【文章內(nèi)容簡介】 冷系統(tǒng)設(shè)計 冷凍機的選擇 凍結(jié)需冷量的計算： Q= . 式中： H— 凍結(jié)管總長度； 11 d— 凍結(jié)管直徑； K— 凍結(jié)管散熱系數(shù)； 經(jīng)計算 Q=54000 Kcal/h 根據(jù)計算選用 JYSLGF300 型螺桿機組 2 臺，其中 1臺備用。 凍結(jié)系統(tǒng)輔助設(shè)備 鹽水泵選用 IS200150315 型 2 臺，給凍結(jié)孔提供鹽水，流量 303m3/h，電機功率30kw，其中 1臺備用； 冷卻水循環(huán)選用 IS150125250 型清水泵 2 臺，流量 240m3/h，電機功率 11kw，其中 1 臺備用。冷卻塔選用 NBL100 型 2臺。 凍結(jié)管選用Φ 89179。 8mm，絲扣連接 后焊接，焊條采用 E43 系列 。冷凍排管選用Φ 45179。 5mm， 20低碳無縫鋼管， 6 排布置，排管間距為 450mm。 測溫孔管選用Φ 45179。 3mm， 20低碳無縫鋼管。 供液管選用 Φ 45179。 3mm， 20低碳無縫鋼管 。 鹽水干管和集配液管選 用Φ 165179。 縫鋼管。 其它 用電負荷：用電負荷約 400kw/h。 冷凍機油選用 N46 冷凍機油。 制冷劑選用氟立昂 R22，冷媒劑選用氯化鈣溶液。 5 凍結(jié)施工 施工準備 加工件工期較長，需開工前進行加工 并完成 。具體加工件見表 51。 為適用工程需要，在盾構(gòu)推進期間鉆孔凍結(jié)施工，因此凍結(jié)站必需放在隧道外，擬放在兩個端頭井中間中板上，鹽水干管沿隧道一側(cè)安裝，凍結(jié)管頭部、配集液圈和隧道預(yù)應(yīng)力支架，均應(yīng)做特殊加工，滿足電瓶車的通 行。同時，在每道工順的施工前，均要 提前采購?fù)晁胁牧虾驮O(shè)備，并 在施工場地以外 提前 加工完所有 相關(guān)部件 。在開鉆之前，進入聯(lián)絡(luò)通道的水和電需到位，鉆孔所需所有材料、設(shè)備均需到位，凍結(jié)站需完成安裝， 鹽水干管、配集液圈、凍結(jié)管頭部、隧道預(yù)應(yīng)力支架需加工完成并到位， 以便最大限度減少施工工期。 若地面配電站離凍結(jié)站距離小于 400m，可在敷設(shè) 2 條 5 芯 VV120mm2動力電纜 ；否則，應(yīng) 敷設(shè) 1 條動力電纜，同時 凍結(jié)站附近 安裝 SCB9400KVA/10(6)/，容量為 400KVA的箱式變電站 1 臺，滿足凍結(jié)孔施 工、凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)及開挖構(gòu)筑施工供電。 施工所需 380V 電 12 源由總包方提供至施工現(xiàn)場。低壓供電系統(tǒng)按照三相五線制的要求實施。 在隧道內(nèi)鋪設(shè) 2趟211″管路至施工工作面，用于凍結(jié)孔打鉆及凍結(jié)運轉(zhuǎn)供水和排污。 用厚 50mm 的木板在 聯(lián)絡(luò)通道 處鋪設(shè)施工場地，凍結(jié)孔施工時，按需要搭設(shè)施工腳手架。 表 51 主要加工件一覽表 序號 加工件名稱 單位 數(shù)量 備注 1 鉆頭組合 套 66 含 卸壓 孔 4套 2 凍結(jié) 管（兼作鉆桿） m 581 1m、 、 鉆桿 3 孔口管 個 66 4 上堵頭用接長桿 m 20 5 堵頭 個 66 6 集配液管 套 1 7 鹽水干管 m 1300 8 凍結(jié)管頭部 個 66 含 4個透孔 9 清水箱 個 1 10 鹽水箱 個 1 11 隧道預(yù)應(yīng)力支架 榀 4 使用型鋼加工 12 聯(lián)絡(luò)通道防水門 套 1 聯(lián)絡(luò)通道防水門 13 鹽水干管托架 個 300 凍結(jié)孔施工 施工工序 凍結(jié)孔施工工序為：定位、開孔→孔口管安裝→孔口裝 置安裝→鉆孔→測 斜 →封閉孔底部→打壓試驗。 