隧道工程冷冻加固施工方案

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隧道工程冷冻加固施工方案

清水管选型:Φ127×4.5焊管加工制作。

选用8m3清水箱3个。

新鲜水补充量:30m3/h

冻结管采用20#低碳钢Φ127×4.5无缝钢管,供液管选用Φ48×3.5钢管。管材均为近期出厂的首次用新管,管材进场后进行验收,合格后方可使用DB44/T 1345-2014 车载GPS北斗双模卫星定位导航终端设备可靠性试验方法.pdf,冷冻管连接使用扩孔箍焊接,并对焊缝进行着色探伤检测,对不合格的焊缝进行重新焊接并检测,成孔后应进行压力测试。

2.1.3钻孔技术要求

钻机就位后,应进行钻进找平,按照设计角度进行调整,并使钻机天轮、中轴、钻口“三点一线”,正式钻进前还需进行校合后方可开钻,钻进时,应按深度及地层情况的需要,及时增减钻铤,要求作到均匀、匀速钻进,严禁忽快忽慢,压力忽大忽小。

合理掌握转速、压力及冲洗量,加尺或更换钻头时,钻具应下到距孔底0.3~0.5m处扫孔,不准将钻具停在一个深度长期冲洗。停电时,应将钻具提至安全深度,停电超过2小时,应将钻具全部提出,对所有钻具应经常详细检查,弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用,终孔时应复核钻具全长,并冲孔将岩粉排净,再下管。

冻结管应进行地面配组,丈量全长,做好记录,下管时应清除管内异物,保持清洁,试压封口后,应及时将冻结管周围的空隙用土填实,防止泥浆串孔。

偏斜:冻结孔平均偏斜率不得大于5‰,冻结孔终孔间距不大于设计值0.8米,否则应予以补孔,冻结深度应满足设计要求,下管长度应不小于设计冻结孔深度。

测斜:冻结孔成孔后使用经纬仪利用灯光测斜法进行终孔测斜,即用端头带灯光的测斜管下放至冻结孔底部,在冻结孔上方用经纬仪观察并画出偏向及数值,利用三角函数计算出该孔的偏斜情况,并及时绘制冻结孔偏斜平面图。

钻场基础:鉴于本工程打钻工期短,为了保证钻孔质量,现场应铺设简易泥浆沟槽。

将成孔管内注水进行冻结管检漏试验,试验压力为0.8MPa,经试压30min压力下降不超过0.05MPa,再延续15min压力不变为合格。方法为冻结孔成孔下放冻结管后,在冻结管内注入清水,然后用盖板封死管口,用试压件连接冻结管与压力表,再用试压泵通过试压件往冻结管内加压至设计压力即可。对于压力测试不合格的冻结孔,能拔除的直接拔除然后重新钻进下管,对于不能拔除的下放Φ102X4.5的套管,然后对套管进行压力测试,套管与原冻结管之间空隙用清水填充;

2.1.5保证冻结效率技术措施

冷冻机油选用N46冷冻机油;

冷媒剂选用氯化钙溶液。

管路用法兰连接,盐水管路经试漏、清洗后用PEF保温板或棉絮保温,保温厚度为40mm,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,该处保温选用30mm厚PEF保温板。冷冻机组的蒸发器及低温管路用40mmPEF保温板保温,盐水箱用50mm厚的保温板或保温。

洞门混凝土破除后期,盾构机靠近洞门前,为了减小空气热量对洞门处冻结效果的不利影响,对于暴露的部分,可选用30mmPEF保温板对破除混凝土后暴露部分进行保温。

2.1.6盾构出洞的条件

冻结管分二次拔出,第一次为在盾构推进之前,将所有位于隧道推进范围内的冻结管拔离隧道顶部0.5m,然后再恢复冻结。第二次为盾构穿越冻结段后,将所有的冻结管全部拔出并用黄砂带水充填。

冻结管拔除利用人工局部解冻的方案进行实施,具体方法如下:利用热盐水在冻结器里循环,使冻结管周围的冻土融化达到50mm~80mm时,开始拔管。

2.1.8拔管后充填与冻胀融沉控制

冻结管拔除后,可用黄沙或水泥浆液充填拔除后留下的容隙,填满即可;

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀,一般含水丰富的粘性土层冻胀量较大。由于本工程采取开放式局部冻结模式,根据类似工程经验,冻胀对地连墙影响很小。施工过程中我们采取如下措施:

为了预防冻胀和融沉,设计选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量。

掌握和调整盐水温度和盐水流量,必要时可采取连续控温模式冻结,控制冻土发展量,以减少冻胀和融沉量。

利用盾构推进后洞门位置的管片注浆孔对冻结加固地层进行注浆,注浆选用BW250型变速注浆泵,注浆水灰比为1:0.8,为防止隧道管片受到影响,拟选用小压力、多注次的方式;注浆压力一般为0.2~0.5MPa。洞门位置沉降稳定后即可停止注浆。

2.1.9盾构出洞穿越冻结的协调作业

(1)等所有需拔除的冻结管全部拔离盾构推进区域后,盾构方可出洞,以防未及时拔出的冻结管受挤压变形,造成不能拔出。

(2)鉴于以往同类工程中有盾构机刀盘被冻住不能转动的事故,要求盾构在穿越冻结区时,不宜停留,在拼装管片时,每隔10~15分钟将刀盘转动3~5分钟,以防刀盘被冻住。

