冷凍法地層加固施工工法.doc

1、目 錄1.前言32.工法特點(diǎn)43.適用范圍54.工藝原理55.施工工藝流程及操作要點(diǎn)55.1.施工工藝流程55.2.主要施工方法及操作要點(diǎn)75.2.1.凍結(jié)施工參數(shù)75.2.2.凍結(jié)孔布置75.2.3.測溫孔布置75.2.4.凍結(jié)制冷系統(tǒng)安裝85.2.5.凍結(jié)系統(tǒng)調(diào)試105.2.6.積極凍結(jié)與停止凍結(jié)105.2.7.拔凍結(jié)管115.3.控制地表隆沉措施125.3.1.預(yù)注漿125.3.2.凍脹控制135.3.3.融沉控制135.4.各項(xiàng)事故處置方案和處理程序145.4.1.拔斷凍結(jié)管145.4.2.盾構(gòu)機(jī)頭被凍結(jié)145.4.3.盾構(gòu)始發(fā)地層沉降、塌陷145.4.4.凍結(jié)管鹽水漏失145.5.信

2、息化施工監(jiān)測155.5.1.水平孔施工監(jiān)測內(nèi)容155.5.2.凍結(jié)監(jiān)測內(nèi)容155.5.3.沉降監(jiān)測156.勞動(dòng)組織167.設(shè)備與材料177.1.設(shè)備供應(yīng)177.2.材料用量供應(yīng)178.質(zhì)量控制188.1.質(zhì)量要求188.2.保證凍結(jié)加固質(zhì)量的技術(shù)措施189.安全措施1910.環(huán)保措施1911.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析2012.工程實(shí)例2018冷凍法地層加固施工工法中鐵四局集團(tuán)機(jī)械工程分公司1. 前言十九世紀(jì)六十年代，凍結(jié)法首先應(yīng)用于英國南威爾士的建筑基礎(chǔ)工程。1883年，德國工程師波茨舒（P.H.Potsch）在阿爾巴里的煤礦采用凍結(jié)法成功施工了103m深的井筒，并獲得了凍結(jié)技術(shù)專利，引起全世界的關(guān)注。世

3、界各國都廣泛地應(yīng)用凍結(jié)技術(shù)，促進(jìn)了凍結(jié)技術(shù)的發(fā)展。凍結(jié)法在我國起步較晚，但發(fā)展速度卻很快。我國自1955年開灤礦區(qū)首先應(yīng)用凍結(jié)法鑿井以來，凍結(jié)法已發(fā)展成為我國工程領(lǐng)域通過不穩(wěn)定沖積層和裂隙含水層的主要施工方法。凍結(jié)法施工是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)成冰，把天然土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，以便在凍結(jié)帷幕的保護(hù)下進(jìn)行開挖施工的一種特殊施工方法。隨著凍結(jié)技術(shù)在在國內(nèi)的使用和發(fā)展，凍結(jié)法在國內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，但目前，凍結(jié)法用于市政工程，其工藝質(zhì)量控制技術(shù)還處于起步階段，在施工中技術(shù)難度大。凍結(jié)法具有靈活性好、強(qiáng)度高、均勻性和隔水性好、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，為保證

4、凍結(jié)法的安全可靠，經(jīng)過施工實(shí)踐，總結(jié)提高，積累經(jīng)驗(yàn)，形成此工法。盾構(gòu)始發(fā)地層加固需要解決的技術(shù)問題，一是要保證打開地連墻時(shí)前方土體不坍塌，防止漏水。二是始發(fā)時(shí)，地層加固要為盾構(gòu)始發(fā)后調(diào)整姿態(tài)創(chuàng)造條件，以防止盾構(gòu)上仰、覆土失穩(wěn)、地表隆沉等問題發(fā)生。根據(jù)設(shè)計(jì)提供盾構(gòu)始發(fā)加固圖采取下圖所示的始發(fā)凍結(jié)加固形式。根據(jù)功能要求，凍結(jié)加固區(qū)分為兩個(gè)部分，一是與地連墻緊貼的前凍土墻（封頭凍土墻），其作用是保證打開始發(fā)口地連墻后前方土體不坍塌，不漏水；二是平衡段，由凍土拱和前凍土墻（平衡段凍土墻）組成，其作用是防止盾構(gòu)始發(fā)后盾構(gòu)機(jī)頭上仰、覆土失穩(wěn)和地表隆沉。盾構(gòu)始發(fā)凍結(jié)加固形式2. 工法特點(diǎn)加固效果好，封水效果

