冷冻法施工方案

苏州市轨道交通一号线I-TS-05标 滨河路站~三元村站区间联络通道兼泵站

冻结法施工组织设计

江苏建基建设有限公司（专业分包单位）

中铁十三局集团有限公司苏州I-TS-05标项目经理部（总包单位）

二○一○年十月

目 录

目 录 ................................................................................................................................... １ 1 编制依据 ................................................................................................................................. 1 2 工程概况 ................................................................................................................................. 1 2.1 工程位臵 .......................................................................................................................... 1 2.2 工程范围和工程结构 ...................................................................................................... 1 2.3 工程地质和水文地质 ...................................................................................................... 2 3 总体方案简介 ......................................................................................................................... 3 4 冻结加固设计 ......................................................................................................................... 4 4.1 施工方案设计的基本原则 .............................................................................................. 5 4.2 方案设计技术要点 .......................................................................................................... 5 4.3 冻结帷幕设计 .................................................................................................................. 6 4.4 冻结孔布臵及制冷设计 .................................................................................................. 8 4.5 冻结施工技术要点 .......................................................................................................... 9 5 冻结施工 ............................................................................................................................... 10 5.1 施工程序 ........................................................................................................................ 10 5.2 施工准备 ........................................................................................................................ 10 5.3 冻结孔施工 .................................................................................................................... 11 5.4 冷冻站安装 .................................................................................................................... 13 5.5 积极冻结与维护冻结 .................................................................................................... 13 6 开挖与构筑施工方案 ........................................................................................................... 16 6.1 开挖顺序 ........................................................................................................................ 16 6.2 支护方式 ........................................................................................................................ 17 7 开挖与构筑施工 ................................................................................................................... 18 7.1 施工准备 ........................................................................................................................ 18 7.2 施工措施 ....................................................................................................................... 19 7.3 施工平面布臵 ................................................................................................................ 21 7.4 开挖及支护质量要求 .................................................................................................... 21 8 地层跟踪注浆及其它 ........................................................................................................... 21 8.1 融沉控制 ....................................................................................................................... 22 8.2 防腐、钻孔补强等收尾工作 ........................................................................................ 23 9 施工进度及配套计划 ........................................................................................................... 23 9.1 施工进度计划 ................................................................................................................ 23 9.2 劳动力配备计划 ............................................................................................................ 24 9.3 设备与材料供应计划 ................................................................................................... 24

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10 工程监测 ............................................................................................................................. 26 10.1 监测内容 ...................................................................................................................... 26 10.2 监控量测 ...................................................................................................................... 27 10.3 冻土帷幕监测 .............................................................................................................. 30 11 临时用电组织设计 ............................................................................................................. 31 11.1 冻结工程用电及电压等级 .......................................................................................... 31 11.2 供电线路安排 .............................................................................................................. 31 11.3 安全用电措施 .............................................................................................................. 32 11.4 施工现场临时用电安全常识 ...................................................................................... 33 11.5 规范标准 ...................................................................................................................... 33 12 环境保护措施 ..................................................................................................................... 33 13 质量和安全保证措施 ......................................................................................................... 34 13.1 质量保证体系 .............................................................................................................. 34 13.2 施工安全保障措施 ...................................................................................................... 36 13.3 确保施工质量及安全的主要技术措施 ...................................................................... 37 13.4 开挖构筑安全质量技术措施 ...................................................................................... 38 14 文明施工保证措施 ............................................................................................................. 39 15 预防及应急预案 ................................................................................................................. 39 16 附件 ..................................................................................................................................... 45

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1 编制依据

1、《滨河路站~三元村站区间隧道平纵断面图》（2008.10版）（中铁第四勘察设计院集团有限公司）

2《苏州地铁一号线滨河路站~三元村站区间联络通道及泵房设计图》；

3《苏州地铁一号线滨河路站~三元村站区间土建工程工程沿线建（构）筑物调查报告》；

4《苏州轨道交通一号线滨河路站~三元村站区间岩土工程详细勘察报告》（2008.6）（江苏苏州地质工程勘察院）

5《矿山井巷工程施工及验收规范》．GBJ213-90； 6《煤矿井巷工程质量检验评定标准》．MT5009-94； 7国家有关现行规范及苏州地铁公司的相关标准及要求。

2 工程概况 2.1 工程位置

为了满足区间紧急疏散及排水的要求滨河路站~三元村站区间设一个联络通道兼泵站。该联络通道兼泵站中心里程为左DK7+633.090（右DK7+633.086），线间距为13.102m，联络通道净宽设计为2.5 m，净高2.75 m，联络通道处隧道中心标高-15.773m。地面标高为2.26m。隧道中心埋深18.033 m。

2.2 工程范围和工程结构

联络通道（兼泵站）包括：连接两条盾构隧道的一条通道、通道下集水井；连接隧道和集水池的一条集水管；联络通道长约6.902m，通道两端开口部分为1.6m×2.1m的矩形洞门，中间部分断面为半圆拱直墙形式：直墙结构宽2.5m，高为1.5m，拱形部分高1.25m，宽2.5米，通道设防火门两道；通道下面的泵站净空断面为4.0m×2.5m×3.4m（长×宽×高）。通道的开挖尺寸：6.902m（长）×3.8m（宽）×5.08m（高）；集水井开挖尺寸：5.3m（长）×3.8 m（宽）× 4.12m（深）。衬砌采用二次衬砌方式，所有临时支护层厚度均为250mm；通道墙、拱和集水井的结构层为400mm厚的现浇钢筋混凝土，喇叭口附近顶部和底部的结构层分别为1050mm、1330mm厚的现浇钢筋混凝土；支护层和结构层之间安装防水层。其结构图如下。

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联络通道结构图

2.3 工程地质和水文地质

2.3.1 工程地质

根据滨河路站~三元村站区间地质勘察资料，勘察区域为广阔的冲湖积平原，水系发育，地势平坦，系典型的水网化平原。本区间无不良地质作用，联络通道处的土层自上而下依次为：①素填土，③-1粘土、③-2粉质粘土，④-1粉土，④-2粉砂、⑤粉质粘土层。根据判别，该场地内20m以内④-1粉土，④-2粉砂不存在液化趋势。所处地层主要为④-2粉砂及⑤粉质粘土。

根据距联络通道兼泵站位臵较近的地勘地质钻孔C1310的资料并参考附近的地勘孔的地质情况，对该通道地质及水文地质条件描述如下（见表2-1）：

表2-1 1#联络通道兼泵站地质柱状图

时代成因 ① ③1 ③2 ④1 ④2 ⑤ 土层 名称 素填土 粘土 粉质粘土 粉土 粉砂 粉质粘土 层底 层底 分层 厚度 （m） 1.5 3.6 1.4 4.0 6.6 10.5 黄褐色~褐黄色,硬塑为主,均质致密 灰黄色,可塑为主,干强度、韧性中等 灰色，松散~稍密很湿，干强度、韧性低 灰色，中密~密实，饱和，成分均匀，以长石、石英为主，云母次之 灰色，软塑,局部流塑,为主局闻流塑，干强度、韧性中等。 土层描述 标高 深度（m） （m） 1.5 5.1 6.5 0.76 -2.84 -4.24 10.5 -8.24. 17.1 -14.84 27.6 -25.34 联络通道柱状图如下： 2

C1310标高：+2.26m1填土3-1粉质粘土0.37(2.6)-2.84(5.1)3-2粉质粘土-4.24(6.5)4-1粉土-8.24(10.5)4-2粉砂联络通道-14.84(17.1)-15.773(18.033)隧道中心线5-3粉质粘土-22.73(25.7)联络通道兼泵柱状图

2.3.2 水文地质

根据钻探揭示的地层结构，工程区域内地下水主要为潜水、微承压水。潜水含水层主要由粘性土夹碎石和建筑垃圾组成，最低潜水位标高0.21m；微承压水含水层主要为④-1粉土，④-2粉砂层，其中④-1粉土，④-2粉砂层为良好赋水和透水层，勘测其间实测微承压水头进埋深在2.4 m左右，微承压水头相应标高在1.17 m左右。在含水层以上为③粘性土层，为相对隔水层。

