冷冻法施工方案.doc

1、苏州市轨道交通一号线 I-TS-05 标滨河路站三元村站区间联络通道兼泵站冻结法施工组织设计江苏建基建设有限公司（专业分包单位）中铁十三局集团有限公司苏州 I-TS-05 标项目经理部（总包单位）二一年十月目目 录录目 录 .1 编制依据 .12 工程概况 .12.1 工程位置 .12.2 工程范围和工程结构 .12.3 工程地质和水文地质 .23 总体方案简介 .34 冻结加固设计 .44.1 施工方案设计的基本原则 .54.2 方案设计技术要点 .54.3 冻结帷幕设计 .64.4 冻结孔布置及制冷设计 .84.5 冻结施工技术要点 .95 冻结施工 .105.1 施工程序 .105.2

2、施工准备 .105.3 冻结孔施工 .115.4 冷冻站安装 .135.5 积极冻结与维护冻结 .136 开挖与构筑施工方案 .166.1 开挖顺序 .166.2 支护方式 .177 开挖与构筑施工 .187.1 施工准备 .187.2 施工措施 .197.3 施工平面布置 .217.4 开挖及支护质量要求 .218 地层跟踪注浆及其它 .218.1 融沉控制 .228.2 防腐、钻孔补强等收尾工作 .239 施工进度及配套计划 .239.1 施工进度计划 .239.2 劳动力配备计划 .249.3 设备与材料供应计划 .2410 工程监测 .2610.1 监测内容 .2610.2 监控量测

3、.2710.3 冻土帷幕监测 .3011 临时用电组织设计 .3111.1 冻结工程用电及电压等级 .3111.2 供电线路安排 .3111.3 安全用电措施 .3211.4 施工现场临时用电安全常识 .3311.5 规范标准 .3312 环境保护措施 .3313 质量和安全保证措施 .3413.1 质量保证体系 .3413.2 施工安全保障措施 .3613.3 确保施工质量及安全的主要技术措施 .3713.4 开挖构筑安全质量技术措施 .3814 文明施工保证措施 .3915 预防及应急预案 .3916 附件 .4511 编制依据编制依据1、滨河路站三元村站区间隧道平纵断面图（2008.10

4、 版）（中铁第四勘察设计院集团有限公司）2苏州地铁一号线滨河路站三元村站区间联络通道及泵房设计图；3苏州地铁一号线滨河路站三元村站区间土建工程工程沿线建（构）筑物调查报告；4苏州轨道交通一号线滨河路站三元村站区间岩土工程详细勘察报告（2008.6）（江苏苏州地质工程勘察院）5矿山井巷工程施工及验收规范GBJ213-90；6煤矿井巷工程质量检验评定标准MT5009-94；7 国家有关现行规范及苏州地铁公司的相关标准及要求。2 工程概况工程概况2.1 工程位置工程位置为了满足区间紧急疏散及排水的要求滨河路站三元村站区间设一个联络通道兼泵站。该联络 通道兼泵站中心里程为左 DK7+633.090（右

5、 DK7+633.086），线间距为13.102m，联络通道净宽设计为 2.5 m，净高 2.75 m，联络通道处隧道中心标高-15.773m。地面标高为 2.26m。隧道中心埋深 18.033 m。2.2 工程范围和工程结构工程范围和工程结构联络通道（兼泵站）包括：连接两条盾构隧道的一条通道、通道下集水井；连接隧道和集水池的一条集水管；联络通道长约 6.902m，通道两端开口部分 为 1.6m2.1m 的矩形洞门，中间 部分断面为半圆拱直 墙形式：直墙结构宽 2.5m，高为 1.5m，拱形部分高 1.25m，宽 2.5 米，通道设防火门两道；通道下面的泵站净空断面为 4.0m2.5m3.4m