5、明顯。凍結(jié)法利用低溫鹽水循環(huán)帶走地層的熱量，通過降低地層溫度形成凍土帷幕。凍結(jié)加固使土體中的大部分水分結(jié)冰，凍結(jié)體強(qiáng)度通常能達(dá)到510MPa強(qiáng)度，可以減小加固體體積；結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度均勻而且其阻水效果是其他方法無法比擬的。凍土在達(dá)到設(shè)計(jì)溫度時(shí)，凍土的抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)特性有明顯的提高。適應(yīng)性廣。適用于任何含一定水量的松散巖土層，在復(fù)雜工程、水文地質(zhì)如軟土、含水不穩(wěn)定層、流砂、高水壓及高地壓、埋深大等地層條件下凍結(jié)技術(shù)有效、可行。凍結(jié)工程施工最大的污染是鉆孔時(shí)的少量的泥漿排出，凍結(jié)過程不向地層注入任何有害物質(zhì)，凍結(jié)工程完畢后，地層自然融化恢復(fù)原有狀況，不會在地層留下有礙于其它工程施工的

6、地下障礙物，是一種“綠色”施工方法。凍結(jié)加固土體均勻，整體性好。凍結(jié)加固體的形狀、大小、可以根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)，可以把設(shè)計(jì)的土體全部凍成凍土，形成地下工程施工帷幕。土層注漿和深層攪拌樁，只是對土體局部加固，加固范圍不易控制、加固體強(qiáng)度不均勻。凍結(jié)施工在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，一般每班只需要68名操作人員，節(jié)約了大量勞動(dòng)力。占用施工場地小。冷凍施工僅需地面提供冷卻塔和冷凍機(jī)組占用地及加固體本身用地。3. 適用范圍本工法適用于軟弱含水土層的地鐵施工盾構(gòu)始發(fā)及到達(dá)洞門地層加固施工，洞門加固、聯(lián)絡(luò)通道以及類似地層的加固。4. 工藝原理凍結(jié)法包括三大循環(huán)：1.鹽水循環(huán)，鹽水吸收地層熱量，在鹽水箱內(nèi)將熱量傳遞給蒸發(fā)器

7、中的液氨；2.氨循環(huán)，液氨變?yōu)轱柡驼魵獍?，再被氨壓縮機(jī)壓縮成過熱蒸氣進(jìn)入冷凝器冷卻，高壓液氨從冷凝器經(jīng)貯氨器，經(jīng)節(jié)流閥流入蒸發(fā)器液氨在蒸發(fā)器中氣化吸收周圍鹽水的熱量；3.冷卻水循環(huán)，冷卻水在冷卻水泵，冷凝器和管路中循環(huán)，將地?zé)岷蛪嚎s機(jī)產(chǎn)生的熱量傳遞給大氣。通過三大循環(huán)實(shí)現(xiàn)地層的降溫，把土體變成凍土。5. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1. 施工工藝流程為形成凍結(jié)壁，首先在預(yù)加固空間周圍打一定數(shù)量的凍結(jié)孔，孔內(nèi)安裝凍結(jié)器。凍結(jié)站制出的低溫鹽水（-25-35），經(jīng)去路鹽水干管，配液圈到供液管底部，沿凍結(jié)管和供液管之間的環(huán)形空間上升到回液管（正循環(huán)，反之如果鹽水從環(huán)型空間到凍結(jié)管底部則為反循環(huán)），經(jīng)集液

8、圈，回路鹽水干管至蒸發(fā)器（鹽水箱），形成鹽水循環(huán)。低溫鹽水在凍結(jié)器中流動(dòng)，吸收周圍地層之熱量形成凍結(jié)圓柱，凍結(jié)圓柱逐漸擴(kuò)大并連接成封閉的凍結(jié)壁，直至達(dá)到其設(shè)計(jì)厚度和強(qiáng)度為止。凍結(jié)法加固洞門地層施工工藝流程圖施工前的準(zhǔn)備工作（進(jìn)場、加工件組織）鉆孔定位冷凍設(shè)備放樣注 漿鉆 孔施工設(shè)備基礎(chǔ)凍結(jié)管打壓配電系統(tǒng)安裝下凍結(jié)器冷凍機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)凍結(jié)管安裝冷凍機(jī)及管路保溫保溫凍結(jié)系統(tǒng)調(diào)試積極凍結(jié)凍結(jié)測溫監(jiān)測工 程 監(jiān) 測凍結(jié)管起拔（第1，2排）維 護(hù) 凍 結(jié)冷凍管拔至盾構(gòu)機(jī)上方重新連接系統(tǒng)繼續(xù)凍結(jié)凍結(jié)管起拔（第3排）最后拔出隧道兩側(cè)凍結(jié)管冷凍系統(tǒng)拆除竣工驗(yàn)收5.2. 主要施工方法及操作要點(diǎn)5.2.1. 凍結(jié)施工參

