第一篇：地鐵聯絡通道凍結法施工技術

聯絡通道凍結法施工技術

摘要:結合上海地區地鐵所處地層的特點,對聯絡通道的凍結施工作了詳細的分析。對水平凍結工藝、凍結施工、凍土開挖、凍脹融沉等幾方面提出了有參考價值的施工參數及控制措施。最后對施工的一些安全問題提出建議。關鍵詞:軌道交通;聯絡通道;凍結法;施工

上海市地鐵區間隧道所處地層常常遇到松軟含水地層,穩定性差,因此,在聯絡通道土體開挖前,必須對周圍土體進行加固。用凍結法加固土體具有強度高、封水性好、安全可靠等優點,特別適用此類工程。由于傳統的垂直鉆進凍結孔在城市中施工缺乏打鉆空間,故以采用水平凍結[1,2]為宜。

1、聯絡通道施工

聯絡通道及泵站常設在地鐵區間隧道的最低點。其由與上、下行線正交的水平通道和通道中部的集水井組成。通道為直墻圓弧拱結構,集水井為矩形結構。

在凍結法施工過程中[3],通常用“隧道內鉆孔,凍結臨時加固土體,礦山法暗挖構筑”的施工方案,即:在隧道內利用水平孔和傾斜孔凍結加固地層,使聯絡通道及泵站外圍土體凍結,形成強度高、封閉性好的凍土帷幕,然后根據“新奧法”的基本原理,在凍土中采用礦山法進行聯絡通道及泵站的開挖構筑施工。地層凍結和開挖構筑施工均在區間隧道內進行。

2、水平凍結工藝 2.1凍結帷幕設計

凍土帷幕厚度設計,通常根據類似工程施工經驗和設計試算,然后采用有限元對凍土帷幕受力與變形進行驗算,直到滿足要求。2.2凍結孔的設置

根據凍結帷幕設計及聯絡通道的結構,凍結孔按上仰、近水平、下俯3種角度布置在聯絡通道和泵站的四周,在通道下部布置2排凍結孔,加強通道凍結效果,把泵站和通道分為2個獨立的凍結區域。通常凍結孔的布置根據管片配筋情況和鋼管片加強筋位置,在避開主筋的前提下可適當調整。2.3制冷設計 1)確定凍結參數。

(1)設計鹽水溫度為-25～-30℃。

(2)凍結孔單組流量≥3 m3/h。

(3)凍結孔應避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板,開孔位置誤差≤100 mm。

(4)通常設置4個對穿孔,用于冷凍排管和凍結孔供冷。

(5)凍結孔有效深度(管片表面以下凍結管循環鹽水段長度)不小于凍結孔設計深度,凍結管管頭碰到凍結站對側隧道管片的凍結孔,不能循環鹽水的管頭長度≤150 mm。

(6)凍結孔最大允許偏差150 mm,凍結帷幕交圈時間為18~22 d,達到設計厚度時間為40 d。

(7)積極凍結達到開挖時間一般取為40 d,維護凍結時間為30 d。

(8)分別在通道內外和兩側隧道內布置18個測溫孔(深2～6 m),其中對側隧道布置8個;在凍結帷幕中間布置4個泄壓孔(上、下行線各2個,利用管片上預留注漿孔)。

2)用式⑴計算出的凍結需冷量為14 878 kJ/h。

Q=1.2·π·d·H·K(1)式中:d為凍結管直徑,0.089 m;H為凍結總長度;K為凍結管散熱系數,71.7 kJ/(h·m2)。

3)選用JYSLGF300Ⅱ型螺桿機組2臺套(1臺備用),設計單臺機組工況制冷量為21 000 kJ/h,電動機功率為110 kW。

3、凍結施工 3.1 凍結孔施工

1)為了保證聯絡通道及泵站開挖時的安全,通常采用在2條隧道分別鉆孔的方案。凍土帷幕拱頂布置3排凍結孔(喇叭口上方有2排凍結孔),集水井底部用“V”字形布孔方式,即在另一條隧道底部打2排孔,將聯絡通道和泵站封閉。

2)布置凍結孔位的管片在開孔前,監理需對每個孔位進行確認(混凝土管片內外層主筋不會被打斷,確保管片結構的安全)。3)凍結孔施工工序為:定位開孔→孔口管及孔口裝置安裝→鉆孔→測量→封閉孔底部→打壓試驗。

4)采用經緯儀和水準儀監測開孔前和鉆孔時的上下仰俯角及方位角,鉆孔的偏斜應控制在0.8%以內,在確保凍土帷幕厚度的情況下,終孔偏斜≤150 mm。采用每鉆進3 m后測量1次偏斜(如偏斜大,應進行糾偏;如偏斜超過設計要求,應根據地層情況及時拔除凍結孔,重新鉆孔,直到滿足設計要求;考慮地壓大、摩擦力大等因素,若凍結孔無法拔出時,應在超設計孔的偏斜間距間補打1個孔,以保證終孔間距不大于設計要求)。3.2 冷凍站安裝

1)占地面積約80 m2的凍結站設置在隧道內,站內設備主要包括冷凍機、鹽水箱、鹽水泵、清水泵、冷卻塔及配電控制柜等。

2)管路用法蘭連接。隧道內的鹽水管用管架敷設在隧道管片斜坡上,以免影響隧道通行。鹽水管路經試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保溫,保溫層厚度為50 mm,保溫層的外面用塑料薄膜包扎。

3)在鹽水管路和冷卻水循環管路上要設置伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計等測試組件。

4)集配液圈與凍結管的連接用高壓膠管,每根凍結管的進出口各裝1個閥門,以便控制流量。聯絡通道四周主凍結孔為2個串聯在一起,其他凍結孔為3個串聯在一起。

5)冷凍機組的蒸發器及低溫管路用棉絮保溫,鹽水箱和鹽水干管用50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫?？紤]兩側喇叭口凍結的效果以及管片的散熱,對上下行線隧道管片內側安裝冷凍板,來加強凍結。

6)設備安裝按使用說明書的要求進行,考慮冷凍機運轉的連續性,不能停機檢修,在運轉前應聯系廠家來人檢修冷凍機,以保證冷凍機可靠、連續運轉。3.3 凍結系統試運轉

設備安裝完畢后進行調試和試運轉。在試運轉時,要隨時調節壓力、溫度等各狀態參數,使機組在有關工藝規程和設備要求的技術參數條件下運行。在凍結過程中,定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴展情況,必要時調整凍結系統運行參數。凍結系統運轉正常后進入積極凍結。3.4 凍結效果的監測

1)在積極凍結過程中,要根據實測溫度數據判斷凍土帷幕是否交圈和達到設計厚度。

2)積極凍結期間內,鹽水去路溫度應穩定地保持在-25～-30℃以下;運轉時間應保證超過30 d。

3)各凍結孔組的回路溫差≤1.2 K,鹽水循環系統去回路溫差≤2 K;鹽水系統循環總流量達到設計值;聯絡通道凍土有效厚度>1.6 m,通道凍結壁有效凍土平均溫度要達到-10℃及以下。3.5 試挖與維持凍結

1)測溫判斷凍土帷幕交圈并達到設計厚度后再進行探孔試挖;開挖前先在鋼管片上開一探測觀察口,判定水和泥從有到無,確認凍土帷幕內土層無流動水后(飽和水除外)再進行正式開挖。

2)泄壓孔達到升壓條件,進行放壓觀測試驗。

3)正式開挖后,根據凍土帷幕的穩定性,以及保證聯絡通道的開挖安全,不提高鹽水溫度,進入維持的積極凍結,鹽水溫度仍保證在-25～-30℃。

4、凍土開挖及構筑施工

開挖施工之前,需在隧道的聯絡通道開口處搭設工作平臺,利用隧道作為排渣及材料運輸通道。4.1簡易預應力隧道支架安裝

1)積極凍結期間,需在聯絡通道開口處兩側隧道中設置簡易預應力隧道支架,以減輕聯絡通道開挖構筑施工對隧道產生的不利影響。簡易預應力隧道支架為矩形支架形式,上下行線聯絡通道開口兩側各架2榀鋼支架(組合結構),間距為2.4 m。

2)2榀鋼支架在聯絡通道兩側沿隧道方向對稱布置,安裝在聯絡通道預留洞兩側的第一條管片環縫處,偏離管片環縫截面的距離≤20 mm。架設時要有專人負責指揮,拼裝時螺栓必須擰緊。

3)每榀支架有8個支點,由6個50 t螺旋式千斤頂提供預應力。高處千斤頂應系在主架上,防止脫落。施加預應力時,每個千斤頂要同時慢慢地平穩加壓,每個千斤頂以壓實支撐點為宜。4)安裝好預應力支架后,頂實千斤頂,但每個千斤頂的頂力≤100 kN,且各個千斤頂的頂力要基本均勻。根據實測隧道收斂變形調整各個千斤頂的頂力,收斂大的部位要求千斤頂力大,不收斂的部位千斤頂不加力,隧道收斂達到報警值10 mm時,千斤頂頂力達到設計最大值500 kN。如千斤頂頂力達到設計最大值后隧道仍繼續收斂,則應采取其他措施加強隧道支撐。4.2 防險門設計與安裝

