【正文】 足工程要求工期的前提下具備優(yōu)化潛力 。 減小凍脹與融沉的危害，采取 相應(yīng) 措施控制 聯(lián)絡(luò)通道 和管片變形在允許范圍內(nèi)。 凍土帷幕的厚度及強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足 聯(lián)絡(luò)通道 開(kāi)挖的要求，尤其保證喇叭口處凍結(jié)帷幕的厚度，同時(shí)確保凍結(jié)帷幕與隧道管片的完全膠結(jié)。 為減 小凍脹對(duì)隧道的影響，采用小開(kāi)孔距、較低鹽水溫度、較大鹽水流量等措施，以加快凍結(jié)速度，并在適當(dāng)部位布設(shè)泄壓孔， 在凍脹力達(dá)到一定值時(shí)進(jìn)行手動(dòng)泄壓 。重點(diǎn) 監(jiān)測(cè)凍土帷幕與對(duì)面隧道管片的膠結(jié)情況。進(jìn)行凍結(jié)地層溫度監(jiān)測(cè)、地層沉降變形的監(jiān)測(cè)、隧道變形的監(jiān)測(cè)，以指導(dǎo) 聯(lián)絡(luò)通道 的施工。 施工方案 根據(jù)工程地質(zhì)條件及其它施工條件，確定采用“ 隧道內(nèi)鉆鑿，布設(shè)水平孔、近水平孔凍結(jié)臨時(shí)加固土體，礦山法暗挖構(gòu)筑 ”的施工方案，即：在隧道內(nèi)利用水平孔和部分傾斜孔凍結(jié)加固地層，使聯(lián)絡(luò)通道及集水井外圍土體凍結(jié)，形成強(qiáng)度高，封閉性好的凍土帷幕，然后根據(jù)“新奧法”的基本原理，在凍土中采用礦山法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道及泵站的開(kāi)挖構(gòu)筑施工，地層凍結(jié)和開(kāi)挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行，其主要施工順序?yàn)椋? 施工準(zhǔn)備→凍結(jié)孔施工 (同時(shí)安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)，鹽水系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng) ) →進(jìn)行隧道支撐→積極凍結(jié)→探孔試挖→拆鋼管片 →聯(lián)絡(luò)通道掘進(jìn)與臨時(shí)支護(hù)→聯(lián)絡(luò)通道永久支護(hù)→泵站開(kāi)挖與臨時(shí)支護(hù)→泵站永久支護(hù) →結(jié)構(gòu)注漿→ 進(jìn)行 融沉注漿充填。 3 凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì) 中煤 邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司 的設(shè)計(jì)， 凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì) 主要有如下三個(gè)方面的內(nèi)容： 凍結(jié)帷幕 凍土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：?jiǎn)屋S抗壓 ，抗折 2 Mpa，抗剪 Mpa（－ 10℃）。在凍結(jié)區(qū)內(nèi)土層中不得有集中水流。保溫層采用阻燃（或難燃）的軟質(zhì)塑料泡沫保溫材料， 厚度 50mm。 8 設(shè)計(jì)積極凍結(jié)時(shí)間為 45 天。如鹽水溫度和鹽水流量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)延長(zhǎng)積極凍結(jié)時(shí)間。 開(kāi)挖區(qū)外圍凍結(jié)孔布置圈上凍結(jié)壁與隧道管片交接面處溫度不高于－ 5℃。 當(dāng)施工中地層及環(huán)境條件與原設(shè)計(jì)依據(jù)資料有重大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)院聯(lián)系修改凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)。 凍結(jié)孔 聯(lián)絡(luò)通道 凍結(jié)孔數(shù) 70 個(gè)（ 冷凍站側(cè) 隧道內(nèi)布置 52個(gè)凍結(jié)孔， 冷凍站對(duì)側(cè) 布置 18 個(gè)凍 結(jié)孔）。 具體要求如下： 凍結(jié)孔開(kāi)孔位置誤差不大于 100mm，應(yīng)避開(kāi)管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板。 聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)孔終孔最大允許間距為 1300mm，泵站處凍結(jié)孔終孔最大允許間距為 1400mm。 凍結(jié)孔有效深度（管片表面以下凍結(jié)管循環(huán)鹽水段長(zhǎng)度）不小于凍結(jié)孔設(shè)計(jì)深度。 