场地内地下水对砼及砼结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

3 总体方案简介

本工程联络通道根据设计采用冻结法加固土层，即用人工制冷方法使联络通道外围的土层降温冻结，形成一个封闭的冻土维护结构，然后在冻土维护结构中进行联络通道和泵站的掘砌施工；根据工程地质条件及施工条件，确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵站的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其施工工艺见图3-1（联络通道冻结法施工工艺流程图）。

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图3-1 联络通道冻结法施工工艺流程图

施工前的准备工作（进场、加工件组织） 钻孔定位 钻 孔 冻结管安装 下冻结器 注 浆 冻结管打压 冻结系统调试 积极冻结 钢管片焊接、冻结测温监测、预应力支架 试 挖 冻结系统部分安装 维护冻结 联络通道开挖、临时支护 联络通道防水施工 联络通道永久结构 泵站开挖、临时支护 泵站防水施工 工程监测

泵站永久结构施工 注 浆 竣工验收 冻结孔施工和联络通道临时支护施工为本工程的关键工序。冻结检测和温度，土体变形，压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。

4 冻结加固设计

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4.1 施工方案设计的基本原则

1水平冻结帷幕技术性能必须满足旁通道施工的安全和质量要求。 2水平冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性。 3施工方案应在工程要求工期的条件下具备优化能力。 4施工方案措施必须满足城市环保及节能要求。 5减少冻胀与融沉的危害。

4.2 方案设计技术要点

由于该旁通道所处地层主要为④-2粉砂及⑤粉质粘土层，施工时有可能发生泥、水突出和地层沉降。在施工中必须采取切实可靠的技术措施，以确保旁通道施工的安全并保证施工工期。提出以下技术要点：

1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，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。特别是要保证旁通道喇叭口部位冻土帷幕的厚度和强度及与管片的完全胶结，在冻结孔施工端喇叭口部位布臵两排孔加强冻结，在对侧隧道布臵冷冻板。所有的钢管片的格栅要用砼充填密实，同时管片外面采用PEF板隔热保温，以减少冷量损失，在冻土墙与管片胶结处放臵测温点，以加强对冻土墙与管片胶结状况的检测。

2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。如发现有严重漏水冒泥现象，先进行水泥—水玻璃双液壁后注浆，以提高孔口附近地层稳定性，然后再钻进冻结孔。每个钻孔都设有孔口管，并安装钻孔密封装臵，以防钻进时大量出泥、出水。

3针对施工冻结孔时容易产生涌水现象，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。

4加强冻结过程检测。在冻土帷幕内布臵测温孔，以便正确判断冻土帷幕是否交圈和测定冻土帷幕厚度。对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个旁通道冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周布臵测温孔，以全面监测冻土帷幕的形成过程。

5在旁通道两端布设泄压孔，以减小土层冻胀对隧道的影响。该孔可作为冻结帷幕压力变化的观测孔，同时利用管片上的注浆孔来卸压。

6旁通道开挖时在隧道内设预应力支架，以防打开预留钢管片时隧道变形和破坏。施工完旁通道临时支护层后再打开对侧隧道旁通道的预留钢管片。在旁通道衬砌中预埋压浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。注浆应配合冻土帷幕融化过程进行。

7由于冻土的蠕变性很强，冻土帷幕在破坏前必然有一个较大的蠕变过程，可以通过检查开挖过程中的冻土帷幕变形情况判断其安全性。为此，在开挖过程中必须及时进行冻土帷幕变形和温度观测，如遇冻土帷幕有明显变形，立即用钢支架加木背板支撑，调整

5

开挖构筑工艺，并同时加强冻结。

8为了进一步提高旁通道掘砌施工的安全性，特采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械；准备足够的备用设备；加强停冻时的冻土帷幕监测；尽快施工衬砌，必要时用堆土法密闭开挖工作面。

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。在冻土帷幕关键部位，多布臵测温孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。

4.3 冻结帷幕设计

根据现场施工条件，为了通道开挖时的安全，我们采用在两条隧道分别钻孔的方案，即在另一条隧道底部打一排孔，将联络通道封闭，这样开挖时就挖不到冻结管，确保了冻土的强度和安全，另挖土时，减少了冻土的挖掘量。根据通道结构和水文地质资料，设计联络通道的冻土强度以冻土平均温度为-10℃时的粉质粘土强度为准，根据《建井工程手册 第四册》提供的参数，冻土平均温度为-10℃时的粉质粘土σ压=3.6Mpa, σ拉=2.1Mpa,τ剪=1.6Mpa。 4.3.1 冻结帷幕厚度的验算

垂直压力P=326KPa上部水平水土压力PX=202KPa510039005900垂直压力P=326KPa下部水平水土压力PS=263KPa联络通道泵站冻土帷幕受力简图

图4-1 联络通道计算简图

4.3.2 断面、荷载及冻土厚度

根据地质资料，联络通道中心埋深约18.033m，进行冻结帷幕验算。通道垂直土压力（P）和侧向上、下荷载（Ps、Px），按下式计算：[注：由于冻胀，土体向上膨胀，上部土体产生被动土压力，上、下垂直土压力应相等。]，如图4-1。

P=γ·H=γ·(Ho+Hx)+20 =326(kPa) Pcs=ξ〃Ps=ξ〃γ〃(Ho-Hs)=202(kPa) Pcx=ξ〃Px=ξ〃γ〃(Ho-Hs+h)=263(kPa)

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式中：γ——土的容重，约为18kN/㎡（地面超载20 kN /m2）；

H、Ho——计算点的土的埋深；

Hx、Hs——联络通道下部、上部冻结管到联络通道中心线的距离； ξ——侧压力系数，取0.7； h——开挖净高+冻土厚度；

设计冻土帷幕厚度为1.8m，通道开挖轮廓高5.1m，宽3.8m，计算该结构内部的弯矩和轴力，进而求得截面内的压应力、拉应力和剪应力。 4.3.3 各截面的弯矩及轴力

联络通道中部冻土结构的弯矩及轴力列于下表4-1、并示于图4-2中。

表4-1 联络通道（兼泵站）中部冻土结构的弯矩及轴力

截面 弯矩M (KN.m) 轴力N (KN) 1 876 397 2 -741 1097 3 -137 1097 轴力图（） 4 -747 1097 5 870 439 截面弯矩图（KN.M）741截面（一）截面137（一）1097747截面870（一）截面439通道中部冻土结构的弯矩及轴力图

图4-2 联络通道冻土结构弯矩及轴力图

4.3.4 强度校验、安全系数校验

表4-2 通道中部冻土结构各截面安全系数

截面 应力类型 应力值MPa 安全系数k 1 压 压 2 拉 剪 3 压 压 4 拉 剪 5 压 1.51 1.66 0.81 2.4 2.2 2.6 0.45 0.34 1.67 0.78 0.45 1.52 3.5 2.1 2.7 3.5 2.4 7

从表4-2数据可见，各截面的压应力最小的安全系数K =2.1，拉应力安全系数K=2.3,， 剪应力安全系数K=3.5；安全；根据设计，联络通道道冻结壁有效厚度选取1.8m，满足全断面开挖施工要求。

4.4 冻结孔布置及制冷设计

4.4.1 联络通道冻结孔设计

根据冻结帷幕设计及旁通道的结构，冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布臵。通道兼泵站冻结孔数72个（左线隧道59个包括4个穿孔，右线隧道13个）。其中四个对穿孔，为对面冷板和冻结孔供冷。冻结孔的布臵详见附图冻结孔施工平面图及附图冻结管布臵剖面图，并根据钻机情况、管片配筋情况和旁通道拟开管片的实际位臵，对钻孔孔位作少量调整。开孔间距为0.4 m ~0.8 m