為保證聯絡通道施工安全,預防突發事件的發生,在積極凍結期間,在聯絡通道口加設安全防險門。

1)防險門為普通碳素鋼結構,安裝在開挖側隧道預留洞口上;配備風量≥6 m3/min的空壓機給防險門供氣。防險門安裝完畢,應開關靈活可靠,并便于人工操作,且不影響施工。

2)安裝好防險門后進行氣密性試驗,要求在不?？諌簷C時,試驗氣壓能保持在設計值;開管片前應作一、二次演習,保證防險門的安全正常使用。

3)在集水井開挖前,在通道底板加預留(埋)件,對集水井另加工安裝1套防險門。4.3 開挖

1)經探孔試挖確認可以進行正式開挖后,打開鋼管片,然后根據“新奧法”的基本原理,進行暗挖法施工。由于凍土強度較高,凍結壁承載能力大,因而開挖時(除喇叭口側墻和拱頂外)可以采用全斷面一次開挖。

2)開挖掘進采取分區分層方式進行[4]。其施工順序:先開挖通道,再開挖喇叭口,最后開挖集水井。

3)人工開挖的工具根據土體強度,可用風鎬或手鎬。開挖步距視土體加固情況而定,一般控制在0.5 m左右,特殊情況下最大不超過0.8 m。

4)開挖時,集水井外圍凍結孔不割除,內部只需割除4根凍結管(位于中部),以確保凍土的強度及安全。

5)由于通道中凍土溫度較低,風鎬內空氣中的水會凝結成冰屑,積集在管子的接頭或進風口處,堵塞管路,故需將風管懸吊起來,每隔1～2 h向風管內注入酒精,防止冰屑的出現,以保證施工順利進行。6)開挖斷面嚴格按照施工圖進行,盡量避免超挖(控制在30 mm以內);開挖中心線偏差≤20 mm。喇叭口處考慮到斷面較大,而且一端凍結管分布較為密集,另一端凍土強度相對較弱,故該處采取分斷面開挖,縮短支護時間。4.4 支護

1)聯絡通道和泵站開挖后,地層中原有的應力平衡受到破壞,引起通道周圍地層中的應力重新分布。這種重新分布的應力不僅使上部地層產生位移,而且會形成新的附加荷載作用在已加固好的凍土帷幕上。當凍土帷幕墻所承受的壓力超過凍土強度時,凍土帷幕及凍結管會產生蠕變。為控制這種變形的發展,凍土開挖后要對凍結壁進行及時的支護,確保施工安全。

2)聯絡通道開挖及支護完成后,為減少混凝土施工接縫,通道混凝土結構應一次性連續澆筑,而通道頂板內的混凝土因澆筑困難,可分段澆筑,必要時可采用噴漿機對澆筑空隙進行充填。

3)上部結構施工完成以后,混凝土強度達到設計值的60%以上,才可開挖集水井。泵站開挖到設計深度,首先對泵站底板進行封底澆筑,然后一次性完成泵站的鋼筋混凝土澆筑施工。根據設計要求采用商品混凝土,考慮到混凝土處于低濕環境中,必要時加入防凍劑等,以縮短混凝土凝固時間。

5、地層跟蹤注漿

1)聯絡通道結構完成后,凍土在融化的過程中,會引起土體下沉。為控制融沉,必須對地層跟蹤壓密注漿,加固土體,減小對隧道的不利影響。

2)根據監測反饋的信息,利用管片壓漿孔對隧道管片底部、喇叭口部位進行補壓漿;通過聯絡通道襯砌中的預埋注漿管進行跟蹤注漿,以補償融沉。結構層施工結束、強度達到80%時,用J-200金剛石鉆機在結構層中和隧道管片鉆孔至凍結帷幕外圍,埋設注漿管,從凍結帷幕外圍進行跟蹤注漿,控制融沉。

3)注漿順序:管片底部→喇叭口處→通道及集水井。每一注漿段中應遵循先下部、后上部的原則,使加固的漿液逐漸向上擴展,避免死角。

4)為了增強壓漿的可注性,開始時可注黏土—水泥漿;二次補漿選用水泥—水玻璃漿液。

5)為了防止隧道管片及聯絡通道結構受到影響,擬選用小壓力、多注次的方式;注漿壓力一般控制在0.2～0.5 MPa。6)根據經驗,融沉注漿量一般控制在凍土體積的15%左右。

6、結語

凍結法施工工藝在我國城市地鐵工程聯絡通道建設上應用不少。由于聯絡通道結構的復雜性和凍結法施工技術的特殊性,在施工中常常會遇到一些意外險情,因此必須對凍結理論等作進一步深入、系統的研究。為此,在工程施工中要做好各個施工環節,同時還應制訂一套完善的應急預案,以將施工險情消滅于萌芽狀態。

第二篇：地鐵區間聯絡通道凍結加固的風險管理

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摘 要:本文分析了凍結法在聯絡通道施工過程中的風險要點，重點闡述了施工過程中風險管理的應急處理措施和對策，以規避施工風險，達到安全施工的目的。關鍵詞:隧道地鐵聯絡通道凍結加固風險管理

凍結法基本不受支護范圍和支護深度的限制，以及能有效防止涌水和城市挖掘、鉆鑿施工中相臨土體變形，是城市地鐵施工的重要方法之一。其具有安全可靠性好、適應性莊靈活性好、可控制好、污染小、經濟合理等優點，在我國城市地鐵施工中得到越來廣泛的應用，并取得大量成熟經驗和研究成果。由于地下工程的復雜性和凍結法施工的特殊性，在施工中常會遇到一些險情，除對凍結理論進行系統研究、嚴格各個環節的施工工藝外，還需對施工過程中進行風險分析，并采取相應的對策和處理措施，以將施工過程中的安全隱患消除在萌芽狀態。

1施工總體方案

天津地鐵某區間聯絡通道所穿越土層孔隙較大、含水豐富、承載力低、容易壓縮、在動力作用下易流變，開挖后天然土體本身難易自穩，容易引起水、砂突涌。根據工程地質條件及其它施工條件，確定采用“隧道內鉆鑿，布設水平孔、近水平孔凍結臨時加固土體，礦山法暗挖構筑”的施工方案，即:在隧道內利用水平孔和部分傾斜孔凍結加固地層，使聯絡通道及集水井外圍土體凍結，形成強度高，封閉性好的凍土帷幕，然后根據“新奧法”的基本原理，在凍土中采用礦山法進行聯絡通道及泵站的開挖構筑施工。

聯絡通道凍結加固施工主要技術指標:(l)凍結鹽水溫度:積極期:一30一犯℃，維護期:一22一28℃。(2)凍土墻平均溫度:鎮一10℃。(3)凍土強度:單軸抗壓3.6MPa，抗折ZMPa，抗剪1.SMPa。(4)凍土墻厚度:1.6m。

聯絡通道地層凍結的冷凍機組布置在地面，通過冷凍管輸送至隧道內凍結加固，開挖構筑施工在區間隧道內進行，施工總工期在90一110d。其主要施工順序為:

施工準備一凍結孔施工(同時安裝凍結制冷系統，鹽水系統和檢測系統)一進行隧道支撐一積極凍結一探孔試挖一拆鋼管片一聯絡通道掘進與臨時支護一聯絡通道永久支護一泵站開挖與臨時支護一泵站永久支護一結構注漿一進行融沉注漿充填。

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2工程風險分析

基于隧道聯絡通道的地質條件和結構特點，采用凍結法施工，施工過程中存在如下工程風險: 2.1凍結孔施工過程中的特殊風險點

(l)由于聯絡通道所處位置的工程地質狀況，若凍結孔施工不當，易造成孔口涌砂、冒水，進而引起地面的沉降。(2)凍結孔施工質量直接影響到下一步的凍土帷幕質量，給開挖和結構構筑帶來風險。(3)凍結管連接強度不夠，造成開挖過程中凍結管斷裂。2.2凍結施工過程中的風險點

(1)凍脹對隧道結構的影響:由于凍結工法特點，凍脹會對隧道結構造成一定的影響，使隧道產生凍脹變形，嚴重時可能造成管片的破壞及較大的凍脹變形，還可能會造成聯絡通道結構的滲漏，所以在運轉過程中，采取控制凍結技術，控制凍結產生的凍脹。(2)凍結設備損壞，維修不及時造成凍土融化風險。(3)凍土結構和隧道兩側管片膠結強度不夠造成接觸面漏水。

2.3開挖和結構施工過程中的風險點

(l)凍結帷幕質量不好。(2)凍結帷幕變形過大。(3)施工過程中的停電、機器發生故障使凍結機組停止運轉超過規定時限，凍結過程中斷。(4)開挖過程由于凍結帷幕局部薄弱漏水、漏砂。(5)排水管敷設中的突發涌砂涌水現象。