凍結(jié)管采用 20＃（ Q235B）鋼材的 φ 89179。凍結(jié)管耐壓不低于，并且不低于凍結(jié)工作面鹽水壓力的 倍。 施工凍結(jié)孔時(shí)的土體流失量不得大于凍結(jié)孔體積，否則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿控制地層沉降。如兩隧道預(yù)留口相對(duì)位置誤差大于 100mm，則應(yīng)按保證凍結(jié)壁設(shè)計(jì)厚度的原則對(duì)凍結(jié)孔布置進(jìn)行調(diào)整。 5無(wú)縫鋼管。 測(cè)溫孔及泄壓孔 測(cè)溫孔 7 個(gè)，分別布置在通道內(nèi)外和兩側(cè)隧道內(nèi)，其中 冷凍站 對(duì)側(cè)隧道布置 5 個(gè)，深度、 ；泄壓孔布置 4個(gè)，布置在凍結(jié)帷幕中間，上、下行線各兩個(gè)，深度 均為 3m。 凍結(jié)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 凍結(jié)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 詳見(jiàn)表 1 表 1 華苑站～王頂?shù)陶緟^(qū)間 聯(lián)絡(luò)通道 凍結(jié) 主要技術(shù)參數(shù) 表 序號(hào) 參數(shù)名稱(chēng) 單位 數(shù)量 備注 1 兩隧道 中心間距 m 2 兩隧道 中心標(biāo)高 m 3 凍土墻設(shè)計(jì)厚度 m 喇叭口處 ≥ 4 凍土墻平均溫度 ℃ ≤ 10 5 凍土帷幕交圈時(shí)間 d 28～ 32 6 積極凍結(jié)時(shí)間 d 45 7 凍結(jié)孔個(gè)數(shù) 個(gè) 66 8 凍結(jié)孔成孔控制間距 m 集水井處為 9 凍結(jié)孔允許偏斜 mm 150 10 設(shè)計(jì)最低鹽水溫度 ℃ 28～ 30 凍結(jié) 7天鹽水溫度達(dá) 到－ 18℃以下 11 單孔鹽水流量 m3/h 5 12 凍結(jié)管規(guī)格 mm φ 89179。 5 14 測(cè)溫孔深度 m 、 15 泄壓孔個(gè)數(shù) 個(gè) 4 兼作凍脹孔 16 凍結(jié)管總長(zhǎng)度 m 17 冷 凍排 管長(zhǎng)度 m 材質(zhì) 同凍結(jié)管，φ 45179。 8 19 凍結(jié)總需冷量 104Kcal/h 工況條件 20 JYSLGF300型 冷凍機(jī) 臺(tái) 2 1臺(tái)備用 21 施工工期 d 110 打鉆、凍結(jié)、掘砌 4 制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 冷凍機(jī)的選擇 凍結(jié)需冷量的計(jì)算： Q= . 10 式中： H— 凍結(jié)管總長(zhǎng)度； d— 凍結(jié)管直徑； K— 凍結(jié)管散熱系數(shù)； 經(jīng)計(jì)算 Q=160722 Kcal/h 根據(jù)計(jì)算選用 JYSLGF300 型螺桿機(jī)組 2 臺(tái)，其中 1臺(tái)備用。冷卻塔選用 NBL100 型 2臺(tái)。 8mm，絲扣連接。 5mm， 20低碳無(wú)縫鋼管，6 排布置，排管間距為 450mm。 3mm， 20低碳無(wú)縫鋼管。 3mm， 20低碳無(wú)縫鋼管 。 5mm 有 縫鋼管。 冷凍機(jī)油選用 N46 冷凍機(jī)油。 5 凍結(jié)施工 施工準(zhǔn)備 加工件工期較長(zhǎng)，需開(kāi)工前進(jìn)行加工。 用 211 ″ 鋼管在出入端頭井 搭 腳手架，作為連接隧道與地鐵車(chē)站底層平臺(tái)的便橋。 施工所需 380V 電源 由總包方提供至施工現(xiàn)場(chǎng)。 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(yùn)轉(zhuǎn)供水和排 11 污。 表 2 主要加工件一覽表 序號(hào) 加工件名稱(chēng) 單位 數(shù)量 備注 1 鉆頭組合 套 74 含泄壓孔 4套 2 凍結(jié)管（兼作鉆桿） m 860 1m、 鉆桿 3 孔口管 個(gè) 74 4 上堵頭用接長(zhǎng)桿 m 30 5 堵頭 個(gè) 74 6 鹽水干管、集配液管 套 1 7 凍結(jié)管頭部 個(gè) 74 含 4個(gè)透孔 8 清 水箱 個(gè) 1 9 鹽水箱 個(gè) 1 10 隧道預(yù)應(yīng)力支架 榀 4 使用型鋼加工 11 端頭井提升架 套 1 12 聯(lián)絡(luò)通道防水門(mén) 套 1 13 集水井防水門(mén) 套 1 凍結(jié)孔施工 施工工序 凍結(jié)孔施工工序?yàn)椋憾ㄎ?、開(kāi)孔→孔口管安裝→孔口裝置安裝 →鉆孔→測(cè)量→封閉孔底部→打壓試驗(yàn)。