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，凍結(jié)法多用于地鐵聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)洞門加固等工程部位。本文已天津地鐵2號線翠阜新村站～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)，土層相對較好，比一般聯(lián)絡(luò)通道相對風(fēng)險較小。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、測溫管和供液管規(guī)格
凍結(jié)管選用的ф89×8mm低碳無縫鋼管，單根管材長度以1.5～2m為宜，采用對焊連接。對穿孔用ф89×8mm低碳無縫鋼管，測溫管材質(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1臺，6m3/min空壓機1臺，電機總功率為37kw。
（3）凍結(jié)孔開孔
管片上凍結(jié)孔開孔采用Φ120mm金剛石取芯鉆。每個鉆孔安裝孔口管，孔口管用ф121×5mm無縫鋼管加工，孔口管頭部加工250mm長的魚鱗扣，安裝時在魚鱗扣外面纏繞麻絲。鉆進時，在孔口管尾端連接孔口密封裝置。安裝孔口管時管片要留100mm以上的保護層。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)孔開孔采用二次開孔工藝。
（4）凍結(jié)管夯進與凍結(jié)器安裝
1）按凍結(jié)孔設(shè)計方位要求固定夯管機導(dǎo)軌，調(diào)整夯管方向。
2）壓緊孔口密封裝置，打開孔口閥門，開始夯管。
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，用測斜儀進行測斜，然后復(fù)測凍結(jié)孔深度，并進行打壓試漏。凍結(jié)孔試漏壓力為0.8Mpa以上，穩(wěn)定30分鐘壓力無變化者為試壓合格。對于上仰的凍結(jié)孔，可以安裝供液管后再打壓，或者適當(dāng)延長穩(wěn)壓時間。
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
1）選用最新型TBSJ055.1型水冷螺桿鹽水低溫機組2套，當(dāng)鹽水溫度為-30℃，冷卻水溫度30℃時，每套機組的最大制冷量約為 109716kcal/h。每套冷凍機組電機總功率為112 kw。
2）選用200S42A鹽水循環(huán)泵2臺，流量198m3/h，揚程43m，每臺電機功率45kw。
3）選用冷卻水循環(huán)泵2臺，每臺流量100 m3/h，揚程20m，電機總功率22kw； DBNL3-50型冷卻塔3臺，電機總功率12kw。
4）在冷凍機進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。在鹽水管出口安裝流量計。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)備使用說明書的要求進行。
4、溶解氯化鈣和機組充氟加油
先在鹽水箱內(nèi)注入約1/4的清水，然后開泵循環(huán)并逐步加入固體氯化鈣，直至鹽水濃度達到設(shè)計要求。溶解氯化鈣時要除去雜質(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)管鹽水回流時溢出鹽水箱。
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)的檢漏和氮氣沖洗，在確保系統(tǒng)無滲漏后，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)向為靠近旁通道的二分之一圓周。
三、積極凍結(jié)與維護凍結(jié)
1、積極凍結(jié)
設(shè)備安裝完畢后進行調(diào)試和試運轉(zhuǎn)。檢查確認電路系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)運行參數(shù)正常后才開冷凍機。冷凍機先低負荷運轉(zhuǎn)1~3h，觀察運轉(zhuǎn)是否異常。在試運轉(zhuǎn)時，要觀察能量、壓力、溫度和電機負荷等各狀態(tài)參數(shù)，使機組在有關(guān)設(shè)備規(guī)程和運行要求的技術(shù)參數(shù)條件下運行。
冷凍站正常運轉(zhuǎn)一周鹽水溫度降至-18℃以下，22天鹽水溫度降到設(shè)計最低鹽水溫度要求。開始凍結(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。并根據(jù)鹽水漏失情況采取補救措施。
在凍結(jié)過程中，每天檢測去、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)運轉(zhuǎn)初期，檢測各凍結(jié)器的鹽水流量，如發(fā)現(xiàn)檢測流量小于設(shè)計要求，則應(yīng)用控制閥門進行調(diào)節(jié)，或者加大鹽水泵泵量，使其滿足設(shè)計要求。
每天檢測測溫孔溫度，并根據(jù)測溫數(shù)據(jù)，分析凍土帷幕的擴展速度和厚度，預(yù)計凍土帷幕達到設(shè)計厚度時間。
2、開挖條件判定
旁通道開挖時應(yīng)該具備以下條件：
（1）積極凍結(jié)時間達到設(shè)計值，并要求鹽水溫度達到設(shè)計最低鹽水溫度。
（2）根據(jù)測溫孔測溫結(jié)果計算，凍土帷幕溫度和厚度達到設(shè)計值并寫出分析報告。
（3）泄壓孔壓力上漲超過7天，或打開泄壓孔閥門后不再流水。
（4）打開泄壓孔確認無泥水涌出。
（5）已安裝防護門，確認防護門啟閉功能正常，接好供氣管道。
（6）完成隧道支撐加固。
（7）準備好水泥、水玻璃等應(yīng)急材料與設(shè)備。
（8）做好開挖準備工作。
（9）做好設(shè)備維護、保養(yǎng)工作，保證設(shè)備能正常運行。
(10) 應(yīng)急預(yù)案已上報總包、監(jiān)理和業(yè)主。
3、維護凍結(jié)
從開挖到施工結(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℃。
維護凍結(jié)過程中，要與積極凍結(jié)時一樣進行凍結(jié)施工監(jiān)測，確保凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，及時分析凍土帷幕的溫度變化。
在開挖過程中，每天監(jiān)測暴露凍土帷幕的表面溫度和位移量，如發(fā)現(xiàn)局部凍土帷幕溫度較高、變形較大，可用串接管道泵的方法加大對應(yīng)位置的凍結(jié)孔流量。開挖期間，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，并對凍結(jié)管進行充填和防滲處理；結(jié)構(gòu)層養(yǎng)護７天進行充填注漿。
結(jié)束語
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，因此在地鐵聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)進出洞加固等深度大，施工風(fēng)險高的部位采用較多。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，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，對于施工人員素質(zhì)要求較高。

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