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XXXX隧道工程指挥部

2.1.1冷冻加固设计 6

2.1.2冻结系统设计 7

基坑围护施工方案2.1.3钻孔技术要求 8

2.1.4冻结孔检漏 9

2.1.5保证冻结效率技术措施 9

2.1.6盾构出洞的条件 9

2.1.7冻结管拔除 10

2.1.8拔管后充填与冻胀融沉控制 10

2.1.9盾构出洞穿越冻结的协调作业 10

2.2冷冻时间安排 10

2.3人员、设备配置 11

3质量、安全保证措施 12

3.1质量保证措施 12

3.2安全保证措施 13

4.1施工风险分析 14

4.2施工风险的应急措施 14

4.3应急处理程序 14

4.4应急救援设备、物资配备 15

4.6应急指挥网络图 16

附图1：冻结孔平面布置图 17

（1）XX隧道盾构始发井相关图纸和地质资料；

（2）《地基基础设计规范》；

（3）《建筑结构荷载规范》；

（4）《制冷设备安装工程施工及验收规范》；

（5）《冷冻水系统操作规范》；

（6）《上海市工程建设规范旁通道冻结法技术规程》；

（7）《煤矿井巷工程质量检验评定标准》。

盾构出洞段最小覆土厚度为7.42m。上覆土层主要有杂填土，层厚2.52m；粉土，层厚2.22m；粉砂,层厚2.68m。主要穿越地层有粉砂,层厚0.99m；粘土层，层厚14.15m,粘土层为主要穿越地层，隧道围岩分级Ⅱ，该层土体呈褐黄色，硬塑，含铁锰结核，具有中等膨胀性，中压缩性，遇水易崩解。该层土粘性较大，盾构施工极易发生结泥饼等事故，施工难度大。

为确保盾构始发安全，洞门破除前对洞门前土体进行冷冻加固。

鉴于大型泥水平衡盾构出洞对加固体强度及密封性要求很高，为增加泥水平衡盾构初期工作的可靠性，采用整体板块全深冻结方案。根据南京长江过江隧道的冷冻施工经验、相应施工规范及现场地层加固情况，安装两排冻结管，冻结管取冻结帷幕发展速度30mm/天，冻结管最大孔间距取0.8米，则交圈时间为t1=800/2/30=14天，积极冻结时间取45天。在旋喷加固体和连续墙结合处，即在地下连续墙外围0.4~1.20米布置二排冻结孔，并通过人工制冷工艺形成一个冻土壁，将高压旋喷加固土体和地下连续墙胶结，以隔绝地下水，在冻土壁（封水）与地下连续墙（抗地压）的联合支护下洞门凿除。

2.1.1冷冻加固设计

盾构出洞设计前冻结板块采用二排冻结孔，梅花布置。A排距槽壁0.4米，B排距A排为0.8m，孔间距为0.8m。A排布置25个，B排布置24个，总计49个，每个冻结孔长度为25.9m，钻孔总长度为1269.1m，盾构出洞布置3个测温孔。

盾构出洞处主要穿越粘土层，该处土体褐黄色，硬塑，含少量铁锰结核，中压缩性。

根据类似工程成功的施工经验，参考上海地区的冻土实验数据，进行工程类比确定冻结加固体尺寸：全深冻结深度为25.9米（穿过洞口下沿3米），冻结壁与连续墙胶结宽度20米，冻结壁厚度取1.6米。

冻结孔布置见附图1，冻结块板布置冻结孔2排，冻结孔呈梅花状布置。

第1排冻结孔距连续墙0.4米，孔间距0.8米，第1排孔数25个；第2排孔与第1排的排间距为0.8米,其孔间距为0.8米，第2排孔数24个。冻结孔深度为25.9米，冻结孔总长度为：1269.1米。同时，布置测温孔3个。

（1）冻结壁厚度1.6米，宽度20米，深25.9米；

（2）冻结孔共49个，冻结孔长度为1269.1米；

冻结管内盐水流量5m3/h

冻结管散热能力：260Kcal/m2.h

冷量损失系数：1.2；

冷却水温度：＋23℃；

（5）总需冷量：Q=1.2·π·d·H·K=15.6×104Kcal/h。；

2.1.2冻结系统设计

盐水干管、集配液圈选型：Φ159×4.5焊管加工制作。

氯化钙（80％晶体）总用量：16吨

清水管选型：Φ127×4.5焊管加工制作。

选用8m3清水箱３个。

新鲜水补充量：30m3/h

冻结管采用20#低碳钢Φ127×4.5无缝钢管，供液管选用Φ48×3.5钢管。管材均为近期出厂的首次用新管，管材进场后进行验收，合格后方可使用，冷冻管连接使用扩孔箍焊接，并对焊缝进行着色探伤检测，对不合格的焊缝进行重新焊接并检测，成孔后应进行压力测试。

2.1.3钻孔技术要求

钻机就位后，应进行钻进找平，按照设计角度进行调整，并使钻机天轮、中轴、钻口“三点一线”，正式钻进前还需进行校合后方可开钻，钻进时，应按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，要求作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小。