设计测温孔7个（左线设一个通透孔），左线2个,右线布臵5个；泄压孔4个，每侧隧道各布臵2个。冻结孔的布臵详见附图1、2。 4.4.2 制冷设计

1、联络通道冻结参数确定

（1）设计盐水温度为-28?～-30?。 （2）冻结孔单孔流量不小于5m3/h。

（3）冻结孔终孔间距通道处按Lmax≤900mm集水井按Lmax≤1000mm设计，冻土发

展速度取28mm/d，冻结帷幕交圈时间为19天，达到设计厚度时间为45天。 天。

4.4.3 需冷量和冷冻机选型

冻结需冷量由下式计算：

Q=1.3.π.d.H.K

式中:H—冻结总长度；（包括100m冷板）697m,

d—冻结管直径；0.089 m

K—冻结管散热系数；250 Kcal/h·㎡ 将上述参数代入公式得： Q= 1.3.π.d.H.K =63305Kcal/h

根据需冷量设计联络通道选用YSLGF300Ⅱ型螺杆机组1台套，设计单台机组工况制冷量为87500 Kcal/h，单台电机功率110KW。另设计单个通道冻结站各备用一台套螺杆机组。

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（4）积极冻结达到开挖时间为45天，维护冻结时间为30

4.4.4 冻结系统辅助设备

1、单个冻结站配盐水循环泵选用IS150-125～200型2台，其中各备用一台，单台流量200m3/h，电机功率45KW。

2、单个冻结站冷却水循环泵选用IS125-125～200C型2台，其中各备用一台，单台流量120m3/h，电机功率30KW。

3、单个冻结站冷却塔选用KST-80RT型2台，补充新鲜水80m3/h。 4.4.5 管路选择

1、冻结管选用Φ89×8mm， 20#低碳无缝钢管,丝扣连接,单根长度1～2m。 2、测温孔管选用Φ60×3mm,20低碳无缝钢管。

13、供液管选用1″钢管，采用焊接连接。

2#

4、盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。 5、冷却水管选用Φ127×4.5mm供水钢管。 4.4.6 用电负荷：

联络通道设计用电负荷约为250kw/h； 4.4.7 其它

1、冷冻机油选用N46冷冻机油。 2、制冷剂选用氟立昂R-22。 3、冷媒剂选用氯化钙溶液。

4.5 冻结施工技术要点

在该地层冻结工程中，由于其特殊施工条件与要求，需采取特别工艺与技术措施，以控制冻结孔钻进，地层冻胀和融沉等对隧道的影响，根据国内外最新研究成果和施工经验，提出以下冻结施工技术措施:

1、在已贯通的隧道钻冻结孔，根据联络通道的结构采用上仰、近水平和下俯三种成孔角度。

2、由于冻土抗拉强度低，因此除设计中尽量降低冻土帷幕所承受的拉应力外，主要做好冻结和开挖的配合工作，要求及时封闭薄弱的冻结壁，并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。

3、为减小土层冻胀，隧道上下对称布臵冻结孔，在适当部位设卸压孔，并采用小开孔距，较低盐水温度，较大盐水流量以加快冻结速度。

4、在冻土帷幕关键部位，多布臵测温孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。 5、为解决冻结设备噪音扰民问题，节省地面空间，冷冻站设臵在隧道内。 6、加强对冻结地层温度、地层沉降的监测，信息反馈指导联络通道的施工。

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5 冻结施工 5.1 施工程序

施工准备施工机房、基础冻结孔钻进冻结站安装集配液圈安装盐水系统安装、保温充R22、化Cacl2、试运转积极冻结设备保养维护冻结探孔开挖构筑冻结器安装检测封孔注浆撤场图5-1 冻结施工程序图

5.2 施工准备

联络通道兼泵站在冻结孔施工的同时或之前要进行地面排水孔的施工。该孔的施工采用垂直钻机进行施工，下Φ250×6mm的钢管。在正式施工前，还应做好如下准备工作：

1、加工件工期较长，应在开工前进行准备。具体加工件见表5-1。

12、用1”钢管在施工出入端头井内塔建脚手架，作为连接隧道与地铁车站底层平

2台的便桥。

3、单个冻结站施工区域采用在隧道内敷设一条150mm2动力电缆，用于冻结钻孔施工、隧道内冻结系统供电及开挖构筑供电。

14、在隧道内铺设两趟1”管路至联络通道施工工作面，用于冻结孔打钻及冻结运

2转供水和排污。

5、在联络通道施工工作面两端砌高约0.25m的泥浆挡墙，以免冻结孔钻进时泥浆

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四溢影响隧道内环境整洁。

6、用厚5cm的木板在联络通道处铺设冻结施工场地，按不同位臵的冻结孔钻进要

1求，用1”钢管搭建冻结孔施工脚手架。

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表5-1 加工件一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 加工件名称 钻头组合 冻结管（兼作钻杆） 过渡接头 孔口管 上堵头用接长杆 堵头 冻结干管、集配液圈 冻结管头 冷却塔水箱 隧道预应力支架 端头井提升架 内支撑 单位 套 m 个 个 m 个 套 个 套 套 套 套 数量 72 700 40 72 40 72 1 72 1 4 1 1 备注 1m、1.5m、2m钻杆 5.3 冻结孔施工

5.3.1 冻结孔施工方法：

冻结孔施工工序为：定位开孔及孔口管安装→孔口装臵安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。

5.3.1.1 定位开孔及孔口管安装

根据设计孔位在砼管片和钢管片上定位开孔，分述如下：

1、砼管片上：首先，开孔前要准确定位，并根据砼管片内钢筋位臵调整孔位，用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130㎜，当开到深度300㎜时停止钻进，以不钻穿管片控制，安装孔口管，孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内开孔，开孔直径为91㎜，贯穿砼管片，这时，如若地层内的水砂流量大，

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就及时关好闸门。

2、钢管片上：在钢管片上焊好孔口管，接好闸阀和孔口装臵，用钻机接上金刚石钻头，通过孔口装臵切割钢管片钻进。 5.3.1.2 孔口装置安装

用螺丝将孔口装臵装在闸阀上，注意加好密封垫片。详见图5-2。

地层隧道管片膨胀螺丝孔口管闸阀孔口装置钻杆小闸阀

图 示意图5-2 孔口装臵示意图

若涌水涌砂较厉害，还应当进行注浆（水泥浆或双液浆）止水。 5.3.1.3 钻孔

按设计要求调整好钻机位臵，并固定好，将钻头装入孔口装臵内，在孔口装臵上接

1上1”阀门，并将盘根轻压在盘根盒内。施工时，首先采用干式钻进，当钻进困难不进

2尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面不出现沉降。钻机选用MD-60型锚杆钻机，钻机扭矩2000N〃M，推力20KN。 5.3.1.4 封闭孔底部

用丝堵封闭好孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。 5.3.1.5 打压试验

封闭好孔口用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8MPa时，停止打压，关好闸门，观测压力的变化，30分钟内压力无变化为合格。 5.3.2 钻孔偏斜和终孔间距

采用经纬仪和水准仪监测开孔前和钻孔时的上下仰府角及方位角，钻孔的偏斜应控制在1%以内，在确保冻土帷幕厚度的情况下，终孔间距不得大于1.0m，采用每3米钻进后测量一次偏斜，如偏斜大可有效地控制偏斜，进行纠偏。

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如发现钻孔偏斜超过设计要求，应及时拔除冻结孔，重新钻孔，直到满足设计要求，考虑地压大、摩擦力大等因素，冻结孔无法拔出，应在超设计的孔间距之间打一个补孔，以保证终孔间距不大于1.0米。 5.3.3 冻结孔钻进与冻结管设置

1、使用MD-60钻机一台，利用冻结管作钻杆，冻结管采用丝扣加密封剂连接，接缝要补焊，确保其同心度和焊接强度，冻结管到达设计深度后密封头部。

2、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，然后再用经纬仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。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，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。

3、在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。 4、冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与管片之间的间隙。 5、利用钢管片上的注浆孔作泄压孔。

5.4 冷冻站安装

5.4.1 冻结站布置与设备安装

将冻结站设臵在隧道内，单个冻结站占地面积约80平方米，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。设备安装必须按设备使用说明书的要求进行。考虑冷冻机运转的连续性，不能停机检修，在运转前联系厂家来人检修冷冻机，以保证冷冻机可靠连续运转。 5.4.2 管路连接、保温与测试仪表

