天津地鐵翠阜新村站～沙柳路站聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工工藝
劉欣
摘要：本文以翠阜新村站～沙柳路站聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工為例，重點(diǎn)闡述了聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法的施工工藝。
關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道 凍結(jié)法 凍土帷幕 凍脹和融沉
引言
凍結(jié)法施工技術(shù)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)和煤礦建設(shè)中，已有多年的歷史，目前，凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于城市地鐵工程施工中，根據(jù)地鐵工程特點(diǎn)，凍結(jié)法多用于地鐵聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)洞門(mén)加固等工程部位。本文已天津地鐵2號(hào)線翠阜新村站～沙柳路站聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工為例，重點(diǎn)闡述了凍結(jié)法施工關(guān)鍵工序的施工技術(shù)措施。
正文
一、工程概況
本隧道起于沙柳路站，止于翠阜新村站，聯(lián)絡(luò)通道位于333環(huán)，標(biāo)高分別為左線-16.428，右線-16.433，隧道中心距為15.367m。。地面位置為衛(wèi)國(guó)道昆侖橋處。本聯(lián)絡(luò)通道處于⑤1、⑥1粉質(zhì)粘土⑥2粉土⑥3粉砂⑦1粉質(zhì)粘土⑦2粉土，土質(zhì)含水率大，易于凍結(jié)，土層相對(duì)較好，比一般聯(lián)絡(luò)通道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較小。地面管線為路燈、煤氣、上水管線，管線較少。
二、凍結(jié)施工
1、 凍結(jié)孔施工
（1）凍結(jié)管、測(cè)溫管和供液管規(guī)格
凍結(jié)管選用的ф89×8mm低碳無(wú)縫鋼管，單根管材長(zhǎng)度以1.5～2m為宜，采用對(duì)焊連接。對(duì)穿孔用ф89×8mm低碳無(wú)縫鋼管，測(cè)溫管材質(zhì)同凍結(jié)管，供液管采用1.5”焊接鋼管。
（2）夯管設(shè)備
選用H190型夯管機(jī)1臺(tái)，6m3/min空壓機(jī)1臺(tái)，電機(jī)總功率為37kw。
（3）凍結(jié)孔開(kāi)孔
管片上凍結(jié)孔開(kāi)孔采用Φ120mm金剛石取芯鉆。每個(gè)鉆孔安裝孔口管，孔口管用ф121×5mm無(wú)縫鋼管加工，孔口管頭部加工250mm長(zhǎng)的魚(yú)鱗扣，安裝時(shí)在魚(yú)鱗扣外面纏繞麻絲。鉆進(jìn)時(shí)，在孔口管尾端連接孔口密封裝置。安裝孔口管時(shí)管片要留100mm以上的保護(hù)層。如凍結(jié)孔位置為鋼管片，則將孔口管直接焊接在鋼管片上。凍結(jié)孔開(kāi)孔采用二次開(kāi)孔工藝。
（4）凍結(jié)管夯進(jìn)與凍結(jié)器安裝
1）按凍結(jié)孔設(shè)計(jì)方位要求固定夯管機(jī)導(dǎo)軌，調(diào)整夯管方向。
2）壓緊孔口密封裝置，打開(kāi)孔口閥門(mén)，開(kāi)始夯管。
3）凍結(jié)管下入孔內(nèi)前要先配管，保證凍結(jié)管同心度。夯好凍結(jié)管后，用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)斜，然后復(fù)測(cè)凍結(jié)孔深度，并進(jìn)行打壓試漏。凍結(jié)孔試漏壓力為0.8Mpa以上，穩(wěn)定30分鐘壓力無(wú)變化者為試壓合格。對(duì)于上仰的凍結(jié)孔，可以安裝供液管后再打壓，或者適當(dāng)延長(zhǎng)穩(wěn)壓時(shí)間。
4）凍結(jié)管安裝完畢后，截去露出隧道管片的孔口管，并用堵漏材料密封凍結(jié)管與孔口管的間隙。測(cè)溫孔施工方法與凍結(jié)管相同。
2、凍結(jié)制冷系統(tǒng)安裝
（1）凍結(jié)制冷設(shè)備選型與管路設(shè)計(jì)
1）選用最新型TBSJ055.1型水冷螺桿鹽水低溫機(jī)組2套，當(dāng)鹽水溫度為-30℃，冷卻水溫度30℃時(shí)，每套機(jī)組的最大制冷量約為 109716kcal/h。每套冷凍機(jī)組電機(jī)總功率為112 kw。
2）選用200S42A鹽水循環(huán)泵2臺(tái)，流量198m3/h，揚(yáng)程43m，每臺(tái)電機(jī)功率45kw。
3）選用冷卻水循環(huán)泵2臺(tái)，每臺(tái)流量100 m3/h，揚(yáng)程20m，電機(jī)總功率22kw； DBNL3-50型冷卻塔3臺(tái)，電機(jī)總功率12kw。
4）在冷凍機(jī)進(jìn)出水管上安裝溫度傳感器，在去路鹽水管路上安裝壓力、溫度傳感器和控制閥門(mén)。在鹽水管出口安裝流量計(jì)。在鹽水箱安裝液面?zhèn)鞲衅鳌?br /> 3、凍結(jié)站布置與設(shè)備安裝
凍結(jié)站設(shè)在旁通道附近隧道內(nèi)或者端頭井附近車站內(nèi)。站內(nèi)設(shè)備主要包括配電柜、冷凍機(jī)組、鹽水箱、鹽水泵、清水泵、冷卻塔及清水池等。設(shè)備安裝按設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行。
4、溶解氯化鈣和機(jī)組充氟加油
先在鹽水箱內(nèi)注入約1/4的清水，然后開(kāi)泵循環(huán)并逐步加入固體氯化鈣，直至鹽水濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。溶解氯化鈣時(shí)要除去雜質(zhì)。鹽水箱內(nèi)的鹽水不能灌得太滿，以免高于鹽水箱口的凍結(jié)管鹽水回流時(shí)溢出鹽水箱。
