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宁波中铁一局轨道交通盾构区间冻结法联络通道施工方案

由于联络通道所处地层复杂，所以工程施工风险较大。在施工中必须采取切实可靠的技术措施，以确保联络通道施工的安全并保证施工工期。根据本公司施工联络通道经验，提出以下技术要点：

（1）根据联络通道冻结孔施工的经验，采用从隧道两侧打钻，用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。冻结孔开孔前，在布孔范围内打小孔径探孔，探测地层稳定情况。每个钻孔设有孔口管，并安装钻孔密封装置，以防钻进时大量水、砂涌出。

（2）针对施工冻结孔时可能产生冒泥涌水现象，采用强力水平钻机，尽量实现无泥浆钻进。如发现钻孔泥水流失，及时进行补浆充填。

（3）由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻结帷幕的整体稳定性和封水性。管片外面采用PEF板隔热保温，以减少冷量损失。

（4）加强冻结过程检测。在冻结帷幕内布置测温孔，以便正确判断冻结帷幕是否交圈和测定冻结帷幕厚度。对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个联络通道冻结帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻结帷幕四周布置测温孔东风井通风机房工程施工组织设计，以全面监测冻结帷幕的形成过程。

（5）在联络通道未冻区域布设卸压孔，以减小土层冻胀对隧道的影响。可利用管片上的注浆孔来卸压，该孔亦可作为冻结帷幕压力变化的观测孔。

（6）每个联络通道开挖前，在隧道开口环位置安装4榀钢支架，左右线内各两榀，两榀间距2环，以防打开预留钢管片时隧道变形和破坏。施工完联络通道临时支护层后再打开对侧隧道联络通道的预留钢管片。在联络通道衬砌中预埋压浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉，注浆应配合冻结帷幕融化过程进行。

（7）开挖前必须安装通道安全应急门 。

（8）在开挖过程中必须及时进行冻结帷幕变形和温度观测，如遇冻结帷幕有明显变形，立即用钢支架加木背板支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。

（9）由于冻胀力和冻土融沉的作用，影响周围土层的力系平衡，使隧道产生水平位移和沉降，故在整个施工过程中，加强隧道变形的监测，确保隧道安全。在冻结帷幕关键部位，多布置测温孔，监测冻结帷幕的形成过程和形成状况。

（10）采用快速冻结减少冻胀；加强融沉注浆。

此部分的设计根据冷冻设计要求和我单位的施工经验设计编制。

在开挖轮廓外对土体进行加固，加固厚度为：联络通道1.8m，联络通道兼泵房2.2m，冻结加固范围详见附图中所示。

联络通道冻结孔的布置采取从左、右线隧道两侧打孔方式进行。冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置。冻结孔的布置详见图中所示，相关参数如下表所示。

栎社新村站～鄞州大道站

冻结孔的开孔位置误差不宜大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。冻结孔最大允许间距及允许偏斜量要满足设计或规范要求。

冻结孔有效深度不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。

冻结管用Φ89×8mm,20#低碳钢无缝钢管，冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。

冻结管接头抗拉强度不低于母管的75%。

施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时注浆控制地层沉降。

首先施工透孔以复核对侧隧道预留口位置的偏差及钻孔施工质量，如大于100mm应按保证冻结壁设计的厚度的原则对冻结孔布置进行调整。

联络通道测温孔布置8个，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（详细布置见附图冻结孔布置图中所示。）。

测温管：选用Φ32×3mm和Φ89×8无缝钢管。

管前端焊接密封，管内不得渗水。

在冻结帷幕封闭区域内布置2个卸压孔，左、右线各1个。在卸压孔上安装压力表，可以很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。