6、（长宽高）。通道的开挖尺寸：6.902m（长）3.8m（宽） 5.08m（高）；集水井开挖尺寸：5.3m（长）3.8 m（宽） 4.12m（深）。衬砌采用二次衬砌方式，所有临时支护层厚度均为 250mm；通道墙、拱和集水井的结构层为 400mm 厚的现浇钢筋混凝土，喇叭口附近顶部和底部的结构层分别为 1050mm、1330mm 厚的现浇钢筋混凝土；支护层和结构层之间安装防水层。其结构图如下。2联络通道结构图2.3 工程地质和水文地质工程地质和水文地质2.3.1 工程地质根据滨河路站三元村站区间地质勘察资料，勘察区域为广阔的冲湖积平原，水系发育，地 势平坦，系典型的水网化平原。本区 间无不良地

7、质作用，联络通道处的土层自上而下依次为： 素填土， -1 粘土、-2 粉质粘土， -1 粉土，-2 粉砂、 粉质粘土层。根据判别，该场地内 20m 以内 -1 粉土， -2 粉砂不存在液化趋势。所处地层主要为 -2 粉砂及粉质粘土。根据距联络通道兼泵站位置较近的地勘地质钻孔 C1310 的资料并参考附近的地勘孔的地质情况，对该通道地 质及水文地质条件描述如下（见表 2-1）：表 2-1 1#联络通道兼泵站地质柱状图时代成因 土层名称层底深度（m）层底标高（m）分层厚度（m）土层描述 素填土 1.5 0.76 1.51 粘土 5.1 -2.84 3.6 黄褐色褐黄色,硬塑为主,均质致密2 粉质粘

8、土 6.5 -4.24 1.4 灰黄色,可塑为主,干强度、韧性中等1 粉土 10.5 -8.24. 4.0 灰色，松散稍密很湿，干强度、韧性低2 粉砂 17.1 -14.84 6.6 灰色，中密密实，饱和，成分均匀，以 长石、石英为主，云母次之 粉质粘土 27.6 -25.34 10.5 灰色，软塑,局部流塑,为主局闻 流塑，干 强度、韧性中等。联络通道柱状图如下：31填 土 标 高 ： +2.6mC1303-粉 质 粘 土2粉 质 粘 土 0.7(6)845-14.8(7)2粉 砂 -2.73(5)-3粉 质 粘 土 隧 道 中 心 线503联 络 通 道1粉 土联络通道兼泵柱状图2.3.2

9、 水文地质根据钻探揭示的地层结构，工程区域内地下水主要为潜水、微承压水。潜水含水 层主要由粘性土夹碎石和建筑垃圾组成，最低潜水位标高 0.21m；微承压水含水层主要为-1 粉土， -2 粉砂层，其中-1 粉土， -2 粉砂 层为良好赋水和透水层，勘测其间实测微承压水头进埋深在 2.4 m 左右，微承压水头相应标高在 1.17 m 左右。在含水层以上为 粘性土层 ，为相对隔水层。场地内地下水对砼及砼结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。3 总体方案简介总体方案简介本工程联络通道根据设计采用冻结法加固土层，即用人工制冷方法使联络通道外围的土层降温冻结，形成一个封 闭的冻土维护结构，然后在冻土维护

10、结构中进行联络通道和泵站的掘砌施工；根据工程地质条件及施工条件，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，即：在隧道内利用水平孔和 倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据 “新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进行联络通道及 泵站的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其施工工艺见图 3-1（联络通道冻结法施工工艺流程图）。4图 3-1 联络通道冻结法施工工艺流程图冻结孔施工和联络通道临时支护施工为本工程的关键工序。冻结检测和温度，土体变形，压 力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。4 冻结

11、加固设计冻结加固设计施工前的准备工作（进场、加工件组织）钻孔定位钻 孔冻结管打压下冻结器冻结管安装冻结系统调试积极冻结联络通道开挖、 临时支护联络通道防水施工联络通道永久结构施工泵 站开挖、临时支护泵站防水施工泵站永久结构施工注 浆维 护 冻 结冻 结 系 统 部 分 安 装工 程 监 测注 浆试 挖钢管片焊接、冻结测温监测、预应力支架安装竣工验收54.1 施工方案设计的基本原则施工方案设计的基本原则1 水平冻结帷幕技术性能必须满足旁通道施工的安全和质量要求。2 水平冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性。3 施工方案应在工程要求工期的条件下具备优化能力。4 施工方案措施必须满

