【正文】 . . . .. .蘇州市軌道交通一號線ⅠTS14標會展中心站~華池街站聯(lián)絡通道兼泵站 凍結法施工組織設計江蘇建基建設有限公司二○○九年十二月 學習好幫手目 錄目 錄 １1 編制依據 12 工程概況 1 工程位置 1 工程范圍和工程結構 1 工程地質和水文地質 23 總體方案簡介 24 凍結加固設計 3 施工方案設計的基本原則 4 方案設計技術要點 4 凍結帷幕設計 5 凍結孔布置及制冷設計 6 凍結施工技術要點 85 凍結施工 8 施工程序 8 施工準備 9 凍結孔施工 10 冷凍站安裝 12 積極凍結與維護凍結 126 開挖與構筑施工方案 14 開挖順序 15 支護方式 157 開挖與構筑施工 17 施工準備 17 施工措施 18 施工平面布置 19 開挖及支護質量要求 208 地層跟蹤注漿及其它 20 融沉控制 20 防腐、鉆孔補強等收尾工作 229 施工進度及配套計劃 22 施工進度計劃 22 勞動力配備計劃 22 設備與材料供應計劃 2310 工程監(jiān)測 25 監(jiān)測內容 25 監(jiān)控量測 26 凍土帷幕監(jiān)測 2911 臨時用電組織設計 29 凍結工程用電及電壓等級 29 供電線路安排 30 安全用電措施 31 施工現(xiàn)場臨時用電安全常識 32 規(guī)范標準 3212 環(huán)境保護措施 3213 質量和安全保證措施 33 質量保證體系 33 施工安全保障措施 35 確保施工質量及安全的主要技術措施 36 開挖構筑安全質量技術措施 3714 文明施工保證措施 3815 預防及應急預案 38 安全防險門設計和施工 38 凍結孔施工預案 43 凍結施工預案 43 開挖與掘砌施工預案 44 防止凍脹、融沉預案 44 跟蹤注漿預案 4416 附件 451 編制依據1 《蘇州地鐵一號線ⅠTS14標土建工程區(qū)間平縱斷面及襯砌環(huán)布置圖》；2 《蘇州地鐵一號線ⅠTS14標土建工程會—華區(qū)間聯(lián)絡通道兼泵站結構設計圖》；3 《蘇州地鐵一號線ⅠTS14標土建工程工程沿線建（構）筑物調查報告》；4 《蘇州地鐵一號線ⅠTS14標土建工程工程詳細勘查報告》；5 《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》．GB502991999 2003版。6 《礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范》．GBJ21390；7 《煤礦井巷工程質量檢驗評定標準》．MT500994；8 國家有關現(xiàn)行規(guī)范及蘇州地鐵公司的相關標準及要求。2 工程概況 工程位置為了滿足區(qū)間緊急疏散排水的要求，會展中心站~華池街站設一個聯(lián)絡通道兼泵站。該聯(lián)絡通道兼泵站中心里程為右DK20+（左DK20+）， m。 工程范圍和工程結構聯(lián)絡通道（兼泵站）包括：連接兩條盾構隧道的一條通道、通道下集水井；連接隧道和集水池的一條集水管；，中間部分斷面為半圓拱直墻形式：，，通道設防火門兩道；（長寬高）。通道的開挖尺寸：（長）（寬）（高）；集水井開挖尺寸：（長） m（寬） （深）。襯砌采用二次襯砌方式，所有臨時支護層厚度均為250mm；通道墻、拱和集水井的結構層為400mm厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土，喇叭口附近頂部和底部的結構層分別為1050mm、1330mm厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土；支護層和結構層之間安裝防水層。襯砌采用二次襯砌方式，所有臨時支護層厚度均為250mm；通道墻、拱的結構層為400mm厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土，通道喇叭口附近頂部和底部的結構層分別為1050mm、1330mm厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土；支護層和結構層之間安裝防水層。其結構圖如下。 