开挖前冻结时间:冻结帷幕厚度1.8m需45天，冻结帷幕厚度2.2m需55天。

维护冻结时间即实际为从开挖开始至主体结构施工结束，联络通道为15天，联络通道兼泵房为30天（暂定时间）。

冻结孔单孔流量不小于5m3/h。

冻结需冷量计算：ＱＺ=1.3×q×A

式中:A—冻结总表面积，m2；

q—冻结管总吸热能力,kcal/m2h；

计算得出需冷量结果如下表所示。

散热系数kcal/m2h

栎社新村站～鄞州大道站

JYSLGF300II

（1）供液管选用Φ48×3mm钢管，采用焊接连接。

（2）盐水干管和集配液圈选用Φ127×3mm钢管。

（3）冷却水管选用Φ127×3mm钢管。

冷媒剂选用氯化钙（CaCL2）溶液。

施工进场人员的安全技术交底工作

施工人员进场后，技术人员及安全人员要对每个施工工人进行技术及安全交底，形成书面记录，职工熟悉施工过程和安全技术规范后方可进行施工，技术安全交底要有针对性。

冷冻设备、材料等采用25t吊车从工作井吊到隧道口，再在隧道内用平板车将设备和材料运到联络通道位置。

供电线路：从地面的变电箱处接电缆至隧道内联络通道位置，隧道内电缆沿隧道一侧挂起。

供、排水管：从现场提供的自来水接驳处接出，并安装供水管至联络通道位置冻结站内，排水管从冻结站安装沿隧道一直安装到地面。隧道内所部采用挂设。

先施工透孔，根据穿透孔的偏差，进一步调整有关的钻进参数。然后根据联络通道施工的孔位，采用由上向下的顺序进行施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率，具体顺序如图所示。

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、管缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整，不大于100mm。

冻结孔开孔及孔口密封装置

冻结孔钻进与冻结管设置

每个冻结孔钻进前，先根据各孔的具体参数调整钻机，调整好后，将冻结管慢慢挺进已安装好的密封装置内，拧紧密封装置的螺栓，再将孔口管上的大球阀打开。利用安装在孔结管上的取芯钻头将剩下的管片钻通，取芯后换上一般钻头再进行正常钻进。

正常钻进时，采用现场加工的简易钻头，优先采用无水钻进，这样可以减少水土的流失，对控制地面和隧道的沉降十分有利。如果钻进困难时，在钻头部位安装一个特制单向阀门，采用带水钻进。冻结管到达设计深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。

在钻进过程中，如发生水土流失，可根据每日的监测情况，及时通过安装在孔口管部位的旁通阀对土体进行补压浆，以单液浆为主，以控制钻孔对周边环境的影响。

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，然后再用灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。

在冻结管内下供液管,然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。

钻孔的偏斜（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）应控制在设计范围之内，冻结孔间距超过最大允许值时要打补孔。

冻结孔钻进深度应不小于设计深度（碰到隧道管片除外）。钻头碰到隧道管片的，不参与制冷循环的长度不大于150mm。

冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8MPa，经30分钟压力下降不超过0.05Mpa，再延续15分钟压力保持不变为合格。

根据现场施工环境，拟将冻结站设置隧道内靠近联络通道位置，站内设备主要包括冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。设备安装按设备使用说明书的要求进行。

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阀门和测温仪测试点、压力表等测试组件。盐水管路经试漏、清洗后用保温板或棉絮保温，保温厚度为20mm，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，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。

冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮或保温板保温，盐水箱和盐水干管用20mm厚的保温板或棉絮保温。

联络通道两侧管片保温：由于混凝土和钢管片相对土层要容易散热得多，为加强冻结帷幕与管片胶结，联络通道两侧采用PEF板保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温，以减少冷量损失。

冻结运转分两个主要施工期，分积极冻结和维护冻结。积极冻结期为冻结帷幕的形成期，当冻结帷幕达到设计要求后，冻结进入维护冻结期，同步进入开挖和结构施工阶段。

冻结系统试运转与积极冻结

设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。冻结系统运转正常后进入积极冻结。

在积极冻结过程中，要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后，可进入维护冻结阶段。

要确定打开管片进行开挖还需结合测温孔资料、卸压孔压力、探孔情况等方面综合考虑，需具备如下条件，方可开挖。

增加0.15～0.3MPa

准备工作是整个工程施工进展顺利的前提和保证，具体工作内容如下：

水通：将水管接送至施工场地，供水量为10m3/h；排水，从联络通道到地铁车站区间利用排水管路，水泵设在联络通道口附近，形成排水系统。

电通：从冻结施工用电处取电，不低于200KW供电量。

路通：道路能允许20t卡车进出施工场地。在基坑内安装载重1t的货运提升井架，供井上，井下垂直运输用。工作井与联络通道之间采用翻斗车做水平运输用。

按联络通道出口尺寸及施工需要，工作平台由上下两层平台和一斜坡道构成。

在联络通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台，主要作为通道材料运输手推车或翻斗车换向之用，面积约为4m×15m=60m2。平台梁可用长4.5m，间距为2m的槽钢，直接搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。