管路用法兰连接，隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片上，且应避免影响隧道通行。在盐水管路和冷却水循环管路上要设臵伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温，保温厚度为50mm，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，每根冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。联络通道四周主冻结孔每两个一串联，其它冻结孔每三个一串联。

冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温，盐水箱和盐水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。考虑管片的散热，对左右线隧道管片内侧安装冷冻板，来加强冻结。 5.4.3 溶解氯化钙和机组充氟加油

盐水（氯化钙溶液）比重为1.27，先在盐水箱内充满清水，溶解氯化钙，再送入盐水干管内，直至盐水系统充满为止，溶解氯化钙时要除去杂质。

机组充氟和冷冻机加油必须按照设备使用说明书的要求进行。首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再充氟加油。

5.5 积极冻结与维护冻结

13

5.5.1 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。在冻结过程中，定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。 5.5.2 试挖与维护冻结

在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻土帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后再进行探孔试挖，确认冻土帷幕内土层基本无压力后再进行正式开挖。试挖条件： ①测温孔

可根据测温孔实测数据，推算出冻土发展速度及在该冻结时间内的冻土发展半径，从而算出冻结帷幕厚度，再根据成冰公式得出冻结帷幕平均温度，若各个层位、部位冻结帷幕的厚度和平均温度达到设计要求后，即可打开管片进行开挖。 ②泄压孔

在积极冻结过程中，卸压孔有两个作用，一是起到释放冻胀压力的作用，另一方面根据显示的压力来判断冻结帷幕是否交圈。在冻结初期泄压孔是没有压力的，随着冻土的逐渐扩展，水分不断迁移，交圈后冻土形成一个封闭的土体，冻胀压力得不到释放而逐渐增加，它的外在表现即为泄压孔压力的增长。

③探孔

在开挖前，在左右线用开孔器在离冻结管一定距离上开探孔，以判断冻结帷幄厚度。 ④盐水去、回路温差

由于冻结帷幕交圈后需冷量较交圈前要小，因此冻结帷幕交圈前盐水去、回路温差要比交圈后大，不过此现象仅作为判断冻结帷幕交圈的参考。要确定打开管片进行开挖还需结合测温孔资料、泄压孔压力、探孔情况等方面综合考虑。

正式开挖后，为确保冻土帷幕的稳定性，盐水温度仍控制在-28?～-30?之间。 ⑤停止冻结

浇筑完混凝土内衬后停止冻结，进行自然解冻。 ⑥冻结孔密封

截去露出隧道管片的孔口管和冻结管，然后在孔口管管口焊接8mm厚的钢板。

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5.5.3 冻结及开挖技术控制指标

冻结及开挖技术控制指标

项目 冻结帷幕厚通道 度 集水井 1.8m 1.8m -10?(冻土与管片交接处温度不高于-5?) 盐水温度 积极期 维护期 -28?～-30? -28?～-30? 2.5?～1.0?以内 1.0?以内 一般无压力 剧增至0.15 MPa～0.3MPa 用测温仪监测 用公式法得出 数值 备注 根据测温孔推算 冻结帷幕平均温度 盐水去、回 积极期 路温差 卸压孔 维护期 交圈前 交圈后

用测温仪监测 通过压力表观测 附：主要地层冻结施工参数一览表

旁通道兼泵站主要地层冻结施工参数一览表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 参数名称 冻结帷幕设计厚度 冻结帷幕平均温度 冻结帷幕设计交圈时间 冻结孔个数 冻结孔设计间距 终孔最大间距 设计盐水温度 冻结管规格 测温孔个数 单位 m ? 天 个 m m ? mm 个 数量 1.8 -10 19 72 0.4～0.8 1.0 -28～-30 Φ89×8 9 备注 冻土与管片交接处温度不高于-5? 旁通道周边孔 旁通道周边孔 积极冻结期 20#低碳钢无缝管 3～6m 15

10 11 12 13

冻结深度 泄压孔（压力观测孔）个数 最大总需冷量 施工工期 m 个 Kcal/h 天 578 4 63305 100 含冷板100米 1～2m 工况条件 6 开挖与构筑施工方案

联络通道开挖构筑施工占用一侧隧道，在联络通道开口处搭设工作平台，利用隧道作为排渣及材料运输通道。经探挖试挖确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，然后根据“新奥法”的基本原理，进行暗挖法施工。

6.1 开挖顺序

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，其施工顺序如图6—1所示。

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图6—1 联络通道开挖顺序图

开挖掘进采用短步距掘砌技术，开挖步距控制在0.5m左右，两端喇叭口处断面较大，为减轻开挖对隧道变形的影响，开挖步距控制为0.3m，由于冻土强度高，韧性好，普通手镐无法施工，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，风镐尖需做特殊处理。另外，在冻土中掘进，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。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。在掘进施工中根据揭露土体的加固效果，以

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及监控监测信息，及时调整开挖步距和支护强度，确保安全施工。在开挖过程中，还要及时对暴露的冻土墙进行保温。

6.2 支护方式

支护采用二次衬砌。第一次支护（初级支护）采用型钢支架加双层钢筋网，为C25喷射混凝土。第二次支护采用C30S10现浇钢筋混凝土。 6.2.1 初级支护

联络通道和泵站开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻土帷幕上，当冻土帷幕墙所承受的压力超过冻土强度时，冻土帷幕及冻结管会产生蠕变，为控制这种变形的发展，冻土开挖后就要及时对冻结壁进行及时的支护，所以联络通道的初级支护即作为维护地层稳定，确保施工安全的一项重要技术措施，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。

联络通道临时支护的结构形式，如图6-2所示。

加固土体木背板金属支撑圈喷射砼临时支护结构图图6—2 临时支护示意图

型钢支架为16工字钢加工而成，型钢支架的间排距与通道的开挖步距相对应为0.5m，为了控制支架间冻结壁的变形，减少冻结壁冷量损失，所有钢支撑架后用木背板密背，背板必须同冻结壁紧贴，尽量减少支护间隙，木背板不能松动，当支护间隙较大时，可增加背板厚度和木楔子，以提高支护效果。

喷射砼施工工艺：

临时支护中喷射砼是很关键的一个工序，为减少回弹量，提高喷射砼质量，拟采用湿喷工艺，其流程为：安装调试 注水、送风 搅拌并按配比上料 喷射。

注意事项为：上料保持连续；喷射机的工作压力控制在0.5~0.7Mpa；严格控制好喷射嘴与喷射面的距离与高度，喷嘴与受喷面要垂直，距离控制在0.8~1.0m的范围内；

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喷射顺序自下而上，先墙角后墙顶，避免死角；喷射砼材料：水泥为普通P.O42.5硅酸盐水泥，砂为中粗砂，石子采用坚固碎石，粒径小于15㎜；速凝剂为水泥用量5%；喷射砼配合比按根据经验暂定为水泥：中粗砂：碎石=1：2：1；具体配合比按试验确定。 6.2.2 永久支护

永久支护为结构设计中的钢筋砼结构，为减少砼施工接缝，联络通道开挖及初级支护完成后，一次进行连续浇筑。由于这种结构的特殊性，通道顶板内的砼浇筑较为困难，为提高砼施工质量，可采取分段浇筑的施工方式，必要时可采用喷浆机对浇筑空隙进行充填。上部结构施工完成以后，开挖集水井，集水井开挖到设计深度，首先对集水井底板进行封底浇筑，然后一次完成集水井的钢筋砼浇筑施工。

7 开挖与构筑施工 7.1 施工准备

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： 7.1.1 三通一平

1、供水，将水管接送至施工场地，水量为5m3/h。 2、供电， 50kw电量接送至施工场地。

3、道路，允许5～10t卡车进出施工场地，市内运输。 4、端头井提升系统利用现有行车。 7.1.2 隧道内工作平台搭设

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，然后在上面搭设中间工作平台，主要作为通道材料运输手推车换向之用，面积约为2m×3.5m=7m2。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18m，坡度以方便手推车运输为原则可以适当调整。在中间平台的另一侧搭设材料设备平台，为节省材料，平台面可低于中间平台0.3m，面积8m×4.5m=36m2。平台梁可用长4.5m，间距为2m的16#槽钢，直接搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。 7.1.3 初级支护金属支撑架