根據(jù)孔位在砼管片和鋼管片上定位開(kāi)孔，分述如下： 1) 砼管片上：首先注意孔位應(yīng)避開(kāi)砼管片內(nèi)受力主筋，然后用開(kāi)孔器（配金剛石鉆頭取芯）按設(shè)計(jì)角度開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑 130mm，當(dāng)開(kāi)到深度 280mm 時(shí)停止取芯鉆進(jìn)，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(gè)膨脹螺絲， 然 后在孔口管的魚(yú)鱗扣上纏上 麻絲或棉絲等密封物，將孔口管砸進(jìn)去，用膨脹螺絲上緊，上緊后，再去掉螺母，裝上 DN125 12 閘閥，再將閘閥打 開(kāi)，用開(kāi)孔器從閘閥內(nèi) 二次 開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑為 108mm，一直將砼管片開(kāi)穿，出現(xiàn)涌砂 就及時(shí)關(guān) 閉 閘門(mén)。 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。 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 3 孔口密封裝置 圖 ⑶ 鉆孔：按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好鉆機(jī)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(mén)，并將盤(pán)根輕壓在盤(pán)根盒內(nèi)，首先采用干式鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)費(fèi)勁不進(jìn)尺時(shí)，從鉆機(jī)上 進(jìn)行注水鉆進(jìn)，同時(shí)打開(kāi)小閥門(mén)，觀察出水、出砂情況，利用閥門(mén)的開(kāi) 啟度 控制出漿量，保證地面安全，不出現(xiàn)沉降。M ，推力 17KN。 ⑸ 打壓試驗(yàn)：封閉好孔口，用手壓泵打水到孔內(nèi)，至壓力達(dá)到 時(shí)，停止打壓，關(guān) 閉 閥門(mén) ，觀測(cè)壓力的變化， 30分鐘內(nèi)壓力無(wú)變化為合格。 ⑵ 凍結(jié)孔最大允許偏差 150mm（凍結(jié)孔成孔軌跡與設(shè)計(jì)軌跡之間的距離）。 ⑵ 鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)孔斜情況，發(fā)現(xiàn)偏斜要及時(shí)糾偏。 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。 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(jī)、鹽水箱、鹽水泵 以及箱式變電站、清水泵 和 冷卻塔。 冷凍站平面布置圖見(jiàn)附圖 5。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(mén)和測(cè)溫儀、壓力表、流量計(jì)等測(cè)試元件。集配液管與凍結(jié)管的連接用高壓膠管，每組凍結(jié)管的進(jìn)出口各裝閥門(mén)一個(gè)，以便控制流量。 考慮兩側(cè)隧道內(nèi)管片的散熱對(duì)凍結(jié)效果的影響，在 凍結(jié)站側(cè)和其對(duì)側(cè) 隧道管片內(nèi)側(cè)安裝冷凍板，加強(qiáng)凍結(jié)。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 。 機(jī)組充氟和冷凍機(jī)加油按照設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行。 積極凍結(jié) 鹽水降溫按預(yù)計(jì)降溫曲線進(jìn)行，嚴(yán)禁直接把鹽水降到低溫進(jìn)行循環(huán)。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－ 18℃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(kāi)挖時(shí)鹽水溫度降至－ 28℃。預(yù)計(jì)鹽水降溫曲線如圖 4。 7 信息化施工監(jiān)測(cè) 應(yīng)用人工制冷技術(shù)凍結(jié)加固 聯(lián)絡(luò)通道 周?chē)耐馏w，使之發(fā)展為封閉的凍土結(jié)構(gòu)，為 聯(lián)絡(luò)通道 的正常施工創(chuàng)造一個(gè)可靠的維護(hù)結(jié)構(gòu)。若干重要參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，為適時(shí)掌握和控制施工過(guò)程提供了依據(jù)，是工程安全的重要保證。 