9、數(shù)設(shè)計(jì)積極凍結(jié)期最低鹽水溫度為-28-30，并要求凍結(jié)7天達(dá)到-20，打開洞門時(shí)鹽水溫度達(dá)到最低值。維護(hù)凍結(jié)期溫度為-25-28；封頭凍土墻平均溫度不高于-10。打開出洞口時(shí)凍土墻與工作井地連墻交界面附近溫度低于-5。凍結(jié)孔采用串并聯(lián)方式，單孔鹽水流量不小于5m3/h。凍結(jié)管規(guī)格：108×5mm低碳鋼無縫鋼管，采用內(nèi)襯管對焊連接。測溫管規(guī)格：需要拔除的測溫管同凍結(jié)管；不需要拔除的測溫管采用48×3.5mm焊接鋼管，采用直接對焊連接。供液管選用1.5鋼管，采用焊接連接。鹽水干管和集配液圈選用159×6mm無縫鋼管。冷卻水管選用133×4.5mm無縫鋼管。外

10、圍凍結(jié)孔終孔間距Lmax1000mm。凍結(jié)需冷量：凍結(jié)管散熱系數(shù)取250 kcal/hm2，冷量損耗取20%。計(jì)算凍結(jié)需冷量。5.2.2. 凍結(jié)孔布置凍結(jié)孔科學(xué)合理布置是方案取得良好凍結(jié)效果的基礎(chǔ)，工作極為重要，本方案的凍結(jié)孔布置如下圖。整個(gè)凍結(jié)區(qū)域共布置凍結(jié)孔3排，共計(jì)53個(gè)。A、B、C三排凍結(jié)孔，A排20孔（包括角部增加的2個(gè)孔），B排17孔，C排16孔。以地面+63.85m計(jì)算，A、B、C排孔深度21.3m，由0.0m8.7m為保溫段，不凍結(jié)。實(shí)際鉆孔是在端頭井結(jié)構(gòu)外側(cè)的高臺上（高度約3米），因此實(shí)際鉆孔深度比設(shè)計(jì)值深3米。5.2.3. 測溫孔布置為達(dá)到對土體的有效監(jiān)測，在凍結(jié)區(qū)域共布置

11、測溫孔6個(gè)。地面測溫孔深度與附近凍結(jié)孔深度一致，每個(gè)地面測溫孔在凍結(jié)壁內(nèi)布置3個(gè)溫度測點(diǎn)，位置分別為凍結(jié)壁中部和離凍結(jié)壁上、下邊界0.5m處，洞口測溫孔深度為進(jìn)入凍土1m，應(yīng)避開凍結(jié)孔位置。須拔除測溫管采用凍結(jié)管材，其余測溫管42×3mm焊管，對焊連接。 凍結(jié)孔及測溫孔布置圖5.2.4. 凍結(jié)制冷系統(tǒng)安裝5.2.4.1. 凍結(jié)系統(tǒng)安裝流程設(shè)備安裝設(shè)備基礎(chǔ)放樣施工設(shè)備基礎(chǔ)（或錨固地腳螺栓）設(shè)備就位、調(diào)平、固定敷設(shè)電纜安裝電控系統(tǒng)冷凍機(jī)試漏冷凍機(jī)充氟、加油冷卻水池注水化鹽水制冷系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)鹽水箱和冷凍機(jī)低溫容器及管路保溫。凍結(jié)站管路安裝主管路放樣安裝管架安裝主管路安裝分支管路安裝壓力與溫度