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具应下到距孔底0.3～0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗。停电时，应将钻具提至安全深度，停电超过2小时，应将钻具全部提出，对所有钻具应经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时应复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管。

冻结管应进行地面配组，丈量全长，做好记录，下管时应清除管内异物，保持清洁，试压封口后，应及时将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔。

偏斜：冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值0.8米，否则应予以补孔，冻结深度应满足设计要求，下管长度应不小于设计冻结孔深度。

测斜：冻结孔成孔后使用经纬仪利用灯光测斜法进行终孔测斜，即用端头带灯光的测斜管下放至冻结孔底部，在冻结孔上方用经纬仪观察并画出偏向及数值，利用三角函数计算出该孔的偏斜情况，并及时绘制冻结孔偏斜平面图。

钻场基础：鉴于本工程打钻工期短，为了保证钻孔质量，现场应铺设简易泥浆沟槽。

将成孔管内注水进行冻结管检漏试验，试验压力为0.8MPa，经试压30min压力下降不超过0.05MPa，再延续15min压力不变为合格。方法为冻结孔成孔下放冻结管后，在冻结管内注入清水，然后用盖板封死管口，用试压件连接冻结管与压力表，再用试压泵通过试压件往冻结管内加压至设计压力即可。对于压力测试不合格的冻结孔，能拔除的直接拔除然后重新钻进下管，对于不能拔除的下放Φ102X4.5的套管，然后对套管进行压力测试，套管与原冻结管之间空隙用清水填充；

2.1.5保证冻结效率技术措施

冷冻机油选用N46冷冻机油；

冷媒剂选用氯化钙溶液。

管路用法兰连接，盐水管路经试漏、清洗后用PEF保温板或棉絮保温，保温厚度为40mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，该处保温选用30mm厚PEF保温板。冷冻机组的蒸发器及低温管路用40mmPEF保温板保温，盐水箱用50mm厚的保温板或保温。

洞门混凝土破除后期，盾构机靠近洞门前，为了减小空气热量对洞门处冻结效果的不利影响，对于暴露的部分，可选用30mmPEF保温板对破除混凝土后暴露部分进行保温。

2.1.6盾构出洞的条件

冻结管分二次拔出，第一次为在盾构推进之前，将所有位于隧道推进范围内的冻结管拔离隧道顶部0.5m，然后再恢复冻结。第二次为盾构穿越冻结段后，将所有的冻结管全部拔出并用黄砂带水充填。

冻结管拔除利用人工局部解冻的方案进行实施，具体方法如下：利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达到50mm～80mm时，开始拔管。

2.1.8拔管后充填与冻胀融沉控制

冻结管拔除后，可用黄沙或水泥浆液充填拔除后留下的容隙，填满即可；

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀，一般含水丰富的粘性土层冻胀量较大。由于本工程采取开放式局部冻结模式，根据类似工程经验，冻胀对地连墙影响很小。施工过程中我们采取如下措施：

为了预防冻胀和融沉,设计选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量。

掌握和调整盐水温度和盐水流量,必要时可采取连续控温模式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉量。

利用盾构推进后洞门位置的管片注浆孔对冻结加固地层进行注浆，注浆选用BW250型变速注浆泵，注浆水灰比为1：0.8，为防止隧道管片受到影响，拟选用小压力、多注次的方式；注浆压力一般为0.2～0.5MPa。洞门位置沉降稳定后即可停止注浆。

2.1.9盾构出洞穿越冻结的协调作业

（1）等所有需拔除的冻结管全部拔离盾构推进区域后，盾构方可出洞，以防未及时拔出的冻结管受挤压变形，造成不能拔出。

（2）鉴于以往同类工程中有盾构机刀盘被冻住不能转动的事故，要求盾构在穿越冻结区时，不宜停留，在拼装管片时，每隔10～15分钟将刀盘转动3～5分钟，以防刀盘被冻住。

根据隧道盾构出洞冰冻法实测并结合该工程，群孔冻结内部冻土平均发展速度均为40mm/d以上学校室外配套工程施工组织设计，外部（向外）冻土平均发展速度为30mm/d。

冻结板块交圈时间为16天，冻土墙与连续墙完全胶结时间为29天。冻土墙达到设计厚度和强度可完全凿除洞门，冻结管拔到隧道顶部1米以上，恢复冻结，盾构可以出洞。盾构在穿过冻土区后停止冻结，最后拔除冻结管。

冻结造孔、设备安装时间为30天，自2012年10月30日起，至2012年11月29日止，此间段完成后具备开始冷冻条件，开始实施冷冻。积极冷冻时间为45天，自2012年11月30日起，至2013年1月13日止。冻结维持时间为45天，自2013年1月14日起，至2013年2月28日止。

洞门冷冻投入主要设备及如下人员：

按工程施工阶段投入劳动力情况

盾构出洞布置3个测温孔GBT51091-2015 试听室工程技术规范，如附图1中所示。

根据钻孔的偏斜情况确定测温孔的位置，目的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。