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。首先進(jìn)行制冷系統(tǒng)的檢漏和氮?dú)鉀_洗，在確保系統(tǒng)無(wú)滲漏后，再充氟加油。
5、 隧道管片保溫
在旁通道附近隧道管片內(nèi)噴涂聚胺脂泡或掛聚苯乙烯泡沫板保溫層，保溫層厚度為50mm。保溫范圍為：旁通道周圍6~8環(huán)管片，隧道環(huán)向?yàn)榭拷�旁通道的二分之一圓周。
三、積極凍結(jié)與維護(hù)凍結(jié)
1、積極凍結(jié)
設(shè)備安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)。檢查確認(rèn)電路系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)正常后才開(kāi)冷凍機(jī)。冷凍機(jī)先低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)1~3h，觀察運(yùn)轉(zhuǎn)是否異常。在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要觀察能量、壓力、溫度和電機(jī)負(fù)荷等各狀態(tài)參數(shù)，使機(jī)組在有關(guān)設(shè)備規(guī)程和運(yùn)行要求的技術(shù)參數(shù)條件下運(yùn)行。
冷凍站正常運(yùn)轉(zhuǎn)一周鹽水溫度降至-18℃以下，22天鹽水溫度降到設(shè)計(jì)最低鹽水溫度要求。開(kāi)始凍結(jié)后，要巡回檢查凍結(jié)器是否有斷裂漏鹽水的情況發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)鹽水漏失，立即關(guān)閉閥門(mén)。并根據(jù)鹽水漏失情況采取補(bǔ)救措施。
在凍結(jié)過(guò)程中，每天檢測(cè)去、回路干管鹽水溫度、凍結(jié)器回路鹽水溫度、鹽水箱液位變化、冷卻水溫度，觀察凍結(jié)器頭部結(jié)霜是否有異常融化。在凍結(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)初期，檢測(cè)各凍結(jié)器的鹽水流量，如發(fā)現(xiàn)檢測(cè)流量小于設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)用控制閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者加大鹽水泵泵量，使其滿足設(shè)計(jì)要求。
每天檢測(cè)測(cè)溫孔溫度，并根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，分析凍土帷幕的擴(kuò)展速度和厚度，預(yù)計(jì)凍土帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)間。
2、開(kāi)挖條件判定
旁通道開(kāi)挖時(shí)應(yīng)該具備以下條件：
（1）積極凍結(jié)時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)值，并要求鹽水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)最低鹽水溫度。
（2）根據(jù)測(cè)溫孔測(cè)溫結(jié)果計(jì)算，凍土帷幕溫度和厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值并寫(xiě)出分析報(bào)告。
（3）泄壓孔壓力上漲超過(guò)7天，或打開(kāi)泄壓孔閥門(mén)后不再流水。
（4）打開(kāi)泄壓孔確認(rèn)無(wú)泥水涌出。
（5）已安裝防護(hù)門(mén)，確認(rèn)防護(hù)門(mén)啟閉功能正常，接好供氣管道。
（6）完成隧道支撐加固。
（7）準(zhǔn)備好水泥、水玻璃等應(yīng)急材料與設(shè)備。
（8）做好開(kāi)挖準(zhǔn)備工作。
（9）做好設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)工作，保證設(shè)備能正常運(yùn)行。
(10) 應(yīng)急預(yù)案已上報(bào)總包、監(jiān)理和業(yè)主。
3、維護(hù)凍結(jié)
從開(kāi)挖到施工結(jié)構(gòu)層前，鹽水溫度要保持不高于-28℃，去回路溫差不大于2℃。
維護(hù)凍結(jié)過(guò)程中，要與積極凍結(jié)時(shí)一樣進(jìn)行凍結(jié)施工監(jiān)測(cè)，確保凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，及時(shí)分析凍土帷幕的溫度變化。
在開(kāi)挖過(guò)程中，每天監(jiān)測(cè)暴露凍土帷幕的表面溫度和位移量，如發(fā)現(xiàn)局部?jī)鐾玲∧粶囟容^高、變形較大，可用串接管道泵的方法加大對(duì)應(yīng)位置的凍結(jié)孔流量。開(kāi)挖期間，不允許提高鹽水溫度和減小鹽水流量。
4、停止凍結(jié)
澆筑完集水井混凝土內(nèi)襯后即可停止凍結(jié)，割除凍結(jié)管，并對(duì)凍結(jié)管進(jìn)行充填和防滲處理；結(jié)構(gòu)層養(yǎng)護(hù)７天進(jìn)行充填注漿。
結(jié)束語(yǔ)
在城市地鐵建設(shè)施工中凍結(jié)法工藝目前已廣泛應(yīng)用，凍結(jié)法具有安全可靠、效果穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，因此在地鐵聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)進(jìn)出洞加固等深度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高的部位采用較多。但凍結(jié)法施工較其他工法也存在工藝復(fù)雜，施工成本高等特點(diǎn)，尤其是凍結(jié)法的施工工藝較為繁雜，施工材料、設(shè)備較多，對(duì)于施工人員素質(zhì)要求較高。

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