12、足城市环保及节能要求。5 减少冻胀与融沉的危害。4.2 方案设计技术要点方案设计技术要点由于该旁通道所处地层主要为-2 粉砂及 粉质粘土层，施工时有可能发生泥、水突出和地层沉降。在施工中必须采取切实可靠的技术措施，以确保旁通道施工的安全并保证施工工期。提出以下技 术要点：1 由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。特别是要保证旁通道喇叭口部位冻土帷幕的厚度和强度及与管片的完全胶结，在冻结孔施工端喇叭口部位布置两排孔加强冻结，在对侧隧道布置冷冻板。所有的钢管片的格栅要用砼充填密实，同 时管片外面采用PEF 板隔热保温，以

13、减少冷量损失，在冻土墙与管片胶结处放置测温点，以加强对冻土墙与管片胶结状况的检测。2 用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。 冻结孔开孔前，在布孔范 围内打小孔径探孔，探测地层稳定情况。如发现有严重漏水冒泥现象，先 进行水泥水玻璃双液壁后注浆，以提高孔口附近地层稳定性，然后再 钻进冻结孔。每个 钻孔都设有孔口管，并安装钻孔密封装置，以防钻进时大量出泥、出水。3 针对施工冻结孔时容易产生涌水现象，采用强力水平钻机，尽量实现无泥浆钻进。如发现钻孔泥水流失，及时进行补浆。4 加强冻结过程检测。在冻土帷幕内布置测温孔，以便正确判断冻土帷幕是否交圈和测定冻土帷幕厚度。对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成

14、为控制整个旁通道冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周布置测温孔，以全面 监测冻土帷幕的形成过程。5 在旁通道两端布设泄压孔，以减小土层冻胀对隧道的影响。该孔可作为冻结帷幕压力变化的观测孔，同时利用管片上的注浆孔来卸压。6 旁通道开挖时在隧道内设预应力支架，以防打开预留钢管片时隧道变形和破坏。施工完旁通道临时支护层后再打开对侧隧道旁通道的预留钢管片。在旁通道衬砌中预埋压浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。注 浆应配合冻土帷幕融化过程进行。7 由于冻土的蠕变性很强，冻土帷幕在破坏前必然有一个较大的蠕变过程，可以通过检查开挖过程中的冻土帷幕变形情况判断其安全性。为此，在开挖过程中必

15、须及时进行冻6土帷幕变形和温度观测，如遇冻土帷幕有明显变形，立即用钢支架加木背板支撑， 调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。8 为了进一步提高旁通道掘砌施工的安全性，特采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械；准备足够的备用设备；加强停冻时的冻土帷幕监测；尽快施工衬砌，必要时用堆土法密闭开挖工作面。9 由于冻胀力和冻土融沉的作用，影响周围土层的力系平衡，使隧道产生水平位移和沉降，故在整个施工过程中，加强隧道变形的监测，确保隧道安全。在冻土帷幕关键部位，多布置测温孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。4.3 冻结帷幕设计冻结帷幕设计根据现场施工条件，为了通道开挖时的安全，我 们采用在两条隧道分别钻孔的

16、方案，即在另一条隧道底部打一排孔，将联络通道封闭， 这样 开挖时就挖不到冻结管，确保了冻土的强度和安全，另挖土 时，减少了 冻土的挖掘量。根据通道结构和水文地质资料，设计联络通道的冻土强度以冻土平均温度为-10时的粉质粘土强度为准，根据建井工程手册 第四册 提供的参数， 冻土平均温度为-10 时的粉质粘土 压=3.6Mpa, 拉=2.1Mpa,剪=1.6Mpa。 4.3.1 冻结帷幕厚度的验算 、P=326Ka、P=326Ka5903510、PX=20Ka、PS=26Ka图 4-1 联络通道计算简图4.3.2 断面、荷载及冻土厚度根据地质资料，联络通道中心埋深约 18.033m，进行冻结帷幕验算。通道垂直土 压力（P）和侧向上、下荷载（Ps、Px），按下式 计算：注：由于 冻胀，土体向上膨胀，上部土体产生被动土压力，上、下垂直土压力应相等。，如 图 4-1。P=H=(Ho+Hx)+20 =326(kPa)