12、測點(diǎn)管路試漏鹽水管路保溫。5.2.4.2. 安裝準(zhǔn)備工作驗(yàn)收現(xiàn)場施工設(shè)備、檢測儀表、工程材料，確保設(shè)備、儀表、材料的相關(guān)資料齊全，設(shè)備型號和材料規(guī)格等符合設(shè)計(jì)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。制作鹽水箱、清水箱、管架等加工件。清理場地，設(shè)備（包括鹽、清水箱）基礎(chǔ)和主管線放樣。應(yīng)根據(jù)實(shí)際場地情況對凍結(jié)站布置設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以便于設(shè)備安裝、操作，增加美觀。5.2.4.3. 設(shè)備安裝冷凍機(jī)、水泵、冷卻塔等設(shè)備應(yīng)按照設(shè)備使用說明書的要求進(jìn)行安裝，并符合機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范（GB50231-98）和施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范（JBJ46-2005）等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。冷凍機(jī)要水平安裝，底盤要坐實(shí)，用楔鐵

13、找平。冷凍機(jī)和水泵固定后要重點(diǎn)檢查連軸器的間隙和同心度、軸封和盤根的松緊情況，確認(rèn)滿足設(shè)備安裝技術(shù)要求。冷卻塔安裝應(yīng)重點(diǎn)檢查布水器電機(jī)電纜接頭絕緣是否作好、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確、布水器布水是否均勻。冷卻塔與電器設(shè)備應(yīng)有足夠距離，防止水濺到電器上引發(fā)機(jī)電事故。鹽水箱下墊100 ×100×1500mm方木，間距不大于800mm。方木之間充填100mm厚聚苯乙烯保溫板。按設(shè)備配電線路圖要求連接供電電纜和控制電纜。要確保設(shè)備的保護(hù)接地良好。5.2.4.4. 凍結(jié)站管路和檢測儀表安裝管路安裝應(yīng)符合工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50235-97）和現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及

14、驗(yàn)收規(guī)范（GB50236-98）等規(guī)范的要求。按照凍結(jié)站設(shè)計(jì)圖鋪設(shè)管路。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場空間和設(shè)備位置適當(dāng)調(diào)整管路布置，盡量縮短管路長度、減少管路彎頭，并做到豎直橫平、整齊美觀。在連接管路和安裝閥門前要檢查確認(rèn)管內(nèi)不留雜物。必要時(shí)進(jìn)行除銹和吹掃。主要管路用200×200mm方木管架鋪設(shè)在隧道地面上，分支管路用“T”字型鋼管柱架空鋪設(shè)，管架間距為46m。鹽水干管坡度0.1%，在管路端頭高處設(shè)1”放空閥。閥門、壓力表和溫度計(jì)安裝要整齊，便于操作和讀數(shù)。測溫管采用3分鋼管加工，埋設(shè)時(shí)管口向上，深度為水管直徑的1/31/2。流量計(jì)要水平安裝在直管上。 管路采用壓水試漏，注意管內(nèi)不留空氣，水溫與環(huán)境

15、溫度基本一致。鹽水管路經(jīng)試漏后用50mm厚橡塑保溫筒保溫，在保溫層外包扎塑料薄膜。在法蘭和閥門處先包扎3050mm厚棉套，再用塑料薄膜覆蓋。鹽水箱采用100mm厚聚苯乙烯保溫板保溫。裸露管路涂刷防銹底漆和統(tǒng)一色彩的面漆。5.2.4.5. 凍結(jié)器連接凍結(jié)器頭部蓋板采用6mm鋼板，羊角管采用建筑管加工。羊角管與凍結(jié)管管壁焊接角度不大于40°，各凍結(jié)器的羊角管焊接角度和軟管連接要整齊統(tǒng)一，避免管路出現(xiàn)硬彎增加鹽水流動(dòng)阻力。凍結(jié)器采用鋼絲網(wǎng)中高壓膠管連接，絲扣接頭。連接軟管用30mm厚軟質(zhì)橡塑保溫筒保溫，在保溫筒外纏裹塑料膠帶。5.2.5. 凍結(jié)系統(tǒng)調(diào)試按照設(shè)備使用說明書的要求進(jìn)行冷凍機(jī)組充