聯(lián)絡通道結構圖 工程地質和水文地質 工程地質根據會展中心站~華池街站區(qū)間地質勘察資料，工本區(qū)間為廣闊的沖湖積平原，水系發(fā)達，地勢平坦，是典型的水網化平原，本區(qū)間無不良地質作用，聯(lián)絡通道處土層自上而下依次為①2填土、淤泥土①1淤泥土，③2粉質粘土、④1粉土、④2粉砂、⑤粉質粘土。聯(lián)絡通道上方地面為玲瓏街路面，聯(lián)絡通道兼泵站所處地層主要為④2Q322粉砂、⑤Q322粉質粘土。 水文地質根據鉆探揭示的地層結構，工程區(qū)域內地下水主要為潛水、微承壓水和承壓水三種類型。微承壓水主要為④1粉土、④2粉砂，為良好的賦水和透水層，該含水層組埋深3~7米，~，該含水層的補給來源主要為潛水和地表水。承壓水含水層由⑦粉土層組成，埋深較大（30米以上），該層對本工程施工及運營影響不大。場地內地下水對砼及砼結構中氏鋼筋無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。3 總體方案簡介本工程聯(lián)絡通道根據設計采用凍結法加固土層，即用人工制冷方法使聯(lián)絡通道外圍的土層降溫凍結，形成一個封閉的凍土維護結構，然后在凍土維護結構中進行聯(lián)絡通道和泵站的掘砌施工；根據工程地質條件及施工條件，確定采用“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(lián)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(lián)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(qū)間隧道內進行，其施工工藝見圖31（聯(lián)絡通道凍結法施工工藝流程圖）。施工前的準備工作（進場、加工件組織）圖31 聯(lián)絡通道凍結法施工工藝流程圖注 漿凍 結 系 統(tǒng) 部 分 安 裝鉆孔定位鉆 孔凍結管安裝凍結管打壓下凍結器凍結系統(tǒng)調試積極凍結鋼管片焊接、凍結測溫監(jiān)測、預應力支架安裝試 挖工 程 監(jiān) 測維 護 凍 結聯(lián)絡通道開挖、臨時支護聯(lián)絡通道防水施工聯(lián)絡通道永久結構施工泵站開挖、臨時支護泵站防水施工泵站永久結構施工竣工驗收注 漿凍結孔施工和聯(lián)絡通道臨時支護施工為本工程的關鍵工序。凍結檢測和溫度，土體變形，壓力監(jiān)測及聯(lián)絡通道永久支護施工為特殊工序。4 凍結加固設計 施工方案設計的基本原則1 水平凍結帷幕技術性能必須滿足旁通道施工的安全和質量要求。2 水平凍結方案應符合現(xiàn)場實際條件的施工可行性和良好的可操作性。3 施工方案應在工程要求工期的條件下具備優(yōu)化能力。4 施工方案措施必須滿足城市環(huán)保及節(jié)能要求。5 減少凍脹與融沉的危害。 方案設計技術要點由于該旁通道所處地層主要為④2Q322粉砂、⑤Q322粉質粘土，所以施工時有可能發(fā)生泥、水突出和地層沉降。在施工中必須采取切實可靠的技術措施，以確保旁通道施工的安全并保證施工工期。提出以下技術要點：1 由于混凝土和鋼管片相對于土層要容易散熱得多，會影響隧道管片附近土層的凍結速度，從而影響凍土帷幕的整體穩(wěn)定性和封水性。特別是要保證旁通道喇叭口部位凍土帷幕的厚度和強度及與管片的完全膠結，在凍結孔施工端喇叭口部位布置兩排孔加強凍結，在對側隧道布置冷凍板。所有的鋼管片的格柵要用砼充填密實，同時管片外面采用PEF板隔熱保溫，以減少冷量損失，在凍土墻與管片膠結處放置測溫點，以加強對凍土墻與管片膠結狀況的檢測。2 用金剛石取芯鉆開孔，跟管鉆進法下凍結管。凍結孔開孔前，在布孔范圍內打小孔徑探孔，探測地層穩(wěn)定情況。如發(fā)現(xiàn)有嚴重漏水冒泥現(xiàn)象，先進行水泥—水玻璃雙液壁后注漿，以提高孔口附近地層穩(wěn)定性，然后再鉆進凍結孔。每個鉆孔都設有孔口管，并安裝鉆孔密封裝置，以防鉆進時大量出泥、出水。3 針對施工凍結孔時容易產生涌水現(xiàn)象，采用強力水平鉆機，盡量實現(xiàn)無泥漿鉆進。如發(fā)現(xiàn)鉆孔泥水流失，及時進行補漿。4 加強凍結過程檢測。在凍土帷幕內布置測溫孔，以便正確判斷凍土帷幕是否交圈和測定凍土帷幕厚度。