联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计

无锡地铁1号线土建工程10标 三阳广场站～南禅寺站区间

联络通道施工方案

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中铁十九局集团有限公司

无锡地铁1号线土建工程10标项目经理部

二○一二年十二月

中铁十九局集团有限公司 三阳广场站～南禅寺站区间隧道联络通道冻结加固工程

目 录

1 工程概况 .............................................................................................................. - 1 - 1.1 工程概述 .................................................................................................... - 1 - 1.2 水文地质条件 ............................................................................................ - 1 - 1.3 地面建筑及地下管线 ................................................................................ - 1 - 1.4 地质特点及技术措施 ................................................................................ - 1 - 1.5 联络通道结构概况 .................................................................................... - 2 - 2 施工方案的选择 .................................................................................................. - 4 - 2.1 采用的设计规范及技术标准 .................................................................... - 4 - 2.2 设计基础资料 ............................................................................................ - 4 - 2.3 其它资料 .................................................................................................... - 4 - 2.4 施工方案设计的基本原则 ........................................................................ - 4 - 2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点........................................................ - 5 - 2.6 施工方案 .................................................................................................... - 5 - 3 冻结帷幕设计 ...................................................................................................... - 6 - 3.1 冻结帷幕 .................................................................................................... - 6 - 3.2 冻结孔 ........................................................................................................ - 8 - 3.3 测温孔及卸压孔 ........................................................................................ - 8 - 3.4 冻结主要设计参数 .................................................................................. - 13 - 4 制冷系统设计 .................................................................................................... - 14 - 4.1 冷冻机的选择 .......................................................................................... - 14 - 4.2 冻结系统辅助设备 .................................................................................. - 14 - 4.3 其它 .......................................................................................................... - 14 - 5 冻结施工 ............................................................................................................ - 15 - 5.1 施工准备 .................................................................................................. - 15 - 5.2 冻结孔施工 .............................................................................................. - 16 -

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5.3 施工总体布置 .......................................................................................... - 17 - 5.4 积极冻结 .................................................................................................. - 19 - 6 开挖与构筑 ........................................................................................................ - 21 - 6.1施工方案 ................................................................................................... - 21 - 6.2 施工准备 .................................................................................................. - 22 - 6.3 开挖 .......................................................................................................... - 24 - 6.4 施工方法 .................................................................................................. - 24 - 6.5 开挖及支护质量要求 .............................................................................. - 28 - 6.6 结构注浆 .................................................................................................. - 28 - 6.7 冻胀、融沉控制措施 .............................................................................. - 29 - 6.8 防腐、钻孔补强等收尾工作 .................................................................. - 31 - 7 信息化施工监测 ................................................................................................ - 32 - 7.1监测内容 ................................................................................................... - 32 - 7.2 监测方法、手段及说明 .......................................................................... - 33 - 8 冻结开挖施工进度及配套计划 ........................................................................ - 37 - 8.1施工进度计划 ........................................................................................... - 37 - 8.2 劳动力配备计划 ...................................................................................... - 38 - 8.3 设备与材料供应计划 .............................................................................. - 38 - 9 质量管理及环境保护措施 ................................................................................ - 41 - 9.1 质量、安全管理体系组织机构图 ................................................................ - 41 - 9.2 冻结孔施工质量技术措施 ...................................................................... - 43 - 9.3 冻结运转质量技术措施 .......................................................................... - 44 - 9.4 开挖构筑质量技术措施 .......................................................................... - 44 - 9.5 地面建筑、管线保护技术措施 .............................................................. - 45 - 9.6环境设施保护措施 ................................................................................... - 45 - 10 安全措施、文明施工及治安消防措施 .......................................................... - 47 - 10.1 安全及治安消防措施 ............................................................................ - 47 -

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10.2 文明施工措施 ........................................................................................ - 50 - 11 应急预案 .......................................................................................................... - 52 - 11.1 总则 ........................................................................................................ - 52 - 11.2 工程风险分析 ........................................................................................ - 52 - 11.3 冻结孔施工应急预案 ............................................................................ - 52 - 11.4 冻结施工应急预案 ................................................................................ - 53 - 11.5 开挖施工应急预案 ................................................................................ - 53 - 11.6 应急预案操作程序 ................................................................................ - 54 - 11.7 应急预案组织机构 ................................................................................ - 54 - 11.8 应急材料及设备 .................................................................................... - 55 - 12 施工用电设计与安装 ...................................................................................... - 56 - 12.1 概述 ........................................................................................................ - 56 - 12.2 用电负荷计算 ........................................................................................ - 56 - 12.3 供电线路 ................................................................................................ - 56 -