16、氟和加油。首先進(jìn)行制冷系統(tǒng)的檢漏和氮?dú)鉀_洗，在確保系統(tǒng)無滲漏后，再充氟加油。先在鹽水箱中灌滿清水，開泵循環(huán)沖洗管路，排除管路中的臟水。在鹽水箱內(nèi)注入約1/4的清水，然后開泵循環(huán)并逐步加入固體氯化鈣。鹽水箱內(nèi)的鹽水不能灌得太滿，以免高于鹽水箱口的凍結(jié)管鹽水回流時(shí)溢出鹽水箱。至鹽水濃度達(dá)到1.15左右時(shí)開冷凍機(jī)。隨著鹽水溫度降低再加入氯化鈣，直至達(dá)到設(shè)計(jì)鹽水濃度。融化氯化鈣時(shí)用篩網(wǎng)除去雜質(zhì)，嚴(yán)禁將包裝袋掉入鹽水箱。檢查鹽水水位報(bào)警器，確保其工作正常。測量各凍結(jié)器的鹽水流量，調(diào)節(jié)控制閥門，確保各凍結(jié)器鹽水流量符合設(shè)計(jì)要求。如發(fā)現(xiàn)個(gè)別凍結(jié)器或冷凍排管鹽水流量隨時(shí)間延長逐漸減小，表明管路有積空氣的情況，

17、應(yīng)及時(shí)增設(shè)放空閥。5.2.6. 積極凍結(jié)與停止凍結(jié)5.2.6.1. 凍結(jié)系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)與積極凍結(jié)設(shè)備安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)。在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù)，使機(jī)組在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)條件下運(yùn)行。在凍結(jié)過程中，定時(shí)檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土墻擴(kuò)展情況，必要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)入積極凍結(jié)，要求一周內(nèi)鹽水溫度降至-20以下。5.2.6.2. 停止凍結(jié)根據(jù)測溫孔溫度實(shí)測結(jié)果，確認(rèn)凍土墻平均溫度和厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值，并且凍土墻與地連墻界面溫度不高于-5后，可破盾構(gòu)出洞口地連墻鋼筋混凝土。破盾構(gòu)出洞口地連墻鋼筋混凝土?xí)r，并密切注意破地連墻時(shí)是否破壞凍結(jié)管，

18、如一旦發(fā)現(xiàn)凍結(jié)管漏鹽水，及時(shí)關(guān)閉該凍結(jié)器。5.2.7. 拔凍結(jié)管5.2.7.1. 拔凍結(jié)管方法利用人工局部解凍的方案，進(jìn)行拔管，具體方法如下：利用熱鹽水在凍結(jié)器里循環(huán)，使凍結(jié)管周圍的凍土融化達(dá)到10mm20mm時(shí)，開始拔管。鹽水加熱用一只2m3左右的鹽水箱儲存鹽水，用4080kw的電熱絲進(jìn)行加熱鹽水。鹽水循環(huán)利用流量為10m3/h鹽水泵循環(huán)鹽水，先用3040的鹽水循環(huán)5分鐘左右，然后6080的鹽水循環(huán)達(dá)30分鐘左右，當(dāng)回路鹽水溫度上升到2530時(shí)，即可進(jìn)行邊循環(huán)邊試拔。5.2.7.2. 凍結(jié)管起拔起拔用兩個(gè)10噸的千斤頂進(jìn)行試拔，拔起0.5m左右時(shí)，便可停止循環(huán)熱鹽水，用壓風(fēng)將管內(nèi)鹽水排出。然

19、后快速拔出凍結(jié)管。拔管注意凍結(jié)管與掛鉤要成一線，凍結(jié)管不能蹩勁，拔管時(shí)要常轉(zhuǎn)動(dòng)凍結(jié)管，凍結(jié)管不能硬拔，如拔不動(dòng)時(shí)，要繼續(xù)循環(huán)熱鹽水解凍，直至拔起凍結(jié)管。鹽水循環(huán)和拔管示意圖拔管順序依次先拔第一、二排凍結(jié)管，不需完全解凍，凍結(jié)管拔至盾構(gòu)上方，用鋼管將其連接成網(wǎng)格，防止下沉，重新連接凍結(jié)系統(tǒng)繼續(xù)凍結(jié)，防止盾構(gòu)推進(jìn)過程中漿液從融化的凍結(jié)孔中溢出。第三排凍結(jié)管，用于強(qiáng)制解凍，待凍土平均溫度滿足盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)拔除該排凍結(jié)管至盾構(gòu)上方，重新凍結(jié)。在隧道兩側(cè)的凍結(jié)管暫時(shí)不拔，待盾構(gòu)穿過最后一道凍土墻后，再拔除該處凍結(jié)管并充填。其它拔管要在盾構(gòu)進(jìn)入洞口內(nèi)，且安裝好密封裝置后進(jìn)行，盾構(gòu)頭部距凍土墻不小于0.2m，以