具體為： ⑴ 定位開孔及孔口管安裝：根據(jù)設(shè)計在隧道內(nèi)用經(jīng)緯儀定好各孔位置。根據(jù)孔位在砼管片和鋼管片上定位開孔，分述如下： 1) 砼管片上：首先注意孔位應(yīng)避開砼管片內(nèi)受力主筋，然后用開孔器（配金剛石鉆頭取芯）按設(shè)計角度開孔，開孔直徑 130mm，當開到深度 280mm 時停止取芯鉆進，安裝孔口管，孔口管的安裝方法為：首先將孔口處鑿平，安好四個膨脹螺絲， 然 后在孔口管的魚鱗扣上纏上 麻絲或棉絲等密封物，將孔口管砸進去，用膨脹螺絲上緊，上緊后，再去掉螺母，裝上 DN125 13 閘閥，再將 閘閥打開，用開孔器從閘閥內(nèi) 二次 開孔，開孔直徑為 108mm，一直將砼管片開穿，出現(xiàn)涌砂 就及時關(guān) 閉 閘門。 2) 鋼管片上：在鋼管片上焊好孔口管，在孔口管上 安裝閘閥和孔口裝置， 鉆機接上金鋼石鉆頭，通過孔口裝置，切割鋼管片鉆進。 ⑵ 孔口 裝置安裝：用螺絲將孔口裝置裝在閘閥上，注意加好密封墊片。詳見 圖 51。 地層 隧道管片 孔口管閘閥 孔口裝置鉆桿小閘閥圖3 孔 口密封裝置示意圖 圖 51 孔口密封裝置 圖 ⑶ 鉆孔：按設(shè)計要求調(diào)整好鉆機位置，并固定好，將鉆頭裝入孔口裝置內(nèi)，在孔口裝置上接上 211 ” 閥門，并將盤根輕壓在盤根盒內(nèi)，首先采用干式鉆進，當鉆進費勁不進尺時，從鉆機上 進行注水鉆進，同時打開小閥門，觀察出水、出砂情況，利用閥門的開 啟度 控制出漿量，保證地面安全，不出現(xiàn)沉降。鉆機選用 MD50 型錨桿鉆機，鉆機扭矩 2021N178。M ，推力 17KN。 ⑷ 封閉孔底部：用絲堵封閉好 凍結(jié) 孔底部，具體方法是，利用接長桿將絲堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同時，將絲堵上緊。 ⑸ 打壓試驗：封閉好孔口，用手壓泵打水到孔內(nèi)，至壓力達到 時，停止打壓，關(guān) 閉閥門 ，觀測壓力的變化， 30分鐘內(nèi)壓力 下降不超過 ，再延續(xù) 15 分鐘 壓力不變?yōu)楹细?。 鉆孔偏斜 ⑴ 凍結(jié)孔開孔位置誤差不大于 100mm，應(yīng)避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板。 ⑵ 凍結(jié)孔最大允許偏差 150mm（凍結(jié)孔成孔軌跡與設(shè)計軌跡之間的距離）。 凍結(jié)孔鉆進與凍結(jié)管設(shè)置 14 ⑴ 使用 MD50 鉆機 1臺，利用凍結(jié)管作鉆桿，凍結(jié)管采用 絲扣連接后 對接焊 ，確保其同心度和焊接強度，凍結(jié)管到達設(shè)計深度后密封頭部。 ⑵ 鉆進過程中嚴格監(jiān)測孔斜情況，發(fā)現(xiàn)偏斜要及時糾偏。下好凍結(jié)管后，進行凍結(jié)管長度的復(fù)測，然后再用經(jīng)緯儀進行測斜并繪制鉆孔偏 斜圖。 ⑶ 凍結(jié)管安裝完畢后，用堵漏材料密封凍結(jié)管與管片之間的間隙。 ⑷ 在凍結(jié)管內(nèi)下供液管，然后焊接凍結(jié)管端蓋和去、回路羊角。 施工總體布置 凍結(jié)站布置與設(shè)備安裝 凍結(jié)站占地面積約 120m2，站內(nèi)設(shè)備主要包括冷凍機、鹽水箱、鹽水泵 以及箱式變電站、清水泵 和 冷卻塔。設(shè)備安裝按設(shè)備使用說明書的要求進行。 冷凍站平面布置圖見附圖 5。 管路連接、保溫與測試儀表 管路用法蘭連接，隧道內(nèi)的鹽水管用管架敷設(shè)在隧道管片斜坡上，以免影響隧道通行。管架用 DN40 架子管加工，管架加工見圖 52。 左線 隧道為凍結(jié)孔主孔區(qū)，鹽水干管需安裝在左線隧道內(nèi)。目前，左線隧道左側(cè)為人行走道，右側(cè)為通風(fēng)管道和水管。在通風(fēng)管道和水管之間，有一排注漿孔?？纱蜷_注漿孔堵頭，在注漿孔內(nèi) 先放入 150mm 深的水泥，等水泥凝固后， 放入 管架 ，去路和回路鹽水管路放在 管架 上。