III

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1 工程概况

1.1 工程概述

无锡地铁1号线三阳广场～南禅寺站区间隧道自南长区人民路与中山路交汇处三阳广场起，沿中山路向南至南禅寺。三阳广场～南禅寺站区间隧道起讫里程为：YSK12+635.570～YSK13+396.329，总长为760.759米。该区间设联络通道1座，左线里程为ZSK13+32.094，右线里程为SK13+032.400。

本工程采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。管片内径：5500mm；管片外径：6200mm；管片厚度：350mm；管片宽度：1200mm。

1.2 水文地质条件

（1）地质条件

根据地质资料，三阳广场站～南禅寺站区间隧道联络通道从上至下依次为：①1素填土、③1黏土、③2粉质粘土夹粉土、③3-1粉质黏土、③3层粉土夹粉质粘土、⑥1-1层粉质粘土、⑥1层粘土。

联络通道顶板位于③3层粉土夹粉质粘土、⑥1-1层粉质粘土中，底板位于⑥1层粘土层中上部。由于联络通道位于3种不同土性地层，工程性能相差较大，施工设计时应考虑其过渡部位特征，以防联络通道产生不均匀沉降，同时还应考虑联络通道上部③3层粉土夹粉质粘土的渗水性对施工的影响。

（2）水文条件

三阳广场～南禅寺站区间影响工程施工的地下水主要是浅层孔隙微承压水及埋深较浅的承压水。

孔隙微承压含水层主要分布在为③3层粉土夹粉质粘土，该层土属富水性中等的有压含水层，且与场地河道存在一定的水力联系，地下水接受河水补给较充分。当地下工程施工时，在挖至③3层时将会产生管涌、冒砂等现象，引起坑壁坍塌。

1.3 地面建筑及地下管线

联络通道上方为中山路与学前街西路交汇处，联络通道右线隧道旁边为王兴记饭店，左线隧道侧为八佰伴新世纪大厦，距联络通道均约30m。

联络通道上方地下有一根直径为600mm 、埋深为2500mm的排水管。

1.4 地质特点及技术措施

由于联络通道下部所穿越土层含水量大，强度低，且上方为交通繁忙的道路，无地面施

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工条件，设计采用隧道内水平冻结加固土体、矿山暗挖法施工，以确保施工安全，同时减少对周围地面环境的影响。根据该位置工程地质及其他施工条件，施工中采取如下技术措施：

⑴ 打钻过程中严格按照打钻程序进行，切实做好孔口密封，防止漏砂、突水现象发生。充分考虑承压水的不利影响，制定打钻应急预案；

⑵ 粉土夹粉质粘土层对冻结孔偏斜影响较大，在冻结帷幕薄弱部位多布测温孔的方案，依据监测数据及时进行总结和分析，在开挖前，采取多打探孔验证冻结帷形成效果；

⑶ 为减少冻融产生的隧道及地面、周边环境的沉降，采取按需注浆措施。

1.5 联络通道结构概况

联络通道处左线、右线盾构隧道中心距12.4349m，联络通道所在位置的左线隧道中心标高为-12.109m，右线隧道中心标高为-12.074m，地面标高约为+3.200m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道构成(见图1-1)。

联络通道的水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为250mm，二次衬砌厚度为400mm的C35-P10模筑防水钢筋混凝土，通道的开挖轮廓高约为5.05m，宽约为3.8m，开挖区标高范围约为-9.709m~-214.789m。

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234112343.20 m

图1-1 联络通道结构设计图

联络通道详细结构以设计院设计施工图为准。

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2 施工方案的选择

2.1 采用的设计规范及技术标准

2.1.1 《煤矿井巷工程施工规范》 （GB50511-2010）。 2.1.2 《煤矿井巷工程质量验收规范》 （GB50213-2010）。 2.1.3 《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2010）。 2.1.4 《钢结构设计规范》 （GB50017-2012）。 2.1.5 《建筑结构荷载规范》 （GB50009-2012）。 2.1.6 《地基基础设计规范》 （GB50007-2011）。 2.1.7 《建筑抗震设计规范》 （GB50011-2010）。 2.1.8 《地铁设计规范》 （GB50157-2003）。