20、防影響拔管。在隧道范圍內(nèi)所有凍結(jié)管全部拔出后，盾構(gòu)方可開始推進(jìn)，防止盾構(gòu)推進(jìn)損壞凍結(jié)管，使其無法拔出。5.3. 控制地表隆沉措施5.3.1. 預(yù)注漿在鉆孔施工期間利用孔口管上旁通閥，對盾構(gòu)出洞口范圍土層進(jìn)行注漿，補(bǔ)充鉆孔期間泥水流失控制地面沉降。5.3.2. 凍脹控制（1）熱鹽水循環(huán)孔啟動(dòng)熱鹽水循環(huán)孔與熱鹽水加熱系統(tǒng)相連，布置在凍土墻外側(cè)，其數(shù)量和位置根據(jù)實(shí)際情況選取；熱鹽水循環(huán)孔啟動(dòng)時(shí)機(jī)根據(jù)測溫孔的溫度：當(dāng)熱鹽水循環(huán)孔附近的測溫孔溫度低于-3時(shí)，開啟熱鹽水循環(huán)孔；當(dāng)熱鹽水循環(huán)孔附近的測溫孔溫度高于+2時(shí)，關(guān)閉熱鹽水循環(huán)孔。嚴(yán)格控制凍土發(fā)展范圍，以控制凍脹。（2）卸壓孔的啟動(dòng)泄壓孔設(shè)置在槽壁附

21、近，成孔后充填泥漿，根據(jù)情況可以在孔內(nèi)設(shè)置繡花管，當(dāng)凍脹過大時(shí)泄壓孔內(nèi)的土體會被擠出地面，為凍脹的釋放提供空間。采用間歇式凍結(jié)方式控制凍脹融沉。5.3.3. 融沉控制 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，融沉注漿總量一般為凍土體積的15%左右，經(jīng)計(jì)算該區(qū)域注漿體積約為30m3，采取以下方法進(jìn)行跟蹤注漿控制融沉：盾構(gòu)出洞后利用卸壓孔進(jìn)行跟蹤注漿，控制融沉；利用管片上注漿孔（在出洞區(qū)域8環(huán)管片上設(shè)置注漿孔，每環(huán)2個(gè)）進(jìn)行跟蹤注漿，減少融沉；注漿壓力一般為0.20.5MPa。注漿材料選用單漿液，水灰比為0.8。利用隧道外左右加固區(qū)1.5m處預(yù)留的兩個(gè)卸壓孔，加上在隧道正上方的預(yù)留1個(gè)注漿孔，作為融沉控制點(diǎn)，從盾構(gòu)始發(fā)到始

22、發(fā)結(jié)束進(jìn)入正常掘進(jìn)的4個(gè)月內(nèi)，對加固區(qū)進(jìn)行監(jiān)測注漿，監(jiān)測和注漿結(jié)果如下表：表1 融沉注漿監(jiān)測表監(jiān)測日期1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)沉降（mm）注 漿（m3）沉降（mm）注 漿（m3）沉降（mm）注 漿（m3）1月5日0000002月5日3545553月5日1525154月5日0000005.4. 各項(xiàng)事故處置方案和處理程序5.4.1. 拔斷凍結(jié)管拔除始發(fā)口前方的凍結(jié)管時(shí)，嚴(yán)格按照拔凍結(jié)管方法和步驟執(zhí)行，拔管過程應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：拔管前進(jìn)行化凍試驗(yàn)，確定合理的化凍時(shí)間，盡量在較短時(shí)間內(nèi)完成拔管。起拔凍結(jié)管合理控制起拔力，防止斷管發(fā)生。拔管后立即用粘土或低標(biāo)號水泥砂漿封孔。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)穿越凍土墻時(shí)需連續(xù)作業(yè)，不能停

