华苑站～王顶堤站区间隧道联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计(70孔全)

华苑站～王顶堤站区间隧道联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计(70孔全)内容摘要：

于，并且不低于冻结工作面盐水压力的 倍。 冻结管接头抗压强度不低于母管的 75％。 施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。 打透孔复核两隧道预留口位置。 如两隧道预留口相对位置误差大于 100mm，则应按保证冻结壁设计厚度的原则对冻结孔布置进行调整。 冻结站侧隧 道上沿 冻结孔 外围敷设 2 排冷冻排管， 冻结站对侧隧道上沿通道外围冻结壁敷设 6排冷冻排管，排管间距为 450mm；冷冻排管采用 φ 45179。 5无缝钢管。 排管敷设应密贴隧道管片。 测温孔及泄压孔 测温孔 7 个，分别布置在通道内外和两侧隧道内，其中 冷冻站 对侧隧道布置 5 个，深度、 ；泄压孔布置 4个，布置在冻结帷幕中间，上、下行线各两个，深度 均为 3m。 测 9 温孔及泄压孔的布置详见附图 3，详细特征情况见附表 2。 冻结主要设计参数 冻结主要设计参数 详见表 1 表 1 华苑站～王顶堤站区间 联络通道 冻结 主要技术参数 表 序号 参数名称 单位 数量 备注 1 两隧道 中心间距 m 2 两隧道 中心标高 m 3 冻土墙设计厚度 m 喇叭口处 ≥ 4 冻土墙平均温度 ℃ ≤ 10 5 冻土帷幕交圈时间 d 28～ 32 6 积极冻结时间 d 45 7 冻结孔个数 个 66 8 冻结孔成孔控制间距 m 集水井处为 9 冻结孔允许偏斜 mm 150 10 设计最低盐水温度 ℃ 28～ 30 冻结 7天盐水温度达 到－ 18℃以下 11 单孔盐水流量 m3/h 5 12 冻结管规格 mm φ 89179。 8 低碳钢无缝钢管 ,丝扣连接 13 测温孔 个 7 材质 同冻结管， φ 45179。 5 14 测温孔深度 m 、 15 泄压孔个数 个 4 兼作冻胀孔 16 冻结管总长度 m 17 冷 冻排 管长度 m 材质 同冻结管，φ 45179。 5 18 泄压 管 长度 m 12 材质 同冻结管，φ 89179。 8 19 冻结总需冷量 104Kcal/h 工况条件 20 JYSLGF300型 冷冻机 台 2 1台备用 21 施工工期 d 110 打钻、冻结、掘砌 4 制冷系统设计 冷冻机的选择 冻结需冷量的计算： Q= . 10 式中： H— 冻结管总长度； d— 冻结管直径； K— 冻结管散热系数； 经计算 Q=160722 Kcal/h 根据计算选用 JYSLGF300 型螺杆机组 2 台，其中 1台备用。 冻结系统辅助设备 盐水泵选用 IS200150315 型 2 台，给冻结孔提供盐水，流量 303m3/h，电机功率30kw，其中 1台备用； 冷却水循环 选用 IS150125250 型清水泵 2 台，流量 240m3/h，电机功率 11kw，其中 1 台备用。 冷却塔选用 NBL100 型 2台。 冻结管选用Φ 89179。 8mm，丝扣连接。 冷冻排管选用Φ 45179。 5mm， 20低碳无缝钢管，6 排布置，排管间距为 450mm。 测温孔管选用Φ 45179。 3mm， 20低碳无缝钢管。 供液管选用 Φ 45179。 3mm， 20低碳无缝钢管。 盐水干管和集配液管选用Φ 165179。 5mm 有 缝钢管。 其它 用电负荷：用电负荷约 320kw/h。 冷冻机油选用 N46 冷冻机油。 制冷剂选用氟立昂 R22，冷媒剂选用氯化钙溶液。 5 冻结施工 施工准备 加工件工期较长，需开工前进行加工。 具体加工件见表 2。 用 211 ″ 钢管在出入端头井 搭 脚手架，作为连接隧道与地铁车站底层平台的便桥。 若地面配电站离冻结隧道内冻结站距离小于 400m，可在 隧道内敷设 2 条 5 芯VV120mm2 动力电缆 ；否则，应在 隧道内敷设 1 条动力电缆，同时在隧道内安装SCB9400KVA/10(6)/，容量为 400KVA 的箱式变电站 1 台，满足冻结孔施工、冻结系统运转及开挖构筑施工供电。 施工所需 380V 电源 由总包方提供至施工现场。 低压供电系统按照三相五线制的要求实施。 在隧道内铺设 2趟 211 ″管路至施工工作面，用于冻结孔打钻及冻结运转供水和排 11 污。 