鉆孔施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容： ⑴ 鉆孔長(zhǎng)度 ⑵ 鋪設(shè)凍結(jié)管長(zhǎng)度 ⑶ 凍結(jié)管偏斜 ⑷ 凍結(jié)器打壓值及穩(wěn)壓時(shí)間 ⑸ 供液管鋪設(shè)長(zhǎng)度 ⑹ 焊縫的寬度及強(qiáng)度 凍結(jié)系統(tǒng)監(jiān)測(cè) 內(nèi)容： ⑴ 凍結(jié)器去回路鹽水溫度 ⑵ 冷卻循環(huán)水進(jìn)出水溫度 15 ⑶ 冷凍機(jī)吸排氣溫度 ⑷ 鹽水泵工作壓力 ⑸ 冷凍機(jī)吸排氣壓力 ⑹ 制冷系統(tǒng)冷凝壓力 ⑺ 制冷系統(tǒng)汽化壓力 凍結(jié)壁監(jiān)測(cè)內(nèi)容： ⑴ 凍結(jié)帷幕內(nèi)外側(cè)測(cè)溫孔溫度 ⑵ 凍結(jié)帷幕斷面內(nèi)泄壓孔 內(nèi) 溫度變化 ⑶ 開(kāi)挖后凍結(jié)帷幕溫度 ⑷ 凍脹壓力監(jiān)測(cè) 1) 凍結(jié)帷幕凍脹壓力 2) 凍結(jié)帷幕對(duì)管片的凍脹壓力 3) 凍結(jié)帷幕斷面內(nèi)泄壓孔壓力變化 ⑸ 凍土的發(fā)展速度及凍結(jié) 帷幕的平均溫度 ⑹ 凍土向內(nèi)、外擴(kuò)展范圍 支護(hù)結(jié)構(gòu)及構(gòu)筑物變形的監(jiān)測(cè) 隧道變形監(jiān)測(cè) 地面變形監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)方法、手段及說(shuō)明 凍結(jié)孔監(jiān)測(cè) 凍結(jié)孔偏斜的監(jiān)測(cè)使用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀進(jìn)行。 溫度監(jiān)測(cè) ⑴ 測(cè)點(diǎn)布置 1) 測(cè)溫孔布置 為了及時(shí)掌握凍結(jié)帷幕的發(fā)展?fàn)顩r，在凍結(jié)帷幕的內(nèi)部和周?chē)贾?7個(gè)測(cè)溫孔，測(cè)溫孔的位置見(jiàn) 附圖 3。 2) 其它溫度測(cè)點(diǎn)布置 鹽水系統(tǒng)使用電腦測(cè)溫儀測(cè)量。在關(guān)鍵凍結(jié)管 頭部焊測(cè)溫插座 ，安裝熱電偶溫度傳感器測(cè)量鹽水回路溫度。 ⑵ 測(cè)試系統(tǒng) 制冷系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)以及凍結(jié)帷幕溫度使用點(diǎn)溫儀并結(jié)合精密水銀溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率每天 1 次。硬件由計(jì)算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、光電隔離器、數(shù)據(jù)采集器、傳感器及打印機(jī)等組成。 凍土帷幕內(nèi)凍脹壓力監(jiān)測(cè)采用在凍土帷幕預(yù)置凍脹壓力測(cè)量裝置的方法。 8m無(wú)縫鋼管組成凍脹壓力測(cè)量裝置，采用頂進(jìn)或干鉆進(jìn)的方法放入土層。 制冷系統(tǒng)和鹽水系統(tǒng)的工作壓力安裝氨用壓力表和通用壓力表 測(cè) 量，監(jiān)測(cè)頻率 為 每 天 一次。 位移 監(jiān)測(cè) 隧道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的位移監(jiān)測(cè)，使用全站儀，開(kāi)挖工作面幫壁位移量測(cè)使用收斂?jī)x，鋼尺、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀。 開(kāi)挖工作面：每個(gè)循環(huán)一次，必要時(shí)，隨時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖10。在流體中插入柱狀物體時(shí)，在柱狀物體兩 側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡門(mén)旋渦，旋渦在柱狀物體下游非對(duì)稱(chēng)地排列。 d} 式中： Sr — 為斯特羅哈爾數(shù)。渦街流量計(jì)的原理及結(jié)構(gòu)決定了其有如下特點(diǎn)： ⑴ 檢測(cè)元件不接觸流體，可靠性高， 介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。 ⑶ 無(wú)可動(dòng)部件，耐腐蝕，結(jié)構(gòu)牢固、簡(jiǎn)單。 ⑸ 測(cè)量范圍寬，準(zhǔn)確度高。 ⑴ 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)：在連接通道 40m 以外的穩(wěn)定區(qū)域分別布設(shè)水平位移檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和兩個(gè)垂直基準(zhǔn)點(diǎn)（其中一個(gè)作為復(fù)合點(diǎn)）。 ⑵ 位移測(cè)點(diǎn)布設(shè)：在通 道兩側(cè) 20m 范圍內(nèi)對(duì)隧道水平及垂直方向的管片變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)間距為 2m，測(cè)點(diǎn)用道釘打入環(huán)片內(nèi)固牢。 J2型經(jīng)緯儀