在联络通道运输侧，搭设斜坡道与中间平台相连接，斜坡道高端宽约3m，坡长约10m，坡度以方便翻斗车运输为原则可以适当调整。

将联络通道开口部的钢管片之间（欲拉开的管片除外）环向及纵向接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好，提高其整体稳定性，以控制隧道管片变形。

焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。

焊接时，划分区域，采取对称方式焊接，以防止应力集中，引起钢管片变形。

焊接材料选E4303型结构钢焊条，用手工电弧焊焊接。

预应力支架、安全应急门及集水井防护门安装

开挖施工之前，在通道开口处隧道管片开口环中不开口部位均匀设置8个支撑点隧道支架（支撑点的支撑能力不小于500KN/点），以减轻联络通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。根据结构施工图要求，单个钢支架6个预应力千斤顶、2个固定支撑及支撑保护板等部分组成。

安装方法：在区间隧道左、右线联络通道开口两侧各架两榀，共四榀，并在联络通道两端沿隧道方向对称布置，每榀支架有8个支点，由6个50t螺旋式千斤顶提供预应力，施加预应力时每个千斤顶要同时慢慢平稳加压，每个千斤顶以压实支撑点为宜。

安全应急门是安装在开挖侧隧道预留洞口上，并配备风量不小于6m3/min的空压机为防护门供气。安全门在开管片前安装，安装后进行耐压密封实验，先向防护门内注满水，再用空压机加压，在不停止空压机时，压力能保持设计压力为合格。集水井防护门是在泵房开挖前进行安装，是防止开挖过程中发生位移变形超值，或冒泥、涌水，其它措施抢救无效的情况下，为确保隧道安全而使用的。

加固土体强度达到设计要求及准备工作就绪后开挖构筑工作就可正式开始，探孔无水或泥沙等物流出后即可开管片。开管片前，首先准备2台5t千斤顶框架结构多层商业大厦建筑工程施工组织设计，5t和2t手拉葫芦各一个。

将两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根型钢横梁同钢管片直接相连接，通过千斤顶顶推横梁向外顶推钢管片。操作时，要认真观察管片受力及位移情况，消除局部受阻因素，防止管片变形。5t葫芦作为辅助拉拔管片用，一端挂住欲拆管片，一端系在对面隧道管片上，水平方向稍加力向外（隧道内）拉拔管片，要配合千斤顶操作。2t葫芦悬吊在欲拆管片的上方，一端钩住欲拆管片，以防管片拉出时突然砸落在工作平台上。

经探孔确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，然后根据采用矿山法进行暗挖施工。根据工程结构特点，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进行。在上部通道结构施工完毕，强度达到60%后，再进行泵房的开挖，其施工顺序如图所示。

由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结帷幕承载能力大，因而开挖时（除喇叭口处侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，开挖步距为0.45m左右（特殊情况不大于0.8m）。开挖断面超挖不大于30mm，开挖中心线偏差不大于20mm。

泵房开挖过程中将出现部分冻结管被暴露，为确保安全，根据冻结孔布置图孔位布置特征，跟班技术员跟踪监测开挖面深度，当开挖面距离泵房内冻结管约5～10cm时，关闭该组冻结管的去、回路阀门，等该组冻结管全部暴露后，再打开原先关闭的阀门，恢复冻结。待泵房230mm厚的临时支护层施工结束后，在防水层施工之前承德某220kv变电站土建工程施工组织设计，即可将泵房内暴露的冻结管割除，再进行防水层及永久结构的施工。

另外，冻土强度高，韧性好，需采用风镐进行掘进。为了提高掘进效率，加快施工进度，缩短冻土暴露时间，风镐尖需做淬火处理。而且掘进环境温度在0℃以下，输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰，需进行除湿处理，一方面把风管悬吊起来，另外每隔1～2小时向风管内注入酒精，防止冰屑的出现。并要求每个掘进班配备5～6把风镐，以避免不能正常工作而影响施工进度。