冻结法在地铁盾构隧道联络通道施工中的应用.docx

冻结法在地铁盾构隧道联络通道施工中的应用1工程概况杭州地铁九堡东站乔司南站盾构区间隧道联络通道及泵站位丁区间隧道中部，联络通道及泵站采取合并建造模式，距离联络通道上部地面正上方14m处有一居民房，联络通道上方无重要管线。拟构筑联络通道所在位置的隧片为钢管片，隧道内径为45.5ni,上、下行线隧道中心线距离15.46mo联络通道结构见图1。图1联络通道结构不意图2工程地质及水文地质条件根据离联络通道最近的地质勘探孔提供的地质情况，联络通道所处地层上部和中部为③5砂质粉土、下部③6粉砂火砂质粉土，见图1所示。该土层具有高压缩性、低强度、灵敏度高、透水性强等特点，在动力作用下易产生流变现象。在该地层内进行联络通道开挖构筑，须对土体进行稳妥、可靠的加固处理。冻结法加固土体具有强度高，封水性好，安全可靠的优点，极适丁本工程。3施工工艺过程3.1施工方案选定根据上述联络通道施工条件，决定采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的全隧道内施工方案。即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及泵房外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻结帷幕。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。3.2冻结法的施工工艺图2冻结法施工流程图3.3冻结加固设计冻结帷幕的加固范围联络通道冻结帷幕按冻结加固设计图的要求进行施工。冻结壁平均温度设计为-10C，相应的冻土强度的设计指标为：单轴抗压3.6Mpa,抗折1.8Mpa,抗剪1・6Mpa,无侧限抗压强度qu>3.0Mpa,土体渗透系数k<1X0-8cm/sec)冻结孔、测温孔与卸压孔的布置冻结孔布置从上、下行线隧道两侧打孔方式进行施工。冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置，共布置冻结孔78个，其中上行线64个，下行线14个。设置穿透孔4个。冻结孔的布置详见图3、图4。图3:冻结孔立面透视图4:冻结孔平面布置3.3.2.2测温孔布置测温孔共布置8个，上行线4个，下行线4个，深度为26m,主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便综合采用相应控制措施，确保施工的安全。3.3.2.3卸压孔布置在冻结帷幕封闭区域内布置4个卸压孔(利用管片上的注浆孔)，上行线、下行线各2个。在卸压孔上安装压力表，可以直观的监测冻结帷幕内的压力变化情况，通过每日观测，及时判断冻结帷幕的形成，并可直接释放冻胀压力。上打线，虹Fkk维护冻结期温度为-25C杭九堡东站—乔司南站区间隧道旁通道及泵站冻结孔平面布置图283.3.3冻结参数积极冻结期盐水温度为-28C积极冻结时间为40天，维护冻结时间与开挖和结构施工相同。冻结孔单孔流量不小于3nVh。积极冻结7天盐水温度降至18C以下，积极冻结15天盐水温度降至-24C以下，去、回盐水温差不大于2C,开挖时盐水温度降至-28C以下。需冷量计算和冷冻机选型冻结需冷量计算：Q=L2无d-HK式中：H一冻结总长度，725md一冻结管直径；K一冻结管散热系数；将上述参数代入公式得出最大需冷量为：Q=6.5x1(4Kcal/h根据以上计算需冷量，选用W-YSLGF3型螺杆机组二台套，并联安装，单台运行，五为备用。单台机组设计工况制冷量为8.7x10Kcal/h电机功率110KVV完全满足制冷需求。冻结系统辅助设备盐水循环泵选用IS150-125—315型2台，流量2nVh，电机功率30KW。冷却水循环泵选用IS150-125—315型2台，流量2帚h,电机功率30KW冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15nVh。管路选择冻结管选用①89X8mm,2加氐碳钢无缝钢管，丝扣连接，另加手工电弧焊焊接。单根长度11.5mo供液管选用1・5〃钢管，采用焊接连接。测温管和卸压管选用①32x3.5mm无缝钢管。盐水十管和集配液圈选用①159X6mm缝钢管。冷却水循环管选用①133x4.5mm无缝钢管。冻结站对侧隧道的冷冻排管选用①32x3.5mm无缝钢管。其它冷冻机油选用N46冷冻机油。制冷剂选用氟立昂F-22。冷媒剂选用氯化钙溶液。总用电额定负荷约388kw/h。3.4冻结孔施工图5冻结孔开孔及密封装置示意图冻结孔定位与管片开孔依据施工基准点，按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，孔位布置首先要依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置，在避开主筋、管片缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整，不大丁1mm。开孔选用J-2型金刚石钻机，配4130mm金刚石取芯钻头进行钻孔，深度约2~250mm,控制不