按设计进行初支钢架加工。喇叭口、通道内为拱形金属支撑架结构，φ22钢筋连接，环向间距为米，φ6钢筋网，网格间距200×200mm，双层网布臵。钢架之间用φ22钢筋连接，喷射混凝土采用C25，厚度25cm，保护层为外侧5cm，内侧4cm。

集水井支架形式上为为矩形，为16号工字钢加工而成，整个集水井为6榀支架，各支架之间用φ22钢筋连接，φ6钢筋网，网格间距200×200mm，双层网布臵。喷射混凝土采用C25，厚度25cm，保护层为外侧5cm，内侧4cm。

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7.1.4 金属管片接缝焊接

将联络通道口部的金属管片之间（欲拉开的管片除外）接缝采用满焊的方式将每条拼装缝焊接好，以提高其整体性。焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。 7.1.5 防护门安装

在开挖前安装好防护钢门，在发生涌泥、涌水等险情时及时关闭，以保证整个隧道的安全。

7.1.6 隧道型钢支架安装

开挖施工之前，需在通道开口处隧道中设臵简易预应力隧道支架，以减轻联络通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。简易预应力隧道支架形式见附图。每榀钢支架为组合结构，区间隧道左右线络通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2m，在联络通道两侧沿隧道方向对称布臵，两榀支架间用80×80等边角钢搭焊组合。架设时要有专人负责指挥，拼装时螺栓必须拧紧，每榀支架有八个支点，由六个32t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。高处千斤顶应系在主架上，防止脱落。要定期检查千斤顶压力情况，发现情况要及时处理。支架结构参见附图4。 7.1.7 通风排水系统

通风：采取用压入式通风系统，将风机和管路布臵好，把联络通道施工区段附近隧道内混浊气体排送到地表或送至空闲隧道的远端。

排水：从联络通道口到地铁车站区间布臵一条排水管路，水泵设在联络通道口附近，形成排水系统，以备联络通道端口处集水、开挖构筑中产生的出水或涌水排放之用。

7.2 施工措施

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，总体施工流程如下。 7.2.1 开管片

钢管片可以用千斤顶及手拉葫芦拉开。开管片时，准备2台32t千斤顶，5t和2t手拉葫芦各一个。两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根横梁同钢管片直接相连，通过顶推横梁向外推拉钢管片，千斤顶作为主拉拔管片用，5t手拉葫芦一端钩住欲拆管片，一端套挂在对面两榀支架之间架设的工字钢上，水平方向加力向外（隧道内）拉拔管片。2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上，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。在用千斤顶及5t葫芦拉拔期间要注意观察管片外移情况，并随时注意调整2t葫芦拉紧程度和方向。因管片锈蚀而拉出困难时，应用大锤锤振管片，减轻拔出拉力。

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待拉管片防坠手拉葫芦千斤顶25#槽钢手拉葫芦水平牵引手拉葫芦

开钢管片示意图 7.2.2 开挖构筑施工 7.2.2.1 土方开挖 土方开挖是按照前面提到施工工序进行。由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结壁承载能力大，因而开挖时（除喇叭口侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，开挖步距视土体加固情况，一般控制在0.5m。人工开挖的工具根据土体强度，可用风镐或手镐。由于通道中冻土温度较低，风镐中空气中的水凝结成冰屑经常积集在管子的接头或进风口处，堵塞管路。这就要采取措施，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，保证施工的顺利进行。开挖断面严格按照施工图进行，尽量避免超挖。喇叭口处考虑到断面较大，而且一端冻结管分布较为密集，另一端冻土强度相对较弱，该处采取分断面开挖，缩短支护时间。 7.2.2.2 初级支护

土方开挖过程中，要对暴露段的土体及时施加临时支护，它一方面对冻结壁起到保温和隔热的作用，另一方面能承受冻土压力和控制冻结壁的位移。初级支护采用型钢支架和木背板进行支护，型钢支架为封闭支护结构，为防止通道底板底鼓，支架加有底梁。

在开挖和初级支护过程中，布设通道收敛变形测点，及时掌握冻结壁位移发展速度，通过调整开挖步距和支护强度来控制冻结壁的位移量，确保施工安全和施工进度。 7.2.2.3 永久支护

结构永久支护根据施工设计图采用400mm厚C30S10钢筋砼结构。为安全起见，在通道砼结构浇筑完成后，再施工集水井。以下简要阐述结构砼浇筑施工工序。

1、止水带施工：喇叭口部位全部刷扩至设计尺寸，临时支护完成后，即可进行止水带施工。止水带用粘接剂沿着临时支护断面内侧直接粘贴到隧道管片上，粘接前必须对管片采用特殊溶剂进行清洗，止水带必须粘贴牢固，不得留有空隙。

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2、防水层施工：防水材料选用EVA板（带有二层土工布），防水层紧贴临时支护结构内侧，铺平之后，用射钉将其固定，靠近隧道侧，防水层同止水带相互搭接。

3、钢筋绑扎：钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎，钢筋搭接部分应调直理顺，绑扎牢固，搭接部分长度应符合设计要求，在结构砼与钢管片接触部位应按规定焊接锚筋，且纵筋与钢管片搭接处应采用T形焊接。

4、立模板：模板选用钢模，模板就位前，应在模板上均匀涂刷脱模剂，按结构特征顺序安装模板，并检查模板的垂直度、水平度、标高以及钢筋保护层的厚度。校正合格后，将模板固定。

5、浇灌混凝土：按照设计混凝土强度要求，将砼送入支好的模并用插入式振捣棒反复均匀振捣。每次用的混凝土用试模制成标准试块，用于检测混凝土强度及抗渗性。

7.3 施工平面布置

工人宿舍、库房、材料堆放场地和施工辅助设施利用区间隧道施工时的场地布臵。打钻和开挖施工分别在隧道内进行。冻结站布臵在隧道内，具体布臵见附图3。

7.4 开挖及支护质量要求

7.4.1 掘进

1通道净宽：中线两帮不小于设计尺寸，不大于设计尺寸100㎜； 2通道净高：腰线上下不小于设计尺寸，不大于设计尺寸100㎜。 7.4.2 架棚

1通道净宽：中线两帮不小于设计尺寸，不大于设计尺寸50㎜； 2通道净高：腰线上下不小于设计尺寸，不大于设计尺寸50㎜；

3支架架设不得掉斜，前倾后仰，支架构件要齐全，支架与冻土之间要用木背板背实。

7.4.3 钢筋

1钢筋焊接部分长度应符合设计要求，单面焊不少于10d，双面焊不小于5 d（d为钢筋直径）；

2受力钢筋之间绑扎接头应相互错开，从任一绑扎接头中心至搭接长度的1.3倍区段范围内，有绑扎接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总面积的百分率不超过25%； 3钢筋位臵允许偏差：受力钢筋排距±5㎜，钢筋弯曲点为±20㎜，水平钢筋间距±20㎜，受力钢筋保护层±3㎜。

7.4.4 砼浇灌

1砼表面密实，蜂窝、麻面不超过0.5%，深度不超过10㎜； 2衬砌厚度不小于设计，墙面平整度允许误差20㎜；

3砼厚度达到设计强度70%方可拆模，拆模后应洒水养护，养护时间不得少于7昼夜。

8 地层跟踪注浆及其它

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8.1 融沉控制

8.1.1 注浆孔布设

结构层和防水层间注浆，其布臵按约4m长度布臵一个注浆断面，每个注浆断面布臵4个孔，即顶板一个孔，两帮各一个孔，底板一个孔。临时支护外层地层注浆，其布臵旁通道按约2米长度布臵一个注浆断面，每个注浆断面布臵4个孔，即顶板一个孔，两帮各一个孔，底板一个孔；集水井内设5个注浆孔，四周各一个，底板一个。注浆管采用φ42mm的焊接管，顶端接带螺纹的管箍，并用丝堵封闭。内层注浆管，浇筑砼前将其绑扎在钢筋上，注浆管外口离模板约3㎜管口另一端离防水层2㎜。内外层注浆管都加焊止水钢板，内层注浆保证混凝土浇筑时留有的空隙，外层注浆是为了保证开挖时留有的空隙，以及冻结化冻时控制融沉作用。 8.1.2 注浆材料