23、頓，盡量避免凍住機(jī)頭事件發(fā)生。如發(fā)現(xiàn)凍結(jié)管被拔斷裂，立即采取以下方法進(jìn)行處理：立即停止拔管，盡量恢復(fù)始發(fā)口附近未拔除凍結(jié)管的凍結(jié)。在拔斷的凍結(jié)管中下入4分加熱水管繼續(xù)化凍，然后下入拔管器拔管。5.4.2. 盾構(gòu)機(jī)頭被凍結(jié)盾構(gòu)推進(jìn)前，在機(jī)頭刀盤內(nèi)充鹽水進(jìn)行預(yù)防。在盾構(gòu)通過凍土墻時(shí)避免推進(jìn)停頓。一旦盾構(gòu)機(jī)頭被凍結(jié)，可在機(jī)頭內(nèi)用鍋爐加熱化凍。5.4.3. 盾構(gòu)始發(fā)地層沉降、塌陷監(jiān)測始發(fā)口上方的地層沉降和地連墻位移。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地表融沉的水平影響距離約15m。并定期巡查地面和構(gòu)筑物是否有變形、開裂情況發(fā)生。如發(fā)現(xiàn)地層沉降超過規(guī)定值，立即利用凍結(jié)孔上方的卸壓孔進(jìn)行注漿控制和補(bǔ)償變形。施工地面準(zhǔn)備水泥-水玻

24、璃等注漿材料和注漿設(shè)備，如發(fā)現(xiàn)地面嚴(yán)重塌陷，立即撤離附近設(shè)備和人員，并用砂土充填塌陷區(qū)。5.4.4. 凍結(jié)管鹽水漏失一旦發(fā)生凍結(jié)管鹽水漏失，立即查明漏鹽水的凍結(jié)管并關(guān)閉該凍結(jié)管鹽水供應(yīng)。在始發(fā)口打探孔取樣化驗(yàn)土的含鹽量及凍結(jié)強(qiáng)度，證明凍土墻強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再盾構(gòu)始發(fā)。如土層含鹽難以凍結(jié)或凍土強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求，漏鹽水的凍結(jié)管改用液氮凍結(jié)。方法是用壓縮空氣吹出凍結(jié)管中鹽水，然后在供液管中通入液氮并控制其流量，使放空氮?dú)鉁囟瓤刂圃?60-80之間。5.5. 信息化施工監(jiān)測5.5.1. 水平孔施工監(jiān)測內(nèi)容鉆孔長度；鋪設(shè)凍結(jié)管長度；凍結(jié)管偏斜；凍結(jié)器密封性能；供液管鋪設(shè)長度；5.5.2. 凍結(jié)監(jiān)測

25、內(nèi)容凍結(jié)器去回路鹽水溫度；冷卻循環(huán)水進(jìn)出水溫度；冷凍機(jī)吸排氣溫度；鹽水泵工作壓力；冷凍機(jī)吸排氣壓力；制冷系統(tǒng)冷凝壓力 ；制冷系統(tǒng)汽化壓力；凍結(jié)帷幕溫度場的監(jiān)測。5.5.3. 沉降監(jiān)測監(jiān)測點(diǎn) 施工前按照設(shè)計(jì)要求在地面布置沉降監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)相距5m。測量方法 沉降監(jiān)測從水準(zhǔn)控制點(diǎn)出發(fā)按三、四等水準(zhǔn)測量要求測量各監(jiān)測點(diǎn)的高程，測量閉合差小于±0.5mm*（N為測站數(shù)）。前后兩次測量值之差為本次沉降變化量，測量值與初值之差為累計(jì)沉降變化量。 幾點(diǎn)說明監(jiān)測工作在水平孔施工前，建立監(jiān)測原始基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，水平孔施工時(shí)，開始第一天監(jiān)測，直至凍結(jié)帷幕融化后。監(jiān)測的各種數(shù)據(jù)及時(shí)反饋到項(xiàng)目部總工程師和生產(chǎn)技術(shù)

26、部進(jìn)行分析處理，以便指導(dǎo)施工，采取措施。監(jiān)測技術(shù)依據(jù)為地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范；城市測量規(guī)范；工程測量規(guī)范。監(jiān)測頻率：鉆孔期間2次/1天，凍結(jié)加固期間1次/1天，盾構(gòu)出洞期間3次/天，融沉控制期間1次/天，施工結(jié)束穩(wěn)定1次/5天，監(jiān)測頻率可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況作適當(dāng)調(diào)整監(jiān)測計(jì)劃。報(bào)警值地面沉降變化報(bào)警值以±10mm作為累計(jì)報(bào)警值，±3mm作為日變量報(bào)警值；6. 勞動(dòng)組織凍結(jié)項(xiàng)目部需配置施工管理人員8人，施工作業(yè)人員32人，合計(jì)40人。具體的勞動(dòng)力配備見表。勞動(dòng)力配備計(jì)劃表序號崗位工種人數(shù)說明序號崗位工種人數(shù)說明一管理人員8二作業(yè)工人321技術(shù)負(fù)責(zé)人11鉆工202現(xiàn)場技

