時(shí)對(duì)凍結(jié)帷幕進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)，所以聯(lián)絡(luò)通道的初期支護(hù)既作為維護(hù)地層

48、穩(wěn)定，確保施工安全的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，又作為永久支護(hù)的一部分，是支護(hù)工藝最為關(guān)鍵的一步。初期支護(hù)采用I16組合式鋼架，掛網(wǎng)后噴射混凝土。“I”字鋼加工成直腿拱形支架和矩形支架。鋼拱架為封閉形式用于喇叭口及通道內(nèi)的初期支護(hù)，為增加支架的穩(wěn)定性，每道支架中部加有一根橫撐，拱形支架排間距與通道的開挖步距相對(duì)應(yīng)為0.50m，相鄰支架間加有縱向拉桿，以增加整個(gè)支護(hù)體系的整體性和穩(wěn)定性，通道與盾構(gòu)連接處連立3榀鋼架加強(qiáng)支護(hù)。集水池豎向等間距布置6榀鋼架，上下兩排支架間由8根拉桿相互連接，必要時(shí)增加縱橫向支撐，以增加支架整體的穩(wěn)定性及抗變形的能力。外側(cè)保護(hù)層厚度為50mm，內(nèi)側(cè)保護(hù)層厚度為40mm，鋼架之間

49、用22縱向筋焊連，縱向筋環(huán)向間距1m。為了控制支架間凍結(jié)帷幕的變形，減少凍結(jié)帷幕冷量損失，所有鋼支撐架后用木背板密背，背板必須同凍結(jié)壁緊貼，盡量減少支護(hù)間隙，木背板不能松動(dòng)，當(dāng)支護(hù)間隙較大時(shí)，可增加背板厚度和木橛子，或及時(shí)將背板與地層空隙用沙土等填充，以提高支護(hù)效果。永久支護(hù)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，主鋼筋要求外側(cè)保護(hù)層厚度為50mm（迎土面），內(nèi)側(cè)保護(hù)層厚度為40mm（背土面）；鋼筋的連接采用焊接，級(jí)鋼筋錨固長(zhǎng)度35d，級(jí)鋼筋末端應(yīng)作180°彎鉤，彎鉤末端直線段長(zhǎng)度10d。焊條類型：HPB300鋼筋采用焊條類型為E43，HRB400鋼筋采用焊條類型為E50。通道支護(hù)及結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，

50、在背板和凍土之間及防水層和結(jié)構(gòu)層之間預(yù)埋注漿管，作最后充填注漿用。9.2預(yù)應(yīng)力支架計(jì)算采用隧道內(nèi)水平凍結(jié)方法加固地層，礦山法暗挖施工。根據(jù)旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程，在聯(lián)絡(luò)通道埋深不高于25m的情況下，在開挖側(cè)可設(shè)2榀隧道支撐，開挖對(duì)側(cè)隧道設(shè)置2榀隧道支撐。每榀支撐要求和隧道間有78個(gè)接觸點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)須能承受最大500kN的徑向荷載。設(shè)計(jì)采用通用隧道多邊形型鋼加工的支架，支架形式如下：結(jié)構(gòu)立面圖每榀支撐有8個(gè)支點(diǎn)，由5個(gè)OLD50螺旋千斤頂提供預(yù)應(yīng)力。在施工時(shí)，將千斤頂擰緊即可，在凍結(jié)開挖期間，凍土凍脹使隧道變形、開挖前打開鋼管片使管片剛度減小、及開挖對(duì)隧道產(chǎn)生影響，支架所受荷載產(chǎn)生變化。施工時(shí)應(yīng)及時(shí)

51、將松馳各個(gè)千斤頂擰緊。支架最大可承受每個(gè)節(jié)點(diǎn)500kN的隧道徑向力，超過(guò)支架最大可承擔(dān)荷載后需采用其它方法對(duì)隧道管片進(jìn)行加強(qiáng)。擰緊千斤頂時(shí)，使千斤頂最大力不得大于100kN。 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載圖 應(yīng)力比圖 位移圖 偏載下荷載圖 偏載下應(yīng)力比圖 通過(guò)計(jì)算，支撐結(jié)構(gòu)各構(gòu)件平面內(nèi)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定要求。平面外采用型鋼連接，形成空間穩(wěn)定體系。9.3 施工準(zhǔn)備9.3.1 三通一平（1）供水，將水管接送至施工場(chǎng)地，水量為15m3/h。（2）供電，將電接送至施工場(chǎng)地。（3）道路，能允許510t卡車進(jìn)出施工場(chǎng)地，市內(nèi)運(yùn)輸，必要時(shí)應(yīng)提供通行證。9.3.2 隧道內(nèi)工作平臺(tái)搭設(shè)按聯(lián)絡(luò)通道出口尺寸及施工需要，工作平臺(tái)由

52、上下兩層平臺(tái)和一斜坡道構(gòu)成。在聯(lián)絡(luò)通道開口處的隧道支撐架底梁上表面搭設(shè)中間工作平臺(tái)，主要作為通道材料運(yùn)輸手推車換向之用，面積約為2m×3.5m=7m2。在聯(lián)絡(luò)通道運(yùn)輸側(cè)，搭設(shè)斜坡道與中間平臺(tái)相連接，斜坡道高端寬約3m，坡長(zhǎng)約18m，坡度以車輛上下運(yùn)輸為原則可以適當(dāng)調(diào)整。在中間平臺(tái)的另一側(cè)搭設(shè)材料設(shè)備平臺(tái)，為節(jié)省材料，平臺(tái)面可低于中間平臺(tái)0.3m，面積約6m2。平臺(tái)可用16#槽鋼，直接搭在砼管片上，臺(tái)面用50mm厚木板鋪蓋而成。9.3.3 初期支護(hù)金屬支撐架聯(lián)絡(luò)通道及泵房初支鋼架加工尺寸，見圖9-1。開挖前按設(shè)計(jì)圖紙加工好初期支護(hù)的鋼支撐，通道開挖步距應(yīng)和初襯型鋼支撐間距一致為500m

53、m。開挖完成后立即進(jìn)行初襯型鋼施工，初襯型鋼支架和凍土帷幕間應(yīng)采取適當(dāng)保溫（如木背板）以隔絕凍土和噴射混凝土，完成噴射混凝土水化反應(yīng)。接頭部位結(jié)構(gòu)：連接板厚10mm鋼板與16#工字鋼焊接，螺栓取M20×46。支架在地面預(yù)加工成型后，在工作面組裝安設(shè)。圖9-1 聯(lián)絡(luò)通道兼泵房初支鋼架設(shè)計(jì)圖9.3.4 金屬管片接縫焊接將聯(lián)絡(luò)通道口部的金屬管片之間（欲拉開的管片除外）接縫采用滿焊的方式將每條拼裝縫一一焊接好，以提高其整體性。焊接前應(yīng)首先對(duì)拼裝縫進(jìn)行除銹除垢處理，避免虛焊。焊接時(shí)，劃分區(qū)域，采取對(duì)稱方式焊接，以防止應(yīng)力集中，引起鋼管片變形。焊接材料選E4303型結(jié)構(gòu)鋼焊條，用手工電弧焊焊接。9.3.5 預(yù)應(yīng)力支架安裝（1）根據(jù)旁通道施工技術(shù)指南要求，在凍結(jié)交圈前完成預(yù)應(yīng)力支架安裝，并且按照要求施加預(yù)應(yīng)力。（2）共設(shè)4榀預(yù)應(yīng)力支架，安裝方法：在區(qū)間隧道左右線聯(lián)絡(luò)通道開口兩側(cè)各架