为增加压浆的可注性，；单液水泥浆或1：1水泥—水玻璃浆液。 8.1.3 注浆设备

注浆选用BW250型变速注浆泵。 8.1.4 注浆时间

结构层施工完毕强度达到80%时即可进行冻结壁外围融沉注浆，这样能有效地保护因冻土的融化而损坏上部及周围的管线，减少隧道的下沉。 8.1.5 注浆压力

为防止隧道管片及旁通道结构受到影响，拟选用小压力、多注次的方式；注浆压力一般为0.2 MPa～0.5MPa。 8.1.6 注浆顺序

管片底部——喇叭口处——通道及集水井。每一注浆段中遵循先下部、后上部的原则，使加固的浆液逐渐向上扩展，避免死角，改善隧道和旁通道底部土体，提高充填效果。 8.1.7 注浆量

根据以往经验，融沉注浆总量一般为冻土体积的15%左右，具体情况根据监测情况确定。

8.1.8 注浆结束标准

注浆是否结束根据沉降监测反馈的信息和最大注浆压力控制；注浆结束后，要再注入双液浆封堵注浆管，并由人工修整管口与砌筑面一平，既保证结构强度，又美观、

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整齐。

8.1.9 补充注浆参数

补充注浆参数表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 参 数 名 称 加固范围 注浆孔布臵 注浆管长 止浆岩墙 注浆步距 浆液扩散半径 注浆速度 注浆终压 凝胶时间 水泥浆液配比 正常段 冻结范围内强加固、其它弱加固；管片外4m 冻融范围内利用预埋注浆孔，其它利用管片注浆孔 管片周边3m、冻融范围内同冻结孔 利用结构混凝土和管片结构 1.5m 冻融范围内1.5m，管片注浆孔2 m 10 l/min～35l/min 0.5 MPa～0.8MPa 30min～50min 水灰比0.8～1.5 8.2 防腐、钻孔补强等收尾工作

待旁通道钢筋混凝土浇筑完成后，要做好现场拆除和收尾工作。其工作量大，工序交叉多，工作要善始善终，精心组织，协调施工。

1浇筑完集水井砼结构层即可停冻，进行施工设备的拆除工作，并清理、整理现场，按要求跟踪注浆。

2冻结孔管补强：冻结站拆除，回收供液管，放出CaCl2盐水后，割去露出隧道管片的孔口管和冻结管，并在孔口管管口焊接δ8㎜厚的封口板封闭管口。

3待通道混凝土结构达到设计强度后，拆除隧道内的预应力支架，并再次对称拧紧特殊衬砌环内的所有连接螺栓。 4按设计要求安装防火门。 5按设计在集水井上方加装钢盖板。

6用砼浇筑钢管片内格栅，并将外露钢构件表面刷涂环氧沥青漆二度。

7整理、修整、清理旁通道施工现场，并用清水进行冲洗，通道内不得有泥浆、油污和上道工序留下的施工设备。

9 施工进度及配套计划 9.1 施工进度计划

施工进度安排见施工进度计划表。联络通道地层冻结和联络通道开挖与结构施工总工期约100天，

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表9—1 通道兼泵站施工进度计划

序号 1 2 3 4 5

施工工序 钻 孔 冷冻安装 积极冻结 维护冻结 开挖与构筑 天数 20 25 45 30 30 20 40 60 80 100 120 9.2 劳动力配备计划

劳动力配备计划见表9—2“劳动力配备计划表”。打钻工先进行施工准备。开钻后冻安工进场进行冻结系统安装。开冻后部分冻安工进行开挖施工准备。冻土帷幕交圈后掘进工进场进行开挖和构筑施工。开挖构筑留下15人进行地层跟踪注浆，拆除设备等。

表9—2 劳动力配备计划表

工 种 打钻工 冻安工 掘进工 机修工 合计 人 数 15 15 45 4 工 种 辅助工 技术人员 管理人员 电 工 91 人 数 4 3 3 2 9.3 设备与材料供应计划

地层冻结与开挖构筑施工的设备与材料用量分别见表9—3冻结施工主要设备及材料用量表。由于施工时间极短，要求前者在开钻前备齐，后者在开挖前备齐。

表9—3 冻结施工主要设备及材料用量表

编 号 一 1 2 3 4 5 6 7 8

项 目 主要设备 YSGF300II螺杆冷冻机组 IS150-125-200水泵 IS150-125-200C 真空泵（或抽氟机） 经纬仪 测温仪 KST-80RT冷却塔 MD-60钻机 24

单位 台 台 台 台 台 台 台 台 数量 2 2 2 1 1 1 2 1 备 注 一台备用 盐水泵 清水泵

9 二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 电焊机 主要材料 Ф89×8无缝钢管 Ф159×6 1.5”钢管 高压胶管 冷冻机油 氟里昂R22 氯化钙 逆止阀 丝堵 11”阀门 2台 t t t m Kg Kg T 只 只 只 只 只 m2 只 1 18 5 5 360 300 400 15 67 67 60 20 40 300 70 800m 耐压0.8Mpa N40 锥型丝扣 Ф91 5”阀门 8”阀门 保温材料 合金钻头 表9—6 开挖构筑施工主要设备及材料用量

编号 一 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 项 目 主要设备 0.4m3混凝土搅拌机 插入式振捣器 6m3空压机 2”水泵 电焊机 风机 风镐 2T绞车 双液注浆泵 圆盘锯 手推车 经纬仪 水准仪 单位 台 台 台 台 台 台 把 台 台 台 辆 台 台 数量 1 2 2 2 2 2 10 2 1 1 15 1 1 备注 购商品混凝土时不用 25

14 15 二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 手拉葫芦(5T,3T,2T,1.5T) 千斤顶(32T) 主要材料 525#水泥 中砂 石子(15～25mm) 10”槽钢5”槽钢 5”槽钢 16工字钢 方木(150×150) Φ6钢筋 Φ8钢筋 Φ12钢筋 Φ14钢筋 Φ16钢筋 Φ18钢筋 Φ20钢筋 Φ22钢筋 Φ25钢筋 EVA 无纺布（EVA） 板材(50mm) 个 个 t m3 m3 t t t m3 t t t t t t t t t ㎡ m3 各1 32 500 70 80 2 2 12 10 1 1 1 4 1 3 2 4 5 180 180 60 购商品混凝土时不用 购商品混凝土时不用 购商品混凝土时不用 10 工程监测

为了确保水平孔冻结暗挖隧道施工安全优质地按时完成，须对冻结系统、地层和支护结构进行必要的监测，使监测的资料得以及时反馈，指导施工，以便调整施工工艺并采取措施。

10.1 监测内容

10.1.1 水平孔施工监测内容 1钻孔长度； 2铺设冻结管长度； 3冻结管偏斜； 4冻结器密封性能；

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5供液管铺设长度； 10.1.2 冻结系统监测内容 1 冻结器去回路盐水温度； 2 冷却循环水进出水温度； 3 冷冻机吸排气温度； 4 盐水泵工作压力； 5 冷冻机吸排气压力； 6 制冷系统冷凝压力 ； 7 制冷系统汽化压力； 10.1.3 冻结帷幕监测内容 1冻结帷幕温度场；

2开挖后冻结帷幕暴露时间内冻结帷幕表面位移； 3开挖后冻结帷幕表面温度；

10.1.4 周围环境和隧道土体进行变行监测内容 1隧道变形监测； 2隧道的沉降位移监测；

3隧道的水平及垂直方向的收敛变形监测； 4地表沉降观测 5管线沉降观测

10.2 监控量测

10.2.1 冻结孔偏斜冻结器密封性能监测

水平冻结孔偏斜的监测使用水准仪，经纬仪结合灯光进行。冻结器密封性能的监测采用管内注水，试压泵加压的方法试漏，试漏程序及指标符合水平孔冻结器设计要求，每孔测量一次。 10.2.2 温度监测