對側隧道管片附近土層的凍結情況將成為控制整個旁通道凍土帷幕安全的關鍵，為此，在對側隧道管片上沿凍土帷幕四周布置測溫孔，以全面監(jiān)測凍土帷幕的形成過程。5 在旁通道兩端布設泄壓孔，以減小土層凍脹對隧道的影響。該孔可作為凍結帷幕壓力變化的觀測孔，同時利用管片上的注漿孔來卸壓。6 旁通道開挖時在隧道內設預應力支架，以防打開預留鋼管片時隧道變形和破壞。施工完旁通道臨時支護層后再打開對側隧道旁通道的預留鋼管片。在旁通道襯砌中預埋壓漿管，采用注漿方式以補償土層融沉。注漿應配合凍土帷幕融化過程進行，開始可注粘土—水泥漿。7 由于凍土的蠕變性很強，凍土帷幕在破壞前必然有一個較大的蠕變過程，可以通過檢查開挖過程中的凍土帷幕變形情況判斷其安全性。為此，在開挖過程中必須及時進行凍土帷幕變形和溫度觀測，如遇凍土帷幕有明顯變形，立即用鋼支架加木背板支撐，調整開挖構筑工藝，并同時加強凍結。8 為了進一步提高旁通道掘砌施工的安全性，特采取以下措施：選用可靠的凍結施工機械；準備足夠的備用設備；加強停凍時的凍土帷幕監(jiān)測；盡快施工襯砌，必要時用堆土法密閉開挖工作面。9 由于凍脹力和凍土融沉的作用，影響周圍土層的力系平衡，使隧道產生水平位移和沉降，故在整個施工過程中，加強隧道變形的監(jiān)測，確保隧道安全。在凍土帷幕關鍵部位，多布置測溫孔，監(jiān)測凍土帷幕的形成過程和形成狀況。 凍結帷幕設計根據現(xiàn)場施工條件，為了通道開挖時的安全，我們采用在兩條隧道分別鉆孔的方案，即在另一條隧道底部打一排孔，將聯(lián)絡通道封閉，這樣開挖時就挖不到凍結管，確保了凍土的強度和安全，另挖土時，減少了凍土的挖掘量。根據通道結構和水文地質資料，設計聯(lián)絡通道的凍土強度以凍土平均溫度為10℃時的粉質粘土強度為準，根據《建井工程手冊 第四冊》提供的參數，凍土平均溫度為10℃時的粉質粘土σ壓=, σ拉=,τ剪=。 凍結帷幕厚度的驗算圖41 聯(lián)絡通道計算簡圖 斷面、荷載及凍土厚度根據地質資料，進行凍結帷幕驗算。通道垂直土壓力（P）和側向上、下荷載（Ps、Px），按下式計算：[注：由于凍脹，土體向上膨脹，上部土體產生被動土壓力，上、下垂直土壓力應相等。]，如圖41。P=γH=γ(Ho+Hx)+20 =(kPa)Pcs=ξPs=ξγ(HoHs)=(kPa)Pcx=ξPx=ξγ(HoHs+h)=(kPa)式中：γ——土的容重，約為18kN/㎡（地面超載20 kN /m2）； H、Ho——計算點的土的埋深；Hx、Hs——聯(lián)絡通道下部、上部凍結管到聯(lián)絡通道中心線的距離； ξ——側壓力系數，；h——開挖凈高+凍土厚度；，，計算該結構內部的彎矩和軸力，進而求得截面內的壓應力、拉應力和剪應力。 各截面的彎矩及軸力聯(lián)絡通道中部凍土結構的彎矩及軸力列于下表4并示于圖42中。表41 聯(lián)絡通道（兼泵站）中部凍土結構的彎矩及軸力截面1 2 3 4 5彎矩M ()48563646639520軸力N (KN)396956956956426 圖42 聯(lián)絡通道凍土結構彎矩及軸力圖 強度校驗、安全系數校驗表42 通道中部凍土結構各截面安全系數截面12345應力類型壓壓拉剪壓壓拉剪壓應力值MPa安全系數k2．63．22．82．6從表42數據可見，各截面的壓應力最小的安全系數K =，拉應力安全系數K道=,， 剪應力安全系數K=；安全；根據設計，滿足全斷面開挖施工要求。 凍結孔布置及制冷設計 聯(lián)絡通道凍結孔設計根據凍結帷幕設計及旁通道的結構，凍結孔按上仰、近水平、下俯三種角度布置。通道兼泵站凍結孔數70個（左線隧道59個包括4個穿孔，右線隧道11個）。其中四個對穿孔，為對面冷板和凍結孔供冷。凍結孔的布置詳見附圖凍結孔施工平面圖及附圖凍結管布置剖面圖，并根據鉆機情況、管片配筋情況和旁通道擬開管片的實際位置，對鉆孔孔位作少量調整。 m ~ m設計測溫孔8個，每側隧道各布置4個；泄壓孔4個，每側隧道各布置2個。凍結孔的布置詳見附圖2。 制冷設計聯(lián)絡通道凍結參數確定（1）設計鹽水溫度為28℃～30℃。（2）凍結孔單孔流量不小于5m3/h。（3）凍結孔終孔間距Lmax≤1000mm，凍土發(fā)展速度取28mm/d，凍結帷幕交圈時間為19天，達到設計厚度時間為40天。（4）積極凍結達到開挖時間為40天，維護凍結時間為30