27、術(shù)人員22制冷綜合運(yùn)轉(zhuǎn)63測量技術(shù)人員13電工14施工員14焊工45質(zhì)量員15機(jī)修工16安全員17材料員17. 設(shè)備與材料7.1. 設(shè)備供應(yīng)設(shè)備供應(yīng)明細(xì)表序號設(shè)備名稱數(shù)量規(guī)格尺寸主要工作性能備注一打鉆1鉆機(jī)2臺XY-422KW2泥漿泵2臺BW-200/5014.5KW3除砂泵1臺自制4測斜儀1臺經(jīng)緯儀最大測深50m5電焊機(jī)2臺ZX-4006泥漿測定儀1臺7試壓泵1臺最大泵壓2.5MPa二凍結(jié)1冷凍機(jī)2臺YSLGF6001臺備用2冷卻塔1臺DBNL3-100電機(jī)功率4KW3鹽水泵1臺S200-150-3154清水泵1臺IS200-150-250J5流量計(jì)2臺6抽氟機(jī)1臺7測溫儀1套8鹽水箱1個(gè)自

28、制7.2. 材料用量供應(yīng)材料用量供應(yīng)計(jì)劃表序號名稱規(guī)格尺寸單位數(shù)量備注1無縫鋼管108×5mmm1200凍結(jié)管2無縫鋼管108×9mmm50連接箍3無縫鋼管38×3mmm1150鹽水干管4無縫鋼管38×3mmm508回水管5聚乙烯塑料管62×5mmm4100供液管6高壓膠管1.5"m660凍結(jié)器與集配液管連接7焊管42×3mmm868鋼板4mmm2129三翼鉆頭160mm個(gè)210三翼鉆頭120mm個(gè)211金剛石鉆頭160mm個(gè)512鉆桿50mmm3013氟里昂R22kg50014冷凍機(jī)油N40kg25015氯化鈣純度70%t

29、28續(xù)材料用量供應(yīng)計(jì)劃表序號名稱規(guī)格尺寸單位數(shù)量備注16重鉻酸鈉kg3017氫氧化納kg2018截止閥150mm個(gè)419100mm個(gè)1201.5"個(gè)30021法蘭150mm副2522100mm副1023角鋼50×50mmm5024方木m3325螺栓、螺母個(gè)20026保溫材料m3258. 質(zhì)量控制8.1. 質(zhì)量要求根據(jù)施工基準(zhǔn)點(diǎn)，按凍結(jié)孔施工圖布置凍結(jié)孔。孔位偏差不應(yīng)大于50mm。凍結(jié)孔鉆進(jìn)深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)深度?？孜粶y斜利用經(jīng)緯儀結(jié)合燈光對每個(gè)成孔進(jìn)行測斜，偏斜率控制在100mm以內(nèi)。如果凍結(jié)孔偏斜過大，則需要打補(bǔ)孔。 密封試驗(yàn)向成孔凍結(jié)管內(nèi)內(nèi)注水進(jìn)行凍結(jié)管密封試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力控制在0.8MPa， 30分鐘內(nèi)壓力無變化為合格。如果密封試驗(yàn)不合格，則需要打補(bǔ)孔或者在該凍結(jié)孔內(nèi)下放小直徑的套管。維護(hù)凍結(jié)期溫度為-25-28；封頭凍土墻平均溫度不高于-10。打開出洞口時(shí)凍土墻與工作井地連墻交界面附近溫度低于-5。8.2. 保證凍結(jié)加固質(zhì)量的技術(shù)措施根據(jù)土層含鹽結(jié)冰溫度低于0的情況，凍土強(qiáng)度按凍土墻平均溫度提高2取值，并對凍土墻厚度計(jì)算進(jìn)行調(diào)整。盡量減小始發(fā)口附近凍結(jié)孔與地連墻之間的距離，確保凍土墻與始發(fā)口周邊地連墻有足夠的搭接寬度。特別是在始發(fā)口兩側(cè)各布置緊靠地連墻的凍結(jié)管，從而保證后凍土墻與始發(fā)口周邊地連墻凍結(jié)嚴(yán)密，絕不滲漏水。如地連墻