用厚 50mm 的木板在 联络通道 处铺设施工场地，冻结孔施工时，按需要搭设施工脚手架。 表 2 主要加工件一览表 序号 加工件名称 单位 数量 备注 1 钻头组合 套 74 含泄压孔 4套 2 冻结管（兼作钻杆） m 860 1m、 钻杆 3 孔口管 个 74 4 上堵头用接长杆 m 30 5 堵头 个 74 6 盐水干管、集配液管 套 1 7 冻结管头部 个 74 含 4个透孔 8 清 水箱 个 1 9 盐水箱 个 1 10 隧道预应力支架 榀 4 使用型钢加工 11 端头井提升架 套 1 12 联络通道防水门 套 1 13 集水井防水门 套 1 冻结孔施工 施工工序 冻结孔施工工序为：定位、开孔→孔口管安装→孔口装置安装 →钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。 具体为： ⑴ 定位开孔及孔口管安装：根据设计在隧道内用经纬仪定好各孔位置。 根据孔位在砼管片和钢管片上定位开孔，分述如下： 1) 砼管片上：首先注意孔位应避开砼管片内受力主筋，然后用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径 130mm，当开到深度 280mm 时停止取芯钻进，安装孔口管，孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝， 然 后在孔口管的鱼鳞扣上缠上 麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上 DN125 12 闸阀，再将闸阀打 开，用开孔器从闸阀内 二次 开孔，开孔直径为 108mm，一直将砼管片开穿，出现涌砂 就及时关 闭 闸门。 2) 钢管片上：在钢管片上焊好孔口管，在孔口管上接好闸阀和孔口装置，用钻机接上金钢石钻头，通过孔口装置，切割钢管片钻进。 ⑵ 孔口 装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。 详见 图 3。 地层 隧道管片 孔口管闸阀 孔口装置钻杆小闸阀图3 孔 口密封装置示意图 图 3 孔口密封装置 图 ⑶ 钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上 211 ” 阀 门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上 进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开 启度 控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。 钻机选用 MD50 型锚杆钻机，钻机扭矩 2020N178。 M ，推力 17KN。 ⑷ 封闭孔底部：用丝堵封闭好 冻结 孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。 ⑸ 打压试验：封闭好孔口，用手压泵打水到孔内，至压力达到 时，停止打压，关 闭 阀门 ，观测压力的变化， 30分钟内压力无变化为合格。 钻孔偏斜 ⑴ 冻结孔开孔位置误差不大于 100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。 ⑵ 冻结孔最大允许偏差 150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。 冻结孔钻进与冻结管设置 ⑴ 使用 MD50 钻机 1台，利用冻结管作钻杆，冻结管采用 内衬箍坡口对接焊 ，确保其同 13 心度和焊接强度，冻结管到达设计深度后密封头部。 ⑵ 钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏。 下好冻结管后，进行冻结管长度的复测，然后再用经纬仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。 ⑶ 冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与管 片之间的间隙。 ⑷ 在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。 