3凍結孔施工風險處理措施

3.1凍結孔施工中涌砂、冒水風險處理措施

凍結孔在打設過程中，由于所處地質富含豐富的地下水，有涌砂、冒水可能，相應的風險處理措施:

(l)正式開孔前，施工現場要配備Φ125mm、Φ109mm等規格的木楔、2m3在砂袋和6T水泥(含IT速凝水泥)及注漿設備。(2)凍結孔開孔分一、二次控制泥漿涌出。首先孔位避開硅管片內受力主筋，然后用開孔器(配金剛石鉆頭取芯)按設計角度開孔，開孔直徑130mm，預留不小于100mm的管片厚度時停止取芯鉆進，安裝帶填料密封盒的孔口管，通過管側的Φ40mm旁路閥門，防止孔口噴砂;其次將孔口管固定、密封好，并裝上DN125閘閥;最后將閘閥打開，用開孔器從閘閥內二次開孔，開孔直徑為108mm，一直將硅管片開穿，出現涌 使命：加速中國職業化進程

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砂就及時關閉閘門。(3)在二次開孔后，若出現大量涌砂，通過孔口管的旁路閥門對地層注雙液漿封堵，必要時用木塞封堵鉆桿管口。(4)在孔口管裝置脫落時，立即在凍結管上加焊擋環，用管錘或鉆機將孔口管頂住，然后通過孔口管側的旁路閥門注雙液漿封堵，再用膨脹螺栓將孔口管重新固定在隧道管片上。(幼在未進人承壓水層時，采用強力水平鉆機無泥漿鉆進。(6)對旁通道所在地面進行觀測，若鉆進時出現大量涌砂、涌水事件，須加大地面的監測頻率，出現單次沉降3mm及以上，立即對地面的注雙液漿充填。(7)為防止開孔及鉆進期間涌水、涌砂現象的發生，還須采取以下措施:A、加大鉆具推力，強行頂人套管;B、利用原鉆具系統注人1:1的水泥一水玻璃雙液漿;C、必要時壓緊孔口管密封裝置，封閉該孔。3.2凍結管滲漏或斷裂風險處理措施

(l)發生凍結管滲漏或斷裂時，停止作業(必須正常運轉的設備和系統除外)，立即逐級匯報，采取下放套管、關閉孔口閥、壓緊孔口裝置、實施注漿等措施。(2)現場采取妥善地保護措施，防止事態擴大。

4凍結施工風險處理措施

(l)開機前對各系統進行嚴格調試，在開機前做到設備正常運轉。為保證凍結和開挖期間凍結運轉的連續，凍結系統設備采用新型凍結設備，并準備一套備用設備，當一臺設備出現故障時，啟用另一臺設備運轉，保持凍結的連續進行。同時，對故障設備進行維修，確保始終有一套設備備用。(2)預備二路供電電源(備用發電機);預備備用冷凍機和相關備件;安裝各類計量和檢測儀表并預留備件;鹽水正常循環前進行管路施壓滲漏檢測，清洗后用橡塑材料保溫;做好凍結管的打壓試驗;在左線和右線隧道管片內側鋪設冷凍板和保溫層，確保凍土帷幕不存在薄弱環節。(3)按照方案及時對冷凍各系統參數進行監測，并保持記錄，做到每天一測，關鍵參數多次監測，發現問題立即處理。(4)每班測量凍結孔系統供液情況，確保每組凍結孔鹽水流量)5m3/h，否則通過手動調節;每天對鹽水去回路溫度進行監狽(，去回路溫差在凍結壁交圈后小于1.5℃。(幼準備沖孔的必需設備，保持卸壓孔的暢通。(6)利用泄水壓孔每天放水泄壓，逐漸將聯絡通道開挖土體內水放出，消除凍結對隧道管片和臨近建筑物的凍脹影響。

5聯絡通道開挖條件驗收

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5.1聯絡通道地面環境驗收

(l)聯絡通道所在地面的建筑物和管線是否穩定。(2)聯絡通道所在的地質及開挖地層否含承壓水。5.2凍結效果驗收

(l)設計積極凍結時間為45d。積極凍結7天鹽水溫度降至一18℃以下;積極凍結15d鹽水溫度降至一24℃以下;開挖時鹽水溫度降至一28℃以下。(2)各凍結孔組的去、回路鹽水溫差不大于1.5℃。(3)檢查凍結孔鹽水流量情況:要求凍結孔單孔流量不小于5m3/h，每米凍結管(包括冷凍排管)的設計散熱量不應小于100kcal/h，鹽水系統循環總流量在積極凍結期間達到設計值。如鹽水溫度和鹽水流量達不到設計要求，應延長積極凍結時間。(4)泄壓孔壓力上漲超過7d，或打開泄壓孔閥門確認無泥水流出。(幼聯絡通道凍土厚度大于1.6m的設計厚度，開挖區外圍凍結孔布置圈上凍結壁與隧道管片交接面處溫度不高于一5℃，凍結壁有效土平均溫度要達到一10℃以下;并進行探孔測溫檢測。根據測溫孔測溫結果計算，凍土帷幕的平均溫度和厚度達到設計值。(6)在鋼管片打開前，先在凍結可能存在有最薄弱部位打幾個探孔，以確定凍土強度是否達到設計值，并無水砂流出即可正式開挖。如果達不到開挖條件，應組織有關專家、技術人員等進行現場分析研究，找出原因合理延長凍結期，待凍結壁完全達到設計厚度方可正式開挖。5.3開挖時其他條件驗收

(l)通信系統安裝完畢。整個施工期間，在施工現場安裝直撥電話，并安排專人進行線路維護，便于對施工現場的監督和管理。(2)防護門安裝完畢。防護門安裝在聯絡通道開挖側，門框直接焊接在預留洞口鋼管片上，在門框與門邊接觸處設置密封橡膠條。同時確認防護門啟閉功能正常，接好供氣管。(3)完成隧道支撐加固。(4)冷凍機等機電設備及電源等完好的檢查報告。(幼對開挖作業人員進行了安全教育培訓和安全技術交底工作。(6)搶險物資和施工材料準備就緒并運到現場，包括:砂袋、水泥、鋼支撐、支護木背板、木楔等。

6開挖施工處風險理措施 6.1應急液氮

在聯絡通道附近儲備移動式液氮罐的連接管路和保溫材料，并與廠商簽訂協議，保證液氮在12h內連續供應至工地。

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6.2開挖面滲水風險處理措施

開挖過程中，開挖面有水滲出時，立即停止施工。第一時間由當班工長通知值班管理人員，同時對滲水點進行處理。如果出水量小，只是滴漏，未形成線流，利用快干水泥或注人聚氨醋封堵。如果滲水量大，利用液氮進行快速凍結。

冷凍站人員及時對滲水點觀察，立即查找原因，調整凍結參數。6.3涌水、涌砂風險處理措施

開挖時出現涌水、涌砂等情況時，用砂袋和粘土袋壓住出水點，封閉通道，上報項目總工和經理。(2)當出現無法控制的突發局面時，重要電機設備立即進行轉移，同時迅速組織人員撤離現場，關閉防護門。同時，對地面沉降情況進行檢測。并分析原因，制訂措施報請業主、監理和總包單位審批后實施。6.4停水、停電風險處理措施

(l)在積極凍結期間突然停電，凍結帷幕不會很快融化，對凍結效果影響也不大;如停電時間較長，應增加積極凍結時間，直到凍結帷幕完全交圈為止。(2)在開挖期間突然停電，立即停止掘進，把暴露的土體用保溫材料完全覆蓋，進行保溫?，F場人員及時通知供電部門，排查故障原因，在30min內供電正常對旁通道的凍結及開挖沒有影響。如不能及時恢復供電，立即啟用備用發電機，保證冷凍站凍結系統正常工作。(3)凍結補充水每天補充一次，斷水24h一般不影響凍結;凍結時保證清水箱充滿水。另外在停水后，可以從別處運水補充至清水箱或在車站端頭井蓄水，緊急時抽水至清水箱，保證凍結系統的正常運轉。6.5工作人員打破凍結管風險處理措施

施工人員在開挖至凍結管附近時，由凍結值班人員向其標識凍結管的具體位置。如出現打破凍結管的情況，停止開挖，并通知凍結維護人員關閉鹽水閥門，防止鹽水外流融化凍土，由電焊工焊及時對凍結管補焊后繼續施工。6.6凍結管去、回路鹽水溫差大于1.SOc風

險處理措施在開挖和結構施工期間，保證每組鹽水的進、回路流量，一旦發現鹽水的去、回路溫差大于1.5℃，應及時調整該組鹽水管路的流量，保證各個凍結管鹽水流量均衡，使凍結管去、回路鹽水溫差滿足要求。6.7開挖工作面化凍風險處理措施