2.1.9 《旁通道冻结法技术规程》 （DG/TJ08－902－2006，J10851－2006）。

2.2 设计基础资料

2.2.1 《无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站～南禅寺站～永丰路站～太湖广场站区间岩土工程施工勘察报告》。

2.2.2 《无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站～南禅寺站区间盾构隧道联络通道结构设计图》。

2.2.3 《无锡地铁1号线土建工程10标三阳广场站～南禅寺站区间盾构隧道联络通道冻结加固设计图》。

2.3 其它资料

无锡地铁1号线土建工程10标相关文件。

2.4 施工方案设计的基本原则

采用冻结法加固土体安全可靠，适应该区工程地质和水文地质条件。本施工方案设计的基本原则是：

2.4.1水平孔冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求，加固土体的厚度和强度应达到设计要求。

2.4.2 水平孔冻结方案应符合现场实际条件，具有可操作性。 2.4.3 施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力。

2.4.4 施工方案中考虑相关公共设施的位置及其安全保障，满足城市环境保护及节能要求。

2.4.5 减小冻胀与融沉的危害，采取相应措施控制联络通道和管片变形在允许范围内。

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2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点

为控制冻结孔钻进、地层冻胀和融沉等对隧道及地面的影响，根据国内外最新研究成果和施工经验，提出以下冻结设计技术要点：

2.5.1在已贯通的隧道内钻冻结孔，根据联络通道的结构采用近水平成孔或斜孔，每个钻孔都设孔口管，并安装孔口密封装置，以防钻进时大量泥水涌出。

2.5.2冻土帷幕的厚度及强度应满足联络通道开挖的要求，尤其保证喇叭口处冻结帷幕的厚度，同时确保冻结帷幕与隧道管片的完全胶结。做好冻结和开挖的配合工作，并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。

2.5.3为减小冻胀对隧道的影响，采用小开孔距、较低盐水温度、较大盐水流量等措施，以加快冻结速度，并在适当部位布设卸压孔，在冻胀力达到一定值时进行手动卸压。 2.5.4通过测温孔和卸压孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。重点监测冻土帷幕与对面隧道管片的胶结情况。

2.5.5在联络通道底板、两侧、顶部混凝土中预埋注浆孔，必要时在隧道管片上钻注浆孔，以便注浆防止冻土融沉引起的地面沉降及隧道、联络通道的沉降变形。进行冻结地层温度监测、地层沉降变形的监测、隧道变形的监测，以指导联络通道的施工。

2.5.6 为减小冻融的不利影响，实施按需注浆的方案，以控制地面的不均匀沉降。

2.6 施工方案

根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻凿，布设水平孔、近水平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部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道外围土体冻结，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，其主要施工顺序为：

施工准备→冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统，盐水系统和检测系统) →进行隧道支撑→积极冻结→探孔试挖→拆钢管片→联络通道掘进与临时支护→联络通道永久支护→结构注浆→进行融沉注浆充填。

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；喇叭口的开挖为重要控制点；冻结温度检测、土体变形、压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。

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3 冻结帷幕设计

冻结帷幕设计主要有如下三个方面的内容：

3.1 冻结帷幕

3.1.1 冻土强度的设计指标为：单轴抗压3.6Mpa，抗折1.8 Mpa，抗剪1.37 Mpa（－10℃）。 3.1.2 积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中不得有集中水流。

3.1.3 在冻结帷幕附近隧道内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界处2m。保温层采用阻燃（或难燃）的软质塑料泡沫保温材料，厚度50mm。导热系数不大于0.04W/MK；塑料软板与管片之间用万能胶粘贴密实。

3.1.4 设计积极冻结时间为45天(积极冻结时间可根据实际冻结效果进行调整)。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结7天盐水温度降至－20℃以下；积极冻结15天盐水温度降至－24℃以下，去、回路盐水温差不大于2℃；开挖时盐水温度降至－28℃以下。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。每米冻结管（包括冷冻排管）的设计散热量不应小于100kcal/h。

3.1.5 开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交接面处温度不高于－5℃。其它部位设计冻结壁平均温度为－10℃。

3.1.6 当施工中地层及环境条件与原设计依据资料有重大变化时，应及时修改冻结帷幕设计。

3.1.7 冻结帷幕设计详见图3-1。

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