鹽水管路放置截面圖見圖 53。 圖 52 鹽水干管托架加工圖 15 圖 53 鹽水管路放置截面圖 在鹽水管路和冷卻水循環(huán)管路上要設(shè)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(jīng)試漏、清洗后用橡塑材料保溫，保溫厚度為 50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。 為了適用通軌道車的需要，配集液管加工成半圓弧狀。配集液管安裝圖見圖 54。 16 圖 54 配集液管安裝圖 通用凍結(jié)器構(gòu)造見圖 55，為了適用軌道車的通行，聯(lián)絡(luò)通道上部和下部的凍結(jié)管要通過彎頭進行改進，改進后的凍結(jié)器結(jié)構(gòu)見圖 56。 凍結(jié)器改造后，凍結(jié)管頭部安裝所占用空間見圖 57。 圖 55 通用凍結(jié)管頭部示意圖 17 圖 56 改造后的凍結(jié)管頭部示意圖 18 20 00 ,4176。C1 、C23500,30176。C348176。4500,35176。 C4 圖 57 改造后的凍結(jié)管頭部安裝所需空間示意圖 配集液管與凍結(jié)管的連接用高壓膠管，每組凍結(jié)管的進出口各裝閥門一個，以便控制流量。聯(lián)絡(luò)通道四周凍結(jié)管每兩個串聯(lián)成一組，其他凍結(jié)管每三個串聯(lián)成一組，分別接入集配液管。 考慮兩側(cè)隧道內(nèi)管片的散熱對凍結(jié)效果的影響，在 凍結(jié)站側(cè)和其對側(cè) 隧道管片內(nèi)側(cè)安裝冷凍板 ，加強凍結(jié)。在凍結(jié)壁附近隧道管片內(nèi)側(cè)敷設(shè)保溫層，敷設(shè)范圍至設(shè)計凍結(jié)壁邊界外2m。保溫層采用橡塑保溫材料， 保溫層厚度為 50mm， 導(dǎo)熱系數(shù)不大于 ，保溫層應(yīng)密貼管片不留空隙 。 溶解氯化鈣和機組充氟加油 鹽水（氯化鈣溶液）比重為 ， 將系統(tǒng)管道內(nèi)充滿清水，鹽水箱充至一半清水，在鹽水箱內(nèi)（加過濾裝置）溶解氯化鈣，開啟鹽水泵，邊循環(huán)邊化鹽直至鹽水濃度達到設(shè)計要求。 機組充氟和冷凍機加油按照設(shè)備使用說明書的要求進行。首先進行制冷系統(tǒng)的檢漏和氮 19 氣沖洗，在確保系統(tǒng)無滲漏后，再抽真空，加油 充氟 。 積極凍結(jié) 鹽水降溫按預(yù)計降溫曲線進行，嚴禁直接把鹽水降到低溫進行循環(huán)。 設(shè)計積極凍結(jié)時間為 45 天。要求凍結(jié)孔單孔流量不小于 5m3/h；積極凍結(jié) 7 天鹽水溫度降至－ 20℃以下；積極凍結(jié) 15 天鹽水溫度降至－ 24℃以下，去、回路鹽水溫差不大于 2℃；開挖時鹽水溫度降至－ 28℃。如鹽水溫度和鹽水流量達不到設(shè)計要求，應(yīng)延長積極凍結(jié)時間。預(yù)計鹽水降溫曲線如圖 58。 預(yù)計鹽水降溫曲線353025201510501 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23時間溫度 圖 58 預(yù)計鹽水降溫曲線圖 在積極凍結(jié)過程中，要根據(jù)實測溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否 形成、凍結(jié)壁是否達到設(shè)計厚度和強度。根據(jù)測得的溫度場數(shù)據(jù)判 斷凍土帷幕已形成并達到設(shè)計厚度和強度后 ，確認凍土帷幕內(nèi)土層基本無壓力后再進行正式開挖。 20 6 開挖與構(gòu)筑 開挖方案 聯(lián)絡(luò)通道開挖構(gòu)筑施工占用一側(cè)隧道，在聯(lián)絡(luò)通道開口處搭設(shè)工作平臺，利用隧道作為排渣及材料運輸通道。