广州地铁水平冻结法施工工法.docxVIP

地铁冷冻法施工工法 中铁十二局集团有限公司 一、前言 广州地铁二号线过清泉街断裂带位于连新路下、隧道上方应元路 口交通繁忙，地面周边环境极其复杂。而且隧道的地质构造与地层岩 性变化复杂，清泉街断裂带与地铁斜交，稳定性差，导水性强，施工 难度高，风险大。我们在施工中成功运用全断面隧道长距离水平冷冻 法施工技术，很好的解决了这一技术难题，完成了国内最长冻结长度 的隧道冷冻法施工。我们将施工实践加以总结形成本工法。 二、 工法特点 1、 冻结加固体强度高，可以做到不漏水，洞内施工环境较好。 2、 施工安全，隧道进洞开挖后，进展较快。 3、 不受地表场地及深度限制，且不污染环境，对周边环境影响 较小，适合城市地下建设，特别是繁华市区内工程建设。 三、 适用范围 本工法适用于对通过断层破碎带、 流砂层、淤泥层等易坍塌且富 含水隧道的地层加固。 四、施工工艺 （一）工艺原理 冷冻法加固土体，矿山法开挖构筑的基本原理是 ：在隧道周围 布置水平冻结孔，并在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水 地层结冰，形成强度高，封闭性好的冻结壁（冻结帷幕），然后在冻 结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。水平地层冻结加 固和开挖构筑的主要施工顺序为：施工准备 冻结孔施工，同 时安装冻结制冷系统 安装冻结盐水系统和监测系统 积 极冻结 试挖 隧道掘进与临时支护，维护冻结 永久 支护 停止冻结。其关键工序是冻结孔施工和冻结过程的监测与 控制（见图1）。 图1冻结施工程序 （二）施工方法 1、施工准备 （1）用风机房基坑作冻结施工工作井。风机房基坑尺寸应满足冻 结孔布置和打钻的需要 ⑵ 工作井内设上、下人的扶梯。用2#钢管搭建脚手架，并铺设 5cm厚的木板作为冻结孔施工平台。施工平台上搭建雨蓬。施工平台 搭建要考虑隧道掘进施工的要求。 冻结施工用电直接由工地变电站供给。变电站与动力设备的 开关柜之间用电缆连接。 在工作井下与地面之间敷设供、排水管各一道，并在工作井 内设流量不小于30m3/h的排水用潜水泵一台。 泥浆池也设在工作井内。打钻设备用汽车起重机吊到工作井 下。 2、冻结孔施工 冻结管、测温管、水文管和供液管规格 冻结管、测温管和水文管均选用壁厚不小于 7mm勺§ 108低碳无 缝钢管，单根管材长度2~4m,采用丝扣连接。冻结管连接用手工焊、 补焊。在含水层位置水文管设滤孔，滤孔面积为 10%供液管选用内 径50mni勺聚乙烯增强塑料管或钢管。冻结管羊角用 2#钢管。 打钻设备选型 针对水平冻结孔的施工特点以及施工场地的限制， 要求所选用的 钻机至少能打70m长的钻孔并容易控制钻孔偏斜度，输出扭矩与给进 力大，钻机的体积要小，分解方便，搬运灵活。为此，选用中煤煤炭 科学研究总院研制的水平钻机，其主要技术性能参数为： 输出扭矩 2000 kN - m 给进及起拔力 50kN 钻孔最大直径① 钻孔最大直径 ① 127mm 最大行程 480mm 用冻结管作钻杆。视地层不同采用刮刀钻头、牙轮钻头和全断面 金刚石钻头，钻头后面连接系白行研制的逆止和密封装置。 钻孔测斜 采用专门研制TY-1型压电式高精度水平钻孔陀螺测斜仪，浅部用经 纬仪灯光测斜校准。 冻结孔质量要求 根据建设方提供的施工基准点，按冻结孔施工图布置冻结孔。孔 位偏差不应大于50mm冻结孔孔径为127mm冻结孔实际钻进深度应 壁设计深度大0.5m。钻孔的偏斜应控制在8%。以内，成孔最大间距不 大于2m 冻结孔开孔 在冻结孔布孔高度范围内用①38mm小口径钻钻孔检查地层稳定 性，如有冒砂现象，则需进行双液壁后注浆。如发现土层水压较大， 则需安装孔口管后再行钻进。安装孔口管时先用① 140mnmt刚石取芯 钻进250m诡右，然后插入孔口管并用锚固树脂锚固。孔口管用①139 x 6mn^缝钢管加工，旁路接1.5’截止阀及泥浆管接头。管口安装 法兰及压紧密封装置。 冻结孔钻进与冻结器安装 按冻结孔设计方位要求固定钻机。 随钻机放入冻结管。冻结管 丝扣要补焊。冻结管下到设计深度后下堵丝密封头部。 为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。钻进前 10~ 20m时， 要反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并用经纬仪或陀螺仪检测偏差 无问题后方可继续钻进。 冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。下好冻结管 后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度。冻结管长度和偏斜合 格后安装底部密封丝堵，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力控制再 0.8?1.2MPa之间，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。 冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与基坑混凝土墙之 间的间隙。 在冻结管内下入供液管，然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。 测温孔施工方法和要求与冻结孔相同。 水文孔安装后要进行洗孔，确 保出水畅通。 3、冻结制冷系