掘進施工人員如果發現已開挖的暴露面不斷有土塊掉下，且影響面積較大，而且周圍 使命：加速中國職業化進程

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土體有松動現象，立即通知凍結施工人員，由凍結施工人員根據判斷情況，加強冷凍，同時做好開挖面的保溫工作。6.8承壓水不良作用風險處理措施

按不利原則分別考慮高、低水位，微承壓含水層呈帶狀不連續分布。因此制定本處理措施:

(l)凍結過程中，針對不安全部位多布置測溫孔加強溫度監測，及時對所測數據分析和統計，對凍結帷幕的發展狀況做出相應的預計。(2)開挖前對開挖條件嚴格把關，一旦發現有不合格條件，及時進行分析和排查，確實是凍結問題，采取加大局部凍結孔的流量，增加凍結時間，以提高局部凍結質量，直至滿足所有開挖條件才可開挖。(3)開挖過程中，派專人對開挖工作面的凍土質量及溫度進行監測，一旦發現問題及時土報給項目經理，經核查后啟動涌水處理措施。

6.9排水管預留洞口處風險處理措施

敷設排水管時，預留洞口處已失去通道防護門的保護，如出現突發的涌水、涌砂現象，除關閉通道防護門外，洞口處也要封閉。具體的操作方法如下:可采用與通道防護門相似的做法，即在穿過的鋼管片隔腔處設置一可關閉的小型防護門，以增加洞門的密閉性，如出現突發現象，立即關閉此門，并加以固定。6.10其它處理措施

(l)做好信息化處理，通過監測指導施工。A、位移的監測工作在凍結孔施工前，建立監測原始基準數據，凍結孔施工時，開始第一天監測，直至凍結帷幕融化后。B、凍結系統及凍結壁的溫度等指數監測，自凍結運轉開始，直至凍結停凍。C、(3)測溫孔溫度監測，凍結開機后每天監測一次。D、監測的各種數據及時反饋分析處理，以便指導施工，采取措施。(2)為了控制支架間凍結帷幕的變形，減少凍結帷幕冷量損失，所有鋼支撐架后采用木背板密背，背板必須同凍結壁緊貼，盡量減少支護間隙，木背板不能松動，當支護間隙較大時，可增加背板厚度和木撅子，以提高支護效果。(3)開挖過程中，如發現土體加固強度不夠，影響正常掘進時，可以采取縮短進尺加強支護等措施處理。(4)成立搶險領導小組和救援隊伍，搶險領導小組輪流值班，當現場出現緊急情況時，能及時并有效不紊的實施工程搶險。

7配備應急材料及設備

使命：加速中國職業化進程

專業知識分享版

現場需配備的應急材料及設備包括:(l)水泥(包括速凝水泥)、水玻璃、粘土袋、砂袋、方木、木楔等常用材料;(2)凍結備用設備(包括冷凍機、鹽水泵和清水泵)、雙液注漿泵、空壓機、混凝土噴射機、千斤頂、電鋸、手拉葫蘆、電焊機等設備。

8結語

凍土是對溫度十分敏感且性質不穩定的土體，施工過程中重點做好循環鹽水的溫度和流量、凍土墻的溫度、開挖期凍土墻體的變形量、地面凍脹和融沉量的監測，及時掌握施工質量。由于地下工程的復雜性，及時發現施工過程中存在的隱患，根據制定對策和措施采取正確的方法，才能堵絕事故苗頭，確保施工安全。

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第三篇：盾構法施工地鐵隧道的防水堵漏技術

盾構法施工地鐵隧道的防水堵漏技術

鐵工

1401班 第2組

組長：常博

組員: 趙 昶 郭相凱 王同祥

劉 鵬 袁自程

目 錄

一、國內外隧道建設及防水情況……………………………………2

二、盾構法隧道的防水設計…………………………………………2

1、管片結構的自防水…………………………………………………3

2、管片外防水涂層……………………………………………………3

3、管片接縫防水………………………………………………………4

4、注漿防水……………………………………………………………7

5、盾尾防水密封………………………………………………………7

三、盾構法隧道的堵漏………………………………………………7

1、盾構法隧道滲漏水的原因…………………………………………8

2、盾構法隧道滲漏水的措施…………………………………………8

四、總結………………………………………………………………9

共 9頁 第 1 頁摘 要 介紹國內外盾構法隧道防水堵漏的技術方法，分析隧道滲漏水的機理，總結盾構法隧道防水堵漏技術措施，以及一些常見問題及其應對措施。

關鍵詞 城市地鐵 防水技術 隧道防水 隧道堵漏

一、國內外隧道建設及防水情況

國內外已建成大量地鐵、隧道，逐步形成了較成熟的結構設計計算理論與工程實踐體系，但是在隧道及地下工程的防水方面認識則相對落后。地鐵不可避免地要經過含水量較高的地層(如上海地鐵所處地層大多為飽和含水軟粘土層)，所以必將受到地下水的有害作用。如果沒有可靠的防水、堵漏措施，地下水就會侵入隧道，影響其內部結構與附屬管線，乃至危害到地鐵的運營安全和降低隧道使用壽命。

盾構隧道滲漏水的位置是管片的接縫、管片自身小裂縫、注漿孔和手孔等。其中以管片接縫處為防水重點。通常接縫防水的對策是使用密封材料，以西德為代表的歐洲方面，采用非膨脹合成橡膠，靠彈性壓密，以接觸面壓應力來止水，以耐久性與止水性見長。以日本為代表的方面，則采用水膨脹橡膠，靠其遇水膨脹后的膨脹壓止水。它的特點是可使密封材料變薄、施工方便，但耐久性尚待驗證。國內主要采用水膨脹橡膠，并已開始研究開發水膨脹類材料與密封墊兩者的復合型。

二、盾構法隧道的防水設計

一般而言，盾構法隧道防水的原則是“以防為主、多道防線、綜合治理”。盾構法隧道防水主要要求是在一定的水壓作用下，除了管片必須具有防水抗滲能力外，更應滿足管片環縱縫在預定張開量下的

共 9頁 第 2 頁防水能力。其防水施工的內容主要包括：管片自防水、管片外防水涂層、管片接縫防水(彈性密封墊防水、嵌縫防水、螺栓孔防水、二次襯砌防水）、注漿防水、滲漏處理(盾尾充填注漿等)。

1、管片結構的自防水

管片結構自防水是防水的根本，只有襯砌管片混凝土滿足自防水的要求，隧道的防水才有了基本保證。

因此，管片結構的自防水是盾構法隧道防水的首要措施，在設計和施工中，主要通過滿足管片混凝土的抗滲要求和管片預制精度要求來實現。盾構法隧道襯砌管片多用外加劑防水混凝土，抗滲可達 S12以上，滲透系數 K<（10～11）cm/s。管片的自防水應在管片制作中解決，其主要要求與措施應是：

(1)保證強度；

(2)生產時不允許產生裂縫；

(3)限制水泥用量，控制水灰比、坍落度，控制砂石含泥量，添加高效減水劑和活性填桃磨細粉煤灰、高爐礦碴粉或硅粉)等外摻劑；

(4)管片采用蒸氣養護或浸水養護等；

2、管片外防水涂層

管片外防水涂層需根據管片材質而定，凡有較深裂紋的管片一般都要增加外防水涂層。對鋼筋混凝土管片而言，一般要求：

①涂層應能在盾尾密封鋼絲刷與鋼板的擠壓磨損條件下保持完好，不損傷、抗滲水；

②當管片弧面的裂縫寬度達0.3mm 時，仍能抗0.8MPa 的水壓，共 9頁 第 3 頁長期不滲漏；

③涂層應具有防迷流的功能，其體積電阻率、表面電阻率要高：

④涂層應具有良好的抗化學腐蝕、抗微生物侵蝕能力和足夠的耐久性，且無毒或低毒；

⑤涂層要有良好的施工季節適應性，施工簡便，成本低廉。

管片外防水涂層，除應涂抹于管片背面外，還應涂抹在環、縱面橡膠密封條外側的混凝土上。但應指出，若管片制作質量高，采用抗侵蝕水泥，不做外防水層也是可以的。

3、管片接縫防水

管片接縫防水是盾構法隧道防水的核心，而管片接縫防水的關鍵是接縫面防水密封材料的采用及其設置。管片接縫防水措施主要包括：密封墊防水、嵌縫防水、螺栓孔防水、二次襯砌防水等。(1)彈性密封墊防水

在使用高精度管片的基礎上，采用彈性密封原理、線性密封方式、密封材料預制成型施工法，制成具有特殊斷面形式的彈性密封墊。它通常加工成框形、環形，套裹在環片預留的凹槽內，形成線防水。彈性密封墊防水的各種要求： ① 功能要求