在做好施工準備并經(jīng)探 孔 確認可以進行正式開挖后，打開鋼管片，從冷凍站側(cè) 開口向 對側(cè) 方向暗挖。工程作業(yè)采用風(fēng)鎬、鏟及手鎬相結(jié)合，人工出土，工作面排土用 小型推土 車，推到 井 口附近的專用排土箱內(nèi)，用 提升機 吊至地面排出 ； 工程用料，利用吊車吊至井下，用平板車及 小型 推土 車 運至工作面，砼原則上用商品 混 凝土，砼運輸車運至井口通過溜灰管下至 小型推土 車 送至工作面。 支護方案 采用兩次支護方式。第一次支護為 初期 支護，采用鋼支架加木背板。第二次支護為永久支護，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土。 聯(lián)絡(luò)通道開挖后，地層中原有的應(yīng)力平衡受到破壞，引起通道周圍地層中的應(yīng)力重新分布，這種重新分布的應(yīng)力不僅使上部地層產(chǎn)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(jié)管 會產(chǎn)生蠕變，為控制這種變形的發(fā)展，凍土開挖后 要及時對凍結(jié)帷幕進行 及時的支護，所以聯(lián)絡(luò)通道的 初期 支護既作為維護地層穩(wěn)定，確保施工安全的一項重要技術(shù)措施，又作為永久支護的一部分，是支護工藝最為關(guān)鍵的一步。 初期 支護采用 I18?！?I” 字鋼加工成直腿拱形支架和矩形支架。鋼拱架為封閉形式用于喇叭口及通道內(nèi)的 初期 支護，為增加支架的穩(wěn)定性，每道支架中部加有一根橫撐，拱形支架排 間 距為 ～ ，相鄰支架間加有縱向拉桿，以增加整個支護體系的整體性和穩(wěn)定性。 為了控制支架間凍結(jié)帷幕的變形，減少凍結(jié)帷幕冷量損失，所有鋼支撐架后用木背板密背，背板必須同凍結(jié)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橛子，以提高支護效果。 永久支護為結(jié)構(gòu)設(shè)計中的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，為減少砼施工接縫，聯(lián)絡(luò)通道 側(cè)墻 開挖及 初期 支護完成后，一次連續(xù)進行澆筑。由于這種結(jié)構(gòu)的特殊性，通道頂板內(nèi)的砼澆筑較為困難，為提高砼施工質(zhì)量，可采取分段澆筑的施工方式 。 通道支護及結(jié)構(gòu)層施工時，在背板和凍土之間及防水層和結(jié)構(gòu)層之間預(yù)埋注漿管，作最 21 后充填注漿用。 施工準備 三通一平 ⑴ 供水，將水管接送至施工場地，水量為 20m3/h；排水，從聯(lián)絡(luò)通道到地鐵車站區(qū)間利用排水管路，水泵設(shè)在聯(lián) 絡(luò)通道口附近，形成排水系統(tǒng)； ⑵ 供電，將電 接送至施工場地。 ⑶ 道路，能允許 5～ 10t 卡車進出施工場地，市內(nèi)運輸，必要時應(yīng)提供通行證。 在已建工作井內(nèi)安裝載重 2t的貨運提升機，供井上、井下垂直運輸用。工作井與聯(lián)絡(luò)通道之間采用推車或翻斗車做水平運輸用。 ⑷ 通訊 ： 隧道內(nèi)和隧道外 通訊聯(lián)系使用內(nèi)部專用電話。 隧道內(nèi)工作平臺搭設(shè) 按聯(lián)絡(luò)通道出口尺寸及施工需要，工作平臺由上下兩層平臺和一斜坡道構(gòu)成。在聯(lián)絡(luò)通道開口處的隧道支撐架底梁上表面搭設(shè)中間工作平臺，主要作為通道材料運輸 和推土 車換向之用，面積約為 2m179。 =7m2。在聯(lián)絡(luò)通道運輸側(cè)，搭設(shè)斜坡道與中間平臺相連接，斜坡道高端寬約 3m，坡長約 18m，坡度以方便 推土 車 運輸為原則可以適當調(diào)整。在中間平臺的另一側(cè)搭設(shè)材料設(shè)備平臺，為節(jié)省材料，平臺面可低