盐水系统和冻结帷幕温度监测，使用测温仪。

制冷系统和冷却水循环以及冻结帷幕帮壁温度使用测温仪并结合精密水银温度计测量，监测频率每天1～3次，必要时每2小时一次。 10.2.3 压力监测

制冷系统和盐水系统的工作压力安装氨用压力表和通用压力表量测，制冷高压系统选用0～2.5Mpa压力表，中低系统选用0～1.6Mpa压力表，监测频率，每2小时一次。

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10.2.4 位移监测

隧道内各测点的位移监测，使用全站仪，开挖工作面帮壁位移量测使用收敛仪，钢尺、水准仪、经纬仪。

位移监测频率：隧道内每天一次；必要时，随时跟踪监测。 开挖工作面：每个循环一次，必要时，随时跟踪监测。 10.2.5 冻胀与融沉的监测

在已施工好的旁通道内测点使用水准仪、经纬仪进行监测，监测频率每天1-2次，必要时随时跟踪监测。

1测点布设

基准点布设：在旁通道50m以外的稳定区域分别布设水平位移检测基准点和两个垂直基准点（其中一个作为复合点）。

沉降点布设：在通道两侧50m范围内对隧道水平及垂直方向的收敛变形及施工影响范围内的隧道整体进行监测。沉降监测点布设在隧道底环片上，测点间距为2m，测点用道钉打入环片内牢固。

位移点布设：位移监测点布设在隧道两肩的环片上，测点间距为2m，测点用道钉打入环片内牢固。

隧道收敛监测点布设：监测点布设在上、下、左、右隧道壁上。用红漆做好标记。 监测点位图如下：

图10-1监测点位布置图

2仪器设备

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C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10

C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C1 C2 C3

SJ1 HJ1 HJ2 SJ2

LEICA NA2 型水准仪及附设 精度：±0.3mm/Km J2型经纬仪 精度：测角±2″ 特制直尺；长度5m 精度：±0.5mm 数据处理：台式电脑。 3测量方法

沉降监测从水准控制点出发按三等水准测量要求测量各监测点的高程，测量闭合差小于±0.5mm*N（N为测站数）。前后两次测量值之差为本次沉降变化量，测量值与初值之差为累计沉降变化量。

水平位移检测方法：将经纬仪安臵在基准点上，用视准直线法测量各测点到视准线的距离，以开工前两次测量的平均值作为起始初值，以后每次的测量值与之比较得到本次位移量和累积位移量。

隧道收敛检测方法：用收敛仪进行监测。 10.2.6 地表、管线沉降监测

在施工区上部地面布设地表沉降和管线沉降监测点，地表沉降点沿通道的中线，每隔3m布设一个纵向观测点，管线沉降点布设在通道施工影响区内，每5米一个。用全自动电子水准仪（NA2002）和铟钢水准尺测量其沉降变形。

地表、管线监测时间从开始施工冻结孔起，到冻结壁融化结束、监测地表变形基本稳定为止。测量频度视地表变化速度及可能对地面结构造成影响的严重程度确定，变形速度越快，施工影响越大，则监测时间间隔越短。

地表隆起、沉降用水准仪和水准标尺等仪器，采用水准测量方法监测，精度在±0.3mm左右。 10.2.7 监测频率

在冻结过程中，地表变形监测为每天1次。在开挖期间，对地表、管线变形监测点和旁通道、隧道变形监测点的监测频率为每天2次，衬砌结束后停止冻结解冻过程中，每天2～4次，直到完全解冻。遇到特殊情况（例如监测点达到报警值）时，可适当更改监测频率，必要时采用跟踪监测的方案（2小时/次）。。 10.2.8 监测数据的反馈

在冻结和解冻过程中，监测数据每天一报，并根据周边温度的变化进行对比分析，对冻胀和融降进行分析汇总。

根据经验，冻结与解冻过程，管片的总变形量控制在15mm，其分段控制标准按5mm、

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10mm两个等级进行控制，当大于5mm时，进行压浆纠正；当大于10mm时，则先行停工采取针对性的措施。 10.2.9 几点说明

1位移的监测工作在水平孔施工前，建立监测原始基准数据，水平孔施工时，开始第一天监测，直至冻结帷幕融化后。

2冻结系统及冻结帷幕的温度等指数监测，自冻结运转开始，直至冻结停冻。 3测温孔温度监测，在开冻前进行监测，开冻后每天测一次，30天后每两天测一 次。 4监测的各种数据及时反馈到项目部总工程师和生产技术部进行分析处理，以便指导施工，采取措施。

5监测技术依据为《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》；《城市测量规范》；《工程测量规范》。监测频率：地基加固期间1次/1天，养护期间1次/2天，开挖期间2次/1天，施工结束～稳定1次/5天，监测频率可根据监测数据变化情况作适当调整监测计划，旁通道施工前5天进场布设监测点；旁通道施工前3天测量各监测点的原始值；旁通道施工前1天提交各项监测的原始数据；旁通道施工开始，按方案进行常规监测。 10.2.10 报警值

1隧道沉降变化报警值以±10mm作为累计报警值，±3mm作为日变量报警值； 2隧道收敛累计报警值为±10mm，±3mm作为日变量报警值。

3管线沉降变化报警值以±8mm作为累计报警值，±3mm作为日变量报警值； 4地表沉降变化报警值以+10mm/-30 mm作为累计报警值，-5/+3mm作为日变量报警值； 10.2.11 盐水流量与盐水温度监测

在去、回路盐水干管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水温度。在去路盐水干管上安装流量计测量总盐水流量，测量冻结器回路的盐水流量。在关键冻结器口（靠近底部的三行冻结孔）设测温口，安装热电偶温度传感器测量盐水回路温度。冻结系统总流量在开冻时量测，其它温度与流量测量每班1次。 10.2.12 其它

在盐水箱中安装液面监测、报警装臵。另外，需要进行冻结制冷系统工况的常规监测。

10.3 冻土帷幕监测

10.3.1 温度监测

通过设测温孔检测冻土帷幕温度。测温孔布臵及结构见前述。每个测温孔设2～3个测点，分别布臵在靠近管片处和测温管中部。测量频度为每天1次。

温度量测用热电偶测温器，精度为0.5?。 10.3.2 未冻土空隙水压力监测

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通过在泄压管口安装压力表测量未冻土空隙水压力变化。测量频度为每天1次。

11 临时用电组织设计 11.1 冻结工程用电及电压等级

由于联络通道离工作井长度大约600米，在隧道内供电采用低压380V供电，以满足冻结钻孔施工、隧道内冻结系统供电及开挖构筑供电。开挖期间，配备400 KW发电机一台，作为停电时应急所用，以确保冷冻机正常运转，开挖顺利进行。

冻结加固工程用电设备均采用低压供电，电压等级0.4KV〃50Hz。三相五线制供电。见表11-1施工设备负荷统计表：

表11-1 施工用电负荷统计表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 用电设备名称 螺杆机组 盐水泵 清水泵 冷却塔 钻机、泥浆泵 空压机 喷浆机 其它 单位 1台 1台 1台 2台 各1台 2台 1台 设备功率（KW） 110 30～45 16 8 45 15 6 30 额定电流（A） 197.8 86.7 30 17 根据表格统计数据，冻结钻孔期间用电负荷小，冻结运转及开挖期间的总用电量计算总负荷，为（1+2+3+4+6+7+8）<250KW。即设计单个冻结站和联络通道结构施工用电为250KW。