短期防水要求密封材料因壓縮產生的接觸面應力大于設計水壓力；長期防水要求接觸面應力不小于設計水壓力；密封墊在設計水壓力下允許張開值應滿足下式：

?≤BD/(ρmin-0.5D)十?0 十?S------（1—1）

共 9頁 第 4 頁式中： δ--環縫中彈性防水密封墊在設計水壓力下允許的縫張開值(mm)；

ρmin--隧道縱向撓曲的最小曲率半徑(mm)； D--襯砌外徑(mm)； B--管片寬度(mm)；

??0--生產、施工中可能產生的環縫間隙(mm)；

S--鄰近建筑物引起的接縫張開值(mm)。

② 耐久性要求

包括防水功能耐久性、耐水性、耐動力疲勞性、耐干濕疲勞性、耐化學腐蝕性等。③ 密封材料種類

可分為單一材料的、合成材料的及水膨脹的。現多采用水膨脹橡膠。它大大改善了盾構法隧道的防水性，是今后的發展方向。在設計時必須根據實際情況確定合適的膨脹倍率、膨脹時間及環境可能造成的影響。(2)嵌縫防水

嵌縫防水是以接縫彈性密封墊防水作為主要防水措施的補充措施。即在管片環縫、縱縫的內側設置嵌縫槽，用止水材料在槽內嵌填密實來達到防水目的。

嵌縫填料要求具有良好的不透水性、粘結性、耐久性、延伸性、抗老化性，特別要能與潮濕的混凝土良好結合，并具有不流墜的抗下垂性，以便在潮濕環境下進行施工。目前多采用環氧樹脂、聚硫橡膠、共 9頁 第 5 頁聚氨脂、環氧焦油等作為嵌縫材料。

嵌縫作業在環片拼裝完成后過一段時間才能進行，亦即在盾構推進力對它無影響，襯砌變形相對穩定時進行。(3)螺栓孔防水

螺栓孔防水也是管片接縫防水的一種補充方式。管片拼裝完成后，若管片接縫外側的防水彈性密封墊止水效果好，一般不會從接縫內側的螺栓孔發生滲漏。但在密封墊失效和環片拼裝精度差的部位，螺栓孔處會發生滲漏，因此，必須對螺栓孔進行專門的防水處理。

目前，我國普遍采用橡膠、聚乙稀及合成樹脂等做成環形密封墊圈，靠擰緊螺栓時的擠壓作用充填到螺栓孔間，以達到止水的目的。在日本，采用塑料螺栓孔套管進行防水，（4）二次襯砌防水

在管片的上述接縫防水措施不能完全滿足止水要求時，可在其內側再澆筑一層素混凝土或鋼筋混凝土二次襯砌，構成雙層襯砌。

二次襯砌做法各異，主要有直接在管片內側澆筑混凝土內襯砌；在管片內表面先噴一層15～20mm厚的找平層后，粘貼油氈或合成橡膠類防水卷材，再在防水卷材內側澆筑混凝土內襯?；炷羶纫r的厚度根據防水及施工的需要確定，一般為150～300mm。

目前，大多數國家都致力于研究解決單層襯砌防水技術，逐步以單層襯砌防水取代二次襯砌防水，從而提高盾構法隧道建造的經濟效益。

4、注漿防水

共 9頁 第 6 頁當管片脫 離盾尾后, 在土體與管片之間會形成一道寬度為115mm~ 14 0mm左右的環形空隙。

同步注漿的目的是為了盡快填充環形間隙使管片盡早支撐地層, 防止地 面變形過大, 同時也對后期運營時的滲漏水有很大的作用。在盾構法隧道施工中注漿是一道基本程序, 對注漿 的控制主要表現 在對注漿量、注漿壓力和注漿材料的控制。對注漿工藝也在進行不斷的改革和創新。

5、盾尾防水密封

盾構推進中, 拼裝管片是在盾殼的保護下進行的。為此,在盾尾和管片外壁之間間隙中裝有阻擋泥沙密封的盾尾密封裝置。盾尾密封裝置一般為刷式密封,通常設置2或3道密封.密封腔之間應該填滿潤滑油脂等。提高密封的耐磨性。盾尾密封油脂有密封、防蝕和減少鋼絲刷(嚴格說是鋼絲刷與小彈簧鋼片 的組合)磨損的效果, 并共同阻擋土層泥砂與盾尾注漿材料 回流。

盾尾封油脂應具有耐水壓性、耐水沖性、可泵性、與金屬附著力和保油性等。此外, 油脂應不侵蝕橡膠密封墊,不易附著在管片混凝 土表面, 以及設有難燃型的品種.此外還必須要求盾尾密封油脂的生物降解性,以減少對環境的污染。

三、盾構法隧道的堵漏

滲漏水調查是堵漏過程中的首要環節。調查的內容一般側重于漏水或漏泥的位置和型式、混凝土管片的損壞情況等。主要是查清滲漏水的原因和水的滲入途徑，并由此制定滲漏水治理方案。

共 9頁 第 7 頁盾構法圓環隧道的滲漏水治理效果很大程度上取決于堵漏作業人員的經驗。而缺少嚴格、正確的滲漏水調查也是堵漏失敗的一大原因，這一點必須得到足夠的重視。

1、盾構法隧道滲漏水的原因

(1)管片壁后注漿的質量差、充填不密實，不能使圍巖和襯砌整體協調受力，造成受力不均，局部變形過大，首道防水層失去作用而引起滲漏水。

(2)管片在制作時養護不合理、水灰比過大，出現氣孔和微裂紋。

(3)管片在運輸、拼裝中受擠壓、碰撞、缺邊掉角。

(4)遇水膨脹橡膠密封墊粘貼不牢，或過早浸水使膨脹止水效果降低。

(5)管片拼裝質量差、螺栓未擰緊，造成接縫張開過大，手孔、注漿孔等薄弱部位封孔質量差，螺栓孔未加防水密封墊圈等。

2、盾構法隧道滲漏水的措施

(1)對于集中成片滲漏區，宜利用環片注漿孔注漿壁后回填。即鉆穿注漿孔，再注入超細早強水泥漿、有溶性聚氨酯漿液等堵漏。

(2)對于管片環縫、縱縫的局部線漏、滴漏，宜采用鉆新孔環片壁后注漿堵漏。具體方法是：在滲漏嚴重處先打一小孔，直徑一般為2-3cm，插入塑料細管引排滲漏水，同時插入注漿管，向管片壁后壓注水玻璃水泥漿、聚氨酯漿等材料封堵滲漏水通道。當確認不滲漏水時剪斷注漿管，最后用快凝水泥封閉孔及周邊縫。

(3)對于管片裂縫引起的滲漏水，可根據裂縫寬度，按如下兩種

共 9頁 第 8 頁情況處理：

① 寬度大于0.2mm 的裂縫應先注漿堵漏，再用氯丁膠乳、丙烯酸乳液等進行表面涂抹封閉裂縫，這些材料具有很大的彈性、粘結性和自身強度，能適應裂縫以后的發展變形。

② 寬度小于等于0.2mm 的微裂縫，據實踐調查表明，在具有一定厚度(300mm 以上)和承受的水壓不大時，不會出現影響隧道使用的明顯滲漏；當水壓不太大時，會出現潮濕裂縫或輕微滲漏水，這時混凝土的裂縫具有自愈能力，同時滲漏水對鋼筋銹蝕影響也不明顯。

因此，處于地下水中的混凝土裂縫的允許寬度，其上限一般定為0.2mm。對于這類型裂縫，只需采用 AS 混凝土墻面涂料、SWF 水泥密封材料等作表面涂刷封閉處理，即能達到堵漏的要求。

四、總結

盾構法施工隧道的防水，必須采取“以防為主，多道防線，綜合治理，標本兼治”的原則。不但要從防水設計、施工著手，還要從襯砌結構設計、管片拼裝質量、控制隧道的后期不均勻沉降等方面進行綜合處理。經過合理正確的設計，精心科學的施工，可靠的質量保證體系，相信可以取得預計的效果。

共 9頁 第 9 頁

第四篇：地鐵施工旁通道凍結法施工工藝

地鐵施工旁通道凍結法施工工藝

一 前言

作為一種成熟的施工方法，凍結法施工技術在國際上被廣泛應用于城市建設和煤礦建設中，已有100多年的歷史，我國采用凍結法施工技術至今也已有40多年的歷史，主要用于煤礦井筒開挖施工，其中凍結最大深度達435m，凍結表土層最大厚度達375m.自1992年起，凍結法工藝被廣泛應用于上海、北京、深圳、南京等城市地鐵工程施工中。公司在上海地鐵隧道旁通道工程施工中，采用了凍結法加固的施工方法，通過對施工工藝的歸納總結，以及參考有關施工技術資料，形成本工法。

二、特點

凍結法適用于各類地層尤其適合在城市地下管線密布施工條件困難地段的施工，經過多年來國內外施工的實踐經驗證明凍結法施工有以下特點：

1、可有效隔絕地下水，其抗滲透性能是其它任何方法不能相比的，對于含水量大于10%的任何含水、松散，不穩定地層均可采用凍結法施工技術；

2、凍土帷幕的形狀和強度可視施工現場條件，地質條件靈活布置和調整，凍土強度可達5-10Mpa，能有效提高工效；

3、凍結法是一種環保型工法，對周圍環境無污染，無異物進入土壤，噪音小，凍結結束后，凍土墻融化，不影響建筑物周圍地下結構；

4、凍結施工用于樁基施工或其它工藝平行作業，能有效縮短施工工期。

三、使用范圍

凍結法適用于各類地層，主要用于煤礦井筒開挖施工。目前在地鐵盾構隧道掘進施工、雙線區間隧道旁通道和泵房井施工、頂管進出洞施工、地下工程堵漏搶救施工等方面也得到了廣泛的應用。