施工总体布置 冻结站布置与设备安装 冻结站占地面积约 120m2，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵 以及箱式变电站、清水泵 和 冷却塔。 设备安装按设备使用说明书的要求进行。 冷冻站平面布置图见附图 5。 管路连接、保温与测试仪表 管路用法兰连接，隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片斜坡上，以免影响隧道通行。 在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。 盐水管路经试漏、清洗 后用橡塑材料保温，保温厚度为 50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。 集配液管与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。 联络通道 四周冻结管每两个串联成一组，其他冻结管每三个串联成一组，分别接入集配液管。 考虑两侧隧道内管片的散热对冻结效果的影响，在 冻结站侧和其对侧 隧道管片内侧安装冷冻板，加强冻结。 在冻结壁附近隧道管片内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界外2m。 保温层采用橡塑保温材料， 保温层厚度为 50mm， 导热系数不大于 ， 保温层 应密贴管片不留空隙。 溶 解氯化钙和机组充氟加油 盐水（氯化钙溶液）比重为 ， 将系统管道内充满清水，盐水箱充至一半清水，在盐水箱内（加过滤装置）溶解氯化钙，开启盐水泵，边循环边化盐直至盐水浓度达到设计要求。 机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。 首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再抽真空，加油 充氟。 积极冻结 盐水降温按预计降温曲线进行，严禁直接把盐水降到低温进行循环。 设计积极冻结时间为 45 天。 要求冻结孔单孔流量不小于 5m3/h；积极冻结 7 天盐水温度降至－ 18℃以下；积极冻结 15 天盐水 温度降至－ 24℃以下，去、回路盐水温差不大于 2℃；开挖时盐水温度降至－ 28℃。 如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。 预计盐水降温曲线如图 4。 14 预计盐水降温曲线353025201510501 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23时间温度 图 4 预计盐水降温曲线图 在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度 和强度 ，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度 和强度 后打探孔，确认冻土帷幕内土层基本无压力后再进行正式开挖。 7 信息化施工监测 应用人工制冷技术冻结加固 联络通道 周围的土体，使之发展为封闭的冻土结构，为 联络通道 的正常施工创造一个可靠的维护结构。 在整个施 工过程中，包括从冻结开始到掘进以及永久支护结构形成的整个时期，冻结土体的热力学性质经历了剧烈的变化，并由此对施工环境产生影响。 若干重要参数的现场监测，为适时掌握和控制施工过程提供了依据，是工程安全的重要保证。 现场聘请在上海具有监测业绩和良好信誉的第三方监测。 钻孔施工监测内容： ⑴ 钻孔长度 ⑵ 铺设冻结管长度 ⑶ 冻结管偏斜 ⑷ 冻结器打压值及稳压时间 ⑸ 供液管铺设长度 ⑹ 焊缝的宽度及强度 冻结系统监测 内容： ⑴ 冻结器去回路盐水温度 ⑵ 冷却循环水进出水温度 15 ⑶ 冷冻机吸排气温度 ⑷ 盐水泵工作压力 ⑸ 冷冻机吸排气压力 ⑹ 制冷系统冷凝压力 ⑺ 制冷系统汽化压力 冻结壁监测内容： ⑴ 冻结帷幕内外侧测温孔温度 ⑵ 冻结帷幕断面内泄压孔 内 温度变化 ⑶ 开挖后冻结帷幕温度 ⑷ 冻胀压力监测 1) 冻结帷幕冻胀压力 2) 冻结帷幕对管片的冻胀压力 3) 冻结帷幕断面内泄压孔压力变化 ⑸ 冻土的发展速度及冻结 帷幕的平均温度 ⑹ 冻土向内、外扩展范围 支护结构及构筑物变形的监测 隧道变形监测 地面变形监测 监测方法、手段及说明 冻结孔监测 冻结孔偏斜的监测使用水准仪、经纬仪进行。 冻结器密封性能的监测采用管内注水，手动试压泵加压的方法。