11.2 供电线路安排

施工区域用电设备均为低压系统，采用电缆从箱式变配电间引至施工现场，系统

为：箱式变配电间 低压干线 现场总配电箱 支线 漏电保护开关电箱 用电设备 11.2.1 系统布置

见图11-1。详细冷冻站电器配电安装系统图见附图5。

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YC3×16+2×6漏电开关 100A45KW盐水泵YC3×10+2×5漏电开关 100A16KW清水泵变配电间双路供电1QS（600A）2 YC3×120+2×35QS（600A）YC3×4+2×2.5漏电开关 40A4KW冷却塔YC3×10+2×6漏电开关 100A备用YC3×50+2×15漏电保护400A110KW螺杆机组YC3×20+2×8漏电保护 100A空压机、喷浆机等

12QS QS 为自动空气开关图11-1 电路系统布臵图

11.2.2 供电线路安排

（1）在考虑线路电压损失较大的情况下，选用电压750/450V〃YC3×120＋2×35低压橡套电缆，长度约800 m。

（2）电缆在竖井垂直铺设，用支架固定，每隔2-3m安装支架一个，在隧道内采用挂钩铺设。并在电缆上挂上“有电危险”警告牌。

（3）现场照明采用漏电开关保护接零。

11.3 安全用电措施

（1）安全用电技术措施

①开关箱与各分配电箱必须设臵漏电保护。 ②配电箱需作重复接地。 ③电器设备选用正确的保护措施。

④电工人员需持证上岗，不得指派无电工操作证人员进行电气设备的安装、维护工作。非专业电气工作人员严禁乱动电气设备。

⑤临时使用的移动电气设备的绝缘必须良好，使用完毕要及时拆除。

⑥在装设照明、电焊机、电热装臵等单相负荷设备时，要尽量保持三相供电基本平衡。

⑦当需要停电工作时，必须在切断电源的开关上挂警示牌。

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（2）安全用电组织措施 ①建立安全检查，检测制度。

②认证作好值班记录，切实履行电工交接班制度。 ③建立电气设备维护制度。 ④建立用电安全责任制。 ⑤切实做到计划用电，节约用电。

⑥电气设备的安全用具及消防器材应完整，做到定期检查。 ⑦电气操作人员应认真执行各种规范。

11.4 施工现场临时用电安全常识

（1）现场所有电气设备和线路的绝缘必须良好，接头不准裸露；

（2）施工现场用电采用橡皮电缆线时，应架空敷设，不得拖地使用，以防人踩，车轧，有水作业时，要将电源电缆架起，以防浸水造成事故；

（3）现场的电动机械设备为确保运行安全，作业前必须按规定进行检查、试运转； （4）所有的电器设备必须安装漏电保护器，并安装在电器设备负荷线的首端； （5）在旁通道开挖期间，通道内应采用（行灯）照明，电压采用36V安全电压；严禁36V电线乱搭，乱挂。

11.5 规范标准

本临时用电施工组织设计遵循JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》，施工现场临时用电是指临时电力线路、安装的各种电气、配电箱、提供的机械设备动力电源和照明，施工完毕必须拆除。

12 环境保护措施

联络通道施工位于地下十多米处,为防止施工时对地面周边建筑、地下管线、民用及公共设施带来不良影响，必须制定严格的保护措施。

1、必须选用无污染、效率高、安装运输方便的螺杆冷冻机组作为制冷系统的主机。防止挥发性气体污染环境。

2、施工之前必须认真查清地面建筑、地下管线、民用及公共设施的具体情况，针对性制定具体保护措施。

3、施工过程中联络通道中心线的地面沉降和隆起量应控制在+20～-30mm以内。在联络通道轴线上，沿中心线每5m布臵一沉降测点。每一测量断面以轴线为中心，向两侧2m、4m、7m各布臵一沉降测点，共计7点。

4、联络通道施工全过程中沿联络通道两侧设立40沉降观察标志,每环设臵一个沉降点,设在拱底块的两肩上。测试频率为2次/周；施工结束后15天内对隧道范围及联络通道范围1次/周。

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5、随时向甲方及监理工程师汇报隧道沉降变形测量情况。

6、地表及隧道沉降控制：联络通道开挖构筑施工结束后，在冻土墙及结构外壁之间必然存在一定的间隙，这就为隧道及地表的移动提供了空间，为消除这种施工间隙，减少地面及隧道的沉降，在结构施工中预埋注浆管，在结构施工结束后，及时对这种施工间隙进行壁后注浆充填。

13 质量和安全保证措施 13.1 质量保证体系

1、思想上、组织上的高度重视是确保工程质量及工期按时完的重要保证，根据工程的重要性，成立以公司法人代表为总负责的质量管理机构，建立以项目部项目经理为组长的质量监督检查小组，每周至少两次对现场各分部分项工程的质量进行全面检查，项目部任命各分项工程质量负责人，每天对工地各施工班组进行质量检查。在施工过程中，必须严格按照有关设计图纸和设计文件施工，严格执行国家和行业规范、规程、质量标准及有关规定，按照本公司质量保证体系要求进行施工质量控制。并采用最新的冻结施工设备、技术，组织安全、文明施工。以达到施工安全、优质、快速、高效，争创全优工程。为了实现这一目标，根据本公司质量保证体系要求，建立行之有效的施工现场质量保证体系。

2、思想保证体系：采取劳动竞赛、技术评比、技术讲座、脱产轮训、上岗教育等多种方式对职工进行质量、安全的思想教育和技术教育，树立安全第一、质量第一、用户第一的思想，坚持贯彻本公司的质量方针与质量目标，坚持照章施工操作。对于特殊工种，进行专业培训考核，持证上岗。实际严明的奖惩制度，提高职工责任，杜绝事故隐患。据各分部工程需要，及时投入施工劳动力量，充分发挥和调动施工队伍的工作积极性，提高工效。

3、组织保证体系：实行项目经理负责制，责任到人，从项目经理、班组长到生产工人层层落实。并设立安全与质量管理小组，制定与监督实施有关安全与质量管理制度，收集合理化建议。建立统一的、权威的、完善的管理机构，协调和控制各分部工程的交叉平行施工，避免出现相互影响和窝工现象，确保总工期按计划进行。

4、过程保证体系：严格按照程序文件、作业指导书、工艺规程和工程管理制度组织施工。抓好施工组织设计会审，施工措施编制、审批、贯彻、材料与设备管理，工序控制，质量检验把关，工程计量等各个环节，及时收集整理施工资料和听取有关方面意见，发现问题，立即处理。各分项工程严格按照项目法要求施工，认真优化施工方案。确保在各种条件因素下的施工均能保质保量按时完成任务。

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质量安全管理小组 组长： 冻结孔施工 孔凡资 冻冻 结结 孔作 作业业班组 班组 副组长： 冻结施工陈亚林 设备保养武召栋 测量监控袁加文 支护施工郑邦合 设备检修班组 供电作业班组 掘进作业班组 综合作业班组 材料供应班组 支护施工班组 图13-1 质 量 管 理 机 构 图

5、检验保证体系：由项目经理组织职工对工程的安全、质量进行自检和互检。由公司安全与质检部门派人进行专门的安全、质量监督检查。为认真贯彻施工技术设计和业主及总承包商质量管理的方针，在项目部的直接领导下，建立由队长、技术人员、专职安全员、钻机机长、冷冻站站长及班长等人组成的安全管理网络，质量安全齐抓共管。开展以安全、质量为主题的劳动竞赛活动，增强职工的质量、安全意识，确保工程质量、安全目标的顺利实现。

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质 量 保证 体 系 思想保证 （） 经理部每月一次质量教育会 班组每周质检活动 组织保证 （） 项目部 副经理 质量管理条例、质量检验制度、操作规程 项目部 质检员 与经济收入挂钩的考制度保证 （） 进度考核制度：每月考核与工资奖金挂钩 质量技术措施计划 核制度、质量否决制度 岗位质检责任制 施工组织质量措施、质量技术交底 技术保证 （） 质 量 技 术 培 训 质 量 QC 小 组 资源保证 （） 质量宣传教育、质量评比及竞争活动 图13-2 质 量 保 证 体 系 图

13.2 施工安全保障措施

1、各分项工程施工建立健全各种安全责任规章制度。 2、各种机械设备设专人操作，持证上岗。 3、认真落实现场安全帽、安全网、安全带制度。

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