四、工藝原理

凍結法是利用人工制冷技術，使地層中的水結冰，將松散含水巖土變成凍土，增加其強度和穩定性，隔絕地下水，以便在凍結壁的保護下，進行地下工程掘砌作業。它是土層的物理加固方法，是一種臨時加固技術，當工程需要時凍土可具有巖石般的強度，如不需要加固強度時，又可采取強制解凍技術使其融化。

五、工藝流程凍結法

六、施工操作要點施工時，應不斷對每個施工工序進行管理。控制凍結孔施工、凍結管安裝、凍結站安裝、凍結過程檢測的質量。

1、凍結孔施工

1.1開孔間距誤差控制在±20mm內。在打鉆設備就位前，用儀器精確確定開孔孔位，以提高定位精度。

1.2準確丈量鉆桿尺寸，控制鉆進深度。

1.3按要求鉆進、用燈光測斜，偏斜過大則進行糾偏。鉆進3m時，測斜一次，如果偏斜不符合設計要求，立即采取調整鉆孔角度及鉆進參數等措施進行糾偏，如果鉆孔仍然超出設計規定，則進行補孔。

2、凍結管試漏與安裝

2.1選擇φ63×4mm無縫鋼管，在斷管中下套管，恢復鹽水循環。

2.2凍結管（含測溫管）采用絲扣聯接加焊接。管子端部采用底蓋板和底錐密封。凍結管安裝完，進行水壓試漏，初壓力0.8MPa，經30分鐘觀察，降壓≤0．05MPa，再延長15分鐘壓力不降為合格，否就近重新鉆孔下管。

2.3冷凍站安裝完成后要按《礦山井巷工程施工及驗收規范》要求進行試漏和抽真空，確保安裝質量符合設計要求。

3、凍結系統安裝與調試

3.1按1.5倍制冷系數選配制冷設備。

3.2為確保凍結施工順利進行，冷凍站安裝足夠的備用制冷機組。冷凍站運轉期間，要有兩套的配件，備用設備完好，確保冷凍機運轉正常，提高制冷效率。

3.3管路用法蘭連接，在鹽水管路和冷卻水循環管路上要設置伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計等測試元件。鹽水管路經試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈與凍結管的連接用高壓膠管，每根凍結管的進出口各裝閥門一個，以便控制流量。

3.4冷凍機組的蒸發器及低溫管路用棉絮保溫，鹽水箱和鹽水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫。

3.5機組充氟和冷凍機加油按照設備使用說明書的要求進行。首先進行制冷系統的檢漏和氮氣沖洗，在確保系統無滲漏后，再充氟加油。

3.6設備安裝完畢后進行調試和試運轉。在試運轉時，要隨時調節壓力、溫度等各狀態參數，使機組在有關工藝規程和設備要求的技術參數條件下運行。

4、積極凍結階段在凍結試運轉過程中，定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴展情況，必要時調整凍結系統運行參數。凍結系統運轉正常后進入積極凍結。

積極凍結，就是充分利用設備的全部能力，盡快加速凍土發展，在設計時間內把鹽水溫度降到設計溫度。旁通道積極凍結鹽水溫度一般控制在-25～-28℃之間。

積極凍結的時間主要由設備能力、土質、環境等決定的，上海地區旁通道施工積極凍結時間基本在35天左右。

5、維護凍結階段在積極凍結過程中，要根據實測溫度數據判斷凍土帷幕是否交圈和達到設計厚度，測溫判斷凍土帷幕交圈并達到設計厚度后再進行探孔試 挖，確認凍土帷幕內土層無流動水后（飽和水除外）再進行正式開挖。正式開挖后，根據凍土帷幕的穩定性，提高鹽水溫度，從而進入維護凍結階段。

維護凍結，就是通過對凍結系統運行參數的調整，提高或保持鹽水溫度，降低或停止凍土的繼續發展，維持結構施工的要求。旁通道維持凍結鹽水溫度一般控制在-22～-25℃之間。維護凍結時間由結構施工的時間決定。

6、工程監測6.1工程監測的目的工程量測作為該工法的一項重要施工內容。其目的就是根據量測結果，掌握地層及隧道的變形量及變形規律，以指導施工。由于旁通道施工位于地下十多米處，為防止施工時對地面周邊建筑、地下管線、民用及公共設施帶來不良影響，甚至嚴重破壞。對施工過程必須有完善的監測。

6.2工程監測的內容工程監測貫穿整個施工過程，其主要監測內容為：地表沉降監測，隧道變形監視，通道收斂變形監測，凍土壓力監測。

6.1.1凍結孔施工監測內容為：凍結管鉆進深度；凍結管偏斜率；凍結耐壓度；供液管鋪設長度。

6.1.2凍結系統監測內容為：凍結孔去回路溫度；冷卻循環水進出水溫度；鹽水泵工作壓力；冷凍機吸排氣溫度；制冷系統冷凝壓力；冷凍機吸排氣壓力；制冷系統汽化壓力。

6.1.3凍結帷幕監測內容為：凍結壁溫度場；凍結壁與隧道膠結；開挖后凍結壁暴露時間內凍結壁表面位移；開挖后凍結壁表面溫度。

6.1.4周圍環境和隧道土體進行變行監測內容為：地表沉降監測；隧道的沉降位移監測；隧道的水平及垂直方向的收斂變形監測；地面建筑物沉降監測。

七、機具設備

1、凍結法施工旁通道所用設備見表1表1

旁通道凍結施工主要機械設備表序號 設備名稱 規格、型號 數量 額定功率 能力 螺桿冷凍機組 JYSGF300II 2臺 110KW 87500Kcal/h 鹽水泵 IS125-100-200 2臺 45KW 200m3/h

冷卻水泵 IS125-100-200C 4臺 15KW 120m3/h

冷卻塔 NBL-50 4臺 15m3/h 鉆機 MK-50 1臺

電焊機 BS-40 2臺

抽氟機 1臺

說明：以上1-4項凍結設備均備用一臺。凍結設備詳見附圖

2、凍結法施工旁通道所用量測設備見表2表2

旁通道凍結施工主要量測設備表序號 設備名稱 規格、型號 數量 備注 經緯儀 J2 1臺

測溫儀 GDM8145 1臺 測量凍土溫度 3 精密水準儀 1臺 打壓機 20MPa 1臺 凍結器打壓試漏 5 收斂儀 1臺 凍土帷幕收斂 6 鋼卷尺 20m 1把

八、質量標準

由于凍結法施工工程技術難度高，施工風險大，工程中不可預測因素多，故此對質量要求極高。目前主要參照煤炭行業《煤礦井巷工程施工及驗收規范?GBJ213-90》、《煤礦井巷工程質量檢驗評定標準?MT5009-94》標準要求進行施工。除了參照國家有關標準外，還應著重注意以下幾點：

1、凍結帷幕設計時應選擇比較安全的計算模型，要有足夠的安全系數；

2、冷凍機組制冷量在設計時，取較大的備用系數；

3、鉆孔的偏斜應控制在1%以內；

4、終孔間距不大于1.0m；

5、在凍土帷幕關鍵部位，多布置測溫孔，監測凍土帷幕的形成過程和形成狀況。

九、勞動力組織

凍結法施工技術要求高，專業性強，且由于其特殊性，現場需配備土建工程師、機械工程師、電氣工程師和測量工程師。

作業人員配備人員見表3：

表3 作業人員配備人員

工 作 項 目 工 種 人 數 備 注

凍結孔施工 打鉆工 15人 進入凍結階段可轉為普通工凍結管安裝

凍安工 9人 進入凍結階段可轉為普通工機械維修

機修工 3人電氣維修

電工 2人（包括設備數據采集）

電焊 電焊工 2人

凍結管焊接工程監測 測量工 3人

環境變化監測測溫

技術員 1人 測溫孔測溫輔助施工 普通工 4人 當班負責 施工員 2人 總計 41人

十、安全環境保護

1、設計要考慮各種最不利條件，保證方案安全可靠：

2、設計計算的各種最不利條件，在施工組織設計及施工中，做到重點防范，采取切實可行、有效的措施加以控制。

3、選用無污染、效率高、體積小、重量輕、制冷量大、安裝運輸方便的螺桿冷凍機組作為制冷系統的主機。以適應地鐵施工場地小、工期緊的需要。

4、采用通訊系統和視頻系統有效的監控施工現場，對施工中發現的問題及時匯報處理，杜絕一切不安全的施工現象和違章的操作，把事故制止在萌芽狀態。

5、旁通道設安全防水門，以備發現險情關閉防水門，保護隧道之用。

6、在對面隧道內，增設冷凍板，冷凍板排管外設置泡沫保溫材料，以確保對面隧道交接處的完好凍結狀態；在旁通道的左右側各鉆一個Φ89的凍結孔，作為冷凍板鹽水循環的進回液管。

7、在管線交底后也可對地下管線和隧道進行必要的支撐。對離凍結區較近的管線與建筑物進行暴露或保溫，防止凍壞。

8、旁通道開挖期間項目管理人員采用二十四小時值班制，對施工的各個環節要起到及時的檢查和督促作用，在施工現場準備足夠的備用設備和物資，以備應急之用。

9、為預防開挖中停電等導致停工，甚至出現冒頂、涌砂事故，采取以下預案：在旁通道開挖期間，通道內準備3米長16#槽鋼（或鋼管）6根，粘土2.0t和足夠的砂袋，以在必要時堆粘土和砂袋封閉通道，預防淹隧道。

10、凍結加固中打設的凍結孔將穿越④、⑤號土層，該土層局部夾有粉砂薄層，有鉆孔突水、涌砂的可能。A、加大鉆具推力，強行頂入套管B、利用原鉆具系統注漿，漿液選用水泥—水玻璃或丙烯酸鹽類漿液。C、必要時壓緊孔口管密封裝置，封閉該孔。

11、采取必要的措施，防止打凍結孔時水土流失；在鉆孔施工期間加強沉降的監測，發現跑泥漏沙水土流失嚴重引起的沉降，影響到建筑物和地下管線，應立即停止施工，立即注漿，防止沉降影響周圍建筑物和地下管線，到沒有沉降為止，待地層較穩定后再施工鉆孔。

12、加大鹽水在凍結管內的流量，采用串并聯循環方式，加快凍結管的熱交換。

13、用逐步降溫的過程，防止凍結管由溫度應力造成的開裂。凍結孔每三個串聯供液，并根據流量及去回路溫差監控凍結器的鹽水流量及均勻性，確保凍結帷幕支護可靠。

14、根據監測的測溫孔溫度計算的各個剖面凍結壁的平均溫度，對溫度偏高的部位，調整鹽水流量予以調控。實現信息化施工，加強凍結壁的監測監控。根據監測情況調控凍結壁強度和變形。

15、加強凍脹與融沉監測，發現凍脹影響到建筑物和地下管線，通過打的卸壓孔減小凍脹或打凍結孔加熱循環，進行解凍；預留注漿孔，進行跟蹤注漿，防止融沉影響周圍建筑物和地下管線。

十一、效益分析

自我國采用凍結法施工技術以來，作為一種特殊的施工方法，其抗滲透性能是其它任何方法不能相比的。近年來，城市地下工程施工進入了高峰，復雜的施工環境使一些大型的設備往往束手無測，而凍結法這種僅在施工范圍內鉆孔就可解決問題簡易手段正好有了用武之地，本文歸納其有以下優勢：

1、可視施工現場條件，地質條件靈活布置和調整，可在地下施工，不占用地面土地，雖加固的費用高出水泥攪拌樁約1/3，但遠遠低于節省交通組織費用。

2、凍結土體強度高，并可根據施工要求調節不同部位的強度，安全性好。

3、阻水效果較其他方法更有效。

4、是一種環保型工法，對周圍環境無任何污染。

第五篇：地鐵旁通道凍結法施工常見安全

地鐵旁通道凍結法施工常見安全

問題的應急處理

據初步統計,我國上海、南京、天津等地用凍結

法施工的地鐵隧道旁通道(或聯絡通道)工程已經超過了70項,凍結法已成為軟土中地鐵旁通道施工的主要工法。為此,上海市有關主管部門制訂頒布 了《旁通道凍結法技術規程》

(J10851-2006)。該規程第1012節明確規定,“旁通道施工前必須編制施工應急預案。”并要求對鉆孔噴砂、凍結管斷裂、開挖過程中意外停凍和凍結壁“開窗”漏水等施工安全問題和突發事件制訂應急預案。因此,有必要全面分析與總結過去在地鐵旁通道凍結法施工中所遇到的安全問題和處理經驗,以便制定出有效的應急預案,避免旁通道凍結施工重大安全事故的發生。1凍結鉆孔漏水噴砂問題

1.1引起凍結鉆孔漏水噴砂的原因

在上海地鐵旁通道凍結施工中往往會遇到地下水壓力較大的含水砂層。在這些地層施工近水平凍結孔發生鉆孔漏水噴砂的情況非常頻繁,嚴重時可以引起很大地層沉降,造成隧道管片和地面建筑變形損壞甚至釀成隧道垮塌的災難性事故。引起鉆孔漏水噴砂的原因主要有孔口管松動或脫落、凍結管接頭斷裂、鉆頭逆止閥失效和孔口止水裝置損壞等。有時在凍結壁解凍后,由于凍結管與隧道管片之間的空隙不能及時有效的封堵，也有發生漏水噴砂的情況。根據過去經驗開始施工凍結孔時發生孔口管松動脫落、凍結管斷裂、鉆頭逆止閥失效和孔口止水裝置損壞等情況較少也易處理。但在凍結孔施工后期,由于地層擾動加大滲透性提高很容易引起塌孔抱鉆使得發生上述情況的可能性及其處理難度顯著增加。112 凍結鉆孔漏水噴砂的應急處理

如因孔口管松動或脫落引起孔口管與管片之間漏水,應立即停止鉆進,在凍結管上安裝管卡,用鉆機推進凍結管將孔口管頂實,或者用膨脹螺栓等將孔口管固定牢固。然后用棉紗堵塞孔口管與管片之間漏水處,并通過孔口管旁通進行壓漿堵漏。注漿材料以采用化學漿液為宜,也可用水泥-水玻璃漿液。在緊急情況下,可直接從凍結管中注入水泥-水玻璃漿液。

當漏水涌砂點在隧道底部時,如遇緊急情況,可以用堆壓法處理。采用這種方法時,先應用棉紗等堵塞出水點控制漏水速度,并及時排水。然后,在出水點周邊壘一圈砂包,在出水口埋設導水管,并迅速將水泥和水玻璃撒到出水點,邊撒邊攪拌,使之快速凝固。在堆壓體中可埋一些鋼筋或型鋼,以便將其與隧道管片固定以增加堆壓體的穩定性。當堆壓體有一定強度和體積后,可逐漸控制導水管的出水量。最后,通過導水管或從附近隧道管片開孔注漿封堵出水點。

如因凍結管接頭斷裂和鉆頭逆止閥失效引起漏水噴砂,可直接通過凍結管注漿。在采用鉆進法下凍結管時,可先準備一個能與凍結管連接的注漿管接頭,這樣,一旦發生凍結管漏水噴砂的情況,可以迅速擰上準備好的管接頭,進行注漿。在用夯管法下凍結管時,可預備一個止漿塞進行堵水和注漿。如沒有止漿塞,可準備一個凍結管木塞和一截帶閥門的注漿管,在凍結管漏水時,可用木塞堵塞凍結管(用夯管錘將木塞夯入凍結管),然后在凍結管上焊接注漿管進行注漿處理。

鉆孔堵漏時需要注意以下幾點:第一,要早發現,早做好應急處理的準備;第二、堵漏速度要快,要把握時機,疏堵結合;第三,要盡快進行補償注漿控制地層沉降;第四,要加強隧道和地層沉降監測,及時對隧道和地面危險建筑采取加固措施。

對于漏水的凍結管,如下入地層深度已達到設計要求,則可以在凍結管中下入直徑較小的凍結管進行凍結,否則,可以移位補打凍結孔。凍結管斷裂和鹽水漏失問題 2.1 引起凍結管斷裂與鹽水漏失的原因

在積極凍結和開挖期間均可能發生凍結管斷裂和鹽水漏失的情況。引起凍結管斷裂或滲漏的原因主要有三種情況。一是由于凍結管螺紋連接補焊質量或凍結管端頭絲堵安裝質量存在缺陷,打壓試漏不夠嚴格,從而導致供鹽水時凍結管接頭或凍結管端頭絲堵滲漏;二是由于凍結管接頭質量差,開凍后管材發生冷縮,引起凍結管接頭焊縫開裂滲漏;三是開挖后凍結壁變形引起凍結管彎曲、拉伸,從而造成凍結管接頭斷裂。凍結管斷裂還與打鉆和凍結時引起的地層擾動、隧道沉降等有關。

凍結管斷裂和鹽水漏失一方面使凍結管不能再正常工作,需要停止凍結;另一方面會融化凍結壁,或使凍土強度降低。因此,凍結管斷裂會嚴重威脅凍結施工的安全。這兩種情況在過去工程中均有發生,所幸發現早、處理及時或鹽水漏失在粘土層中,從而避免了更為嚴重后果的發生。

在積極凍結期間發生凍結管斷裂和鹽水漏失,不會立即對工程安全造成威脅。但是,凍結管裂漏后鹽水會滲入地層,即使地層已經凍結也會逐步融化,使地層不能凍結或地層凍結后凍土強度明顯降低,這樣給以后旁通道開挖帶來了很大的安全隱患。特別是一旦有鹽水滲入地層,凍結壁的擴展厚度和凍土強度就不能通過測溫孔測溫來檢查,給旁通道開挖帶來了極大的風險。

2.2凍結管斷裂與鹽水漏失的應急處理

在積極凍結期間發現凍結管滲漏鹽水,可采用以下方法進行處理。(1)立即切斷凍結器鹽水供給。

(2)在滲漏的凍結管中下套管恢復凍結,套管與凍結管之間應灌滿清水。對于向上傾斜的凍結管,下套管處理會在套管與凍結管之間存在空隙影響導熱,所以,應改用液氮凍結。

(3)在緊靠漏管位置打探孔檢查漏鹽水位置和范圍。如漏水位置為透水砂層,可放水降低土層的含鹽濃度。

(4)取芯測定漏鹽水點附近土體的含鹽量或凍土強度。評估凍土強度降低可能凍結壁承載力和穩定性的影響。

5)必要時采用液氮凍結降低凍結壁溫度,或延長積極凍結時間和局部補孔凍結增加凍結壁厚度。

在開挖期間遇到凍結管斷裂和鹽水漏失的情況,應立即切斷鹽水供給。如果地層為含水砂層,應立即施工初期支護封閉開挖工作面。并應盡快關閉防護門充壓氣保持開挖區土壓平衡,然后在漏鹽水的凍結管中用液氮進行凍結,直至取芯檢查凍結壁強度達到設計要求后再恢復開挖。如果地層為粘土層,也宜將漏鹽水凍結管改用液氮凍結并及時進行支護。在探明開挖面凍結壁穩定性滿足施工安全需要的情況下,方可繼續進行開挖.3 開挖期間長時間停凍問題 311 開挖期間長時間停凍的原因

開挖期間停凍一般是由于停電或發生嚴重機電 事故引起的。如果在旁通道開挖期間發生長時間停凍,會使凍凍結壁溫度迅速升高,使凍結壁的承載力迅速降低、變形速度加快。特別是停凍后凍結壁與隧道管片交界面很容易解凍引起透水。因此,會給工程安全帶來嚴重威脅。在過去,旁通道開挖時因停電或機電事故停凍的時間一般在幾小時內,只要盡快恢復凍結,不會對施工安全帶來嚴重影響。但是,過去往往采用較高的鹽水溫度進行維護凍結,當快施工完旁通道結構時,又提前停凍或提前關閉部分凍結器,從而引發險情。

312 開挖期間長時間停凍的應急處理

在積極凍結期間,由于停電或發生嚴重機電事故引起停凍的情況時有發生。此時,只要延長積極凍結時間即可。延長積極凍結工期一般取停凍時間的2倍。

如果在開挖期間發生停凍,根據凍結壁的穩定情況和溫度回升情況可以采取以下應對措施。

(1)排除機電故障,盡快恢復凍結。

(2)加強凍結壁收斂和溫度變化監測,尤其是要密切監測凍結壁與隧道管片交界面溫度的變化,防止凍結壁局部融化透水。

(3)加強凍結壁與隧道管片交界面保溫,最好沿交界面敷設管路進行液氮凍結。(4)快速開挖、及時支護。并根據凍結壁和支護層變形情況,增加初期支護的內支撐。

如果停凍時間在3～5天之內,通過采取上述措施,一般是可以繼續安全地進行旁通道開挖的。如果停凍時間和旁通道開挖時間需要更長,可以考慮先施工部分混凝土襯砌,并封閉開挖作業面,或者關閉防護門,充上壓縮空氣,待恢復正常凍結后繼續開挖。凍結壁失穩和透水問題 411 凍結壁失穩和透水的原因 在旁通道開挖過程中,一旦發生凍結管鹽水漏失、遇到長時間停凍,或者由于開挖凍結壁形成遠未達到設計要求,就有可能發生凍結壁承載力不足和嚴重變形的情況。特別是在凍結壁與隧道管片的交界面附近,由于隧道管片散熱,往往存在局部凍結壁溫度過高、厚度過小的問題,導致在開挖過程中局部凍結壁嚴重變形,或者有軟土擠出,甚至發生凍結壁透水險情。一旦凍結壁發生嚴重變形、失穩或透水,將嚴重威脅工程的安全,必須采取應急措施進行快速、有效的處理.4.2 凍結壁失穩和透水的應急處理

一旦發現凍結壁變形速度迅速增大,表明凍結

壁承載力不足,有失穩破壞的危險。此時必須立即支護,并考慮加強內支撐。如果在開挖集水井時遇到這種情況,也可用土袋迅速進行回填。同時,要加強凍結,降低鹽水溫度,并檢查凍結孔是否有堵塞的情況,確保每個凍結孔的鹽水供給正常。然后,暫停開挖,對凍結壁和初期支護表面進行保溫,并嚴密觀測凍結壁和初期支護的變形。如檢查凍結壁及支護層變形得到了有效控制,可立即施工混凝土襯砌。否則,可關閉防護門,直到凍結壁強度達到安全施工的要求后再行開挖。

凍土遇水沖刷容易融化,水流速度越快,融化速度越快。因此,凍結壁一旦開窗透水,不能硬堵,尤其不能注漿,否則凍結壁“窗口”擴大速度會更快。此外,如果凍結壁透水已成線流,即使采用液氮凍結(在凍土表面噴灑低溫氮氣)一般也無濟于事。因此,凍結壁透水的最好處理方法是立即關閉防護門并向旁通道內充壓縮空氣,保持開挖區水土壓力平衡,使凍結壁不再漏水,這樣繼續凍結,凍結壁窗口很快就會彌合。在開挖區內水土壓力平衡后,可灌水并注入聚氨酯漿液置換壓縮空氣。

如果在施工完初期支護后發生凍結壁與隧道管片交界面滲水的情況,可先用液氮噴灑出水點附近,并觀測滲水量是否有增大趨勢。如果滲水小且沒有增大趨勢,可盡快澆筑混凝土襯砌。

在凍結壁嚴重變形和漏水時,應檢查隧道管片的變形情況,對隧道管片進行支撐加固。同時,應監測地面和建筑物沉降,檢查水、電、燃氣等管線是否安全。并對建筑物附近地層進行跟蹤注漿。注漿應在地面進行,不得離凍結壁太近,以免壓壞凍結壁。注漿材料宜采用水泥-水玻璃雙液漿。

如凍結壁透水,應立即通知相關部門,盡快疏散附近地面人員.5 地層快速融沉問題 511 地層快速融沉的原因

凍結壁融化時會發生收縮,從而引起地層沉降。

在一般情況下,凍結壁融化的速度較慢,地層沉降更緩慢,因此,只要進行正常的環境監測和跟蹤注漿處理,不會給周圍建筑物和管線等的安全構成威脅。但是,在一些特殊情況下,如施工凍結孔時地層水土流失嚴重、旁通道開挖時凍結壁變形大、施工支護和襯砌時與凍結壁之間存在大的空洞且未進行有效的注漿充填等,停止凍結后地層可能發生快速沉降,從而,給周圍地面建筑物和管線等造成險情。512 地層快速融沉的應急處理

在旁通道施工期間及停止凍結后,應按照《旁通道凍結法技術規程》的要求對施工影響范圍內的隧道管片、地下管線、地面及其建(構)筑物變形等進行監測。一旦監測結果達到了警戒值或者隧道管片、地下管線和建(構)筑物有損壞跡象,地面沉降將影響車輛或行人安全通行,應立即采取以下方法進行應急處理。

(1)對地下管線、地面及其建(構)筑物的安全狀況進行評估,如果存在安全隱患或險情,按相關規定對地下管線、地面和建(構)筑物采取保護措施。

(2)觀察隧道管片和旁通道結構是否有破壞、滲漏情況,如隧道管片和旁通道結構有破壞或隧道變形超過了規定要求,立即報設計單位,制定技術方案對隧道進行加固處理。如果隧道管片接縫、凍結孔孔口和旁通道結構等有滲水,立即采用注漿方法進行堵漏,注漿材料可以采用化學漿液或水泥-水玻璃漿液。(3)采用注漿方法控制地層沉降。注漿區域應選在地層沉降較大的位置,最好是地面注漿與隧道內注漿相結合。應先注地層沉降大的位置,再注地層沉降較小的位置,先注地層深部,再注地層淺部。注漿應遵循少量、多次、均勻的原則,注漿引起的地面抬升要嚴格控制在規定范圍之內。注漿漿液宜以水泥-水玻璃雙液漿為主,單液水泥漿為輔。水泥-水玻璃雙液漿配比可為:水泥漿與水玻璃溶液體積比1∶1,其中水泥漿水灰比1∶1,水玻璃溶液可采