根据隧道盾构出洞冰冻法实测并结合该工程,群孔冻结内部冻土平均发展速度均为40mm/d以上,外部(向外)冻土平均发展速度为30mm/d。

冻结板块交圈时间为16天,冻土墙与连续墙完全胶结时间为29天。冻土墙达到设计厚度和强度可完全凿除洞门,冻结管拔到隧道顶部1米以上,恢复冻结,盾构可以出洞。盾构在穿过冻土区后停止冻结,最后拔除冻结管。

冻结造孔、设备安装时间为30天,自2012年10月30日起,至2012年11月29日止,此间段完成后具备开始冷冻条件,开始实施冷冻。积极冷冻时间为45天,自2012年11月30日起,至2013年1月13日止。冻结维持时间为45天,自2013年1月14日起,至2013年2月28日止。

洞门冷冻投入主要设备及如下人员:

按工程施工阶段投入劳动力情况

盾构出洞布置3个测温孔,如附图1中所示。

根据钻孔的偏斜情况确定测温孔的位置,目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况,以便综合采用相应控制措施,确保施工的安全。

1、冻结孔施工要求及措施

(1)认真按图纸要求施工钻场基础,确保钻场基础平整、稳固。

(2)造孔上部采用取芯钻进或冲击钻头钻进,下部使用牙轮钻头钻进。

(3)测温孔布置严格按照设计方案执行。测温管的下放及焊接严格按冻结孔的质量要求施工,并及时绘制偏斜平面图。

(4)钻进时,应按深度及地层情况的需要,及时增减钻铤,要求作到均匀、匀速钻进,严禁忽快忽慢,压力忽大忽小。

(5)合理掌握转速、压力及冲洗量,加尺或更换钻头时,钻具应下到距孔底0.3~0.5m处扫孔,不准将钻具停在一个深度长期冲压。停电时,应将钻具提至安全深度,停电超过2小时,应将钻具全部提出,对所有钻具应经常详细检查,弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用,终孔时应复核钻具全长,并洗孔,再下冻结管。

(6)冻结管应进行地面配组,丈量全长,做好记录,下管时应清除管内异物,保持清洁,试压封口后,应及时将冻结管周围的空隙用土填实,防止泥浆串孔。

(7)偏斜:冻结孔平均偏斜率不得大于5‰,冻结孔终孔间距不大于设计值,否则应予以补孔,冻结深度应满足设计要求,下管长度应不小于设计冻结孔深度。

(8)测斜:冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图。

(9)钻场基础:为了保证钻孔质量,在现场铺设简易钻场基础和挖泥浆沟槽,并用砂浆抹面。

2、冻结工程质量的主要措施

(1)选用先进的螺杆式冻结机组,具有如体积小、重量轻、运转平稳、易损件少、故障率低、效率高、单级压比大、能量无级调节等优点,非常适合在市政地铁工程中使用。

(2)严控冷冻站安装质量,提高制冷效率,确保盐水降温符合要求。冷冻站基础41m×9.5m范围内浇筑30cm厚C30混凝土,进、回盐水管路过路段开挖一道宽1m深0.5m的沟槽埋设,上部浇筑C30混凝土。

(3)冻结前,对所有冻结设备安排专人进行检修调试,保证运转期间的正常使用,并在现场配备常规零件,以备更换。

(4)在冻结过程中,监测各个支路的盐水温差情况,通过阀门相应地调节各支路的盐水流量,直到各支路的温差满足控制要求。

(5)加强冻结过程中对盐水箱液面的测量,一旦发现盐水泄漏,及时对现场所有盐水管路进行检查。

(6)经常检查洞门处有无漏水现象,如发现有流水现场,要及时进行封堵,防止流水影响冻结效果。

(7)冻结设备积极期间全部运转,破除洞门维护冻结期间一台运转,一台备用。

(8)为保证施工连续性,防止突然断电影响施工进度,配备一台500kw发电机提供应急用电。

3、破壁及盾构穿越冻结区的相关措施

通过探孔观测,判断冻土墙的冻结效果

在逐层破壁过程中,如发现有渗水点,要及时进行封堵,防止水土流失,影响冻土墙交圈;如未发现异常情况,可直接进入下一层破壁。

(2)盾构穿越冻结区的注意事项

冻土墙已进行了强制解冻,需冻结管拔到盾构推范围以外,包括测温孔,拔冻结管时,一定注意不得使用冻结管掉入孔内。

盾构在穿越冻结区时,宜每隔10~30分钟将刀盘转动3~5分钟,以防刀盘可能被冻住现象。

(1)施工现场严格按照文明标准化工地进行组织施工。

(2)现场人员佩戴规范整齐,材料码放合理有序。

(3)施工管理制度健全,严格执行。

(4)营造文明施工氛围,措施得力,效果明显,施工现场秩序良好,现场布局合理,无脏乱差现象。

(1)钻孔时,当钻杆接头连接不好,易发生掉在钻孔内,影响钻孔现象。

(2)钻孔时,当遇到较硬的物体(主要是连续墙混凝土坍塌),易发生卡钻无法钻进,钻杆提不上来,和钻孔偏斜过大现象。

(3)安装冻结管时,当冻结固定不好时,易发生冻结管掉入孔内。

(4)冻结过程中冻结管断裂。

(5)盾构出洞时,洞门口漏水。

4.2施工风险的应急措施

(1)每班对钻杆等钻具进行检查,杜绝不合格的钻杆的使用,连接时,一定要连接紧后再钻孔。在现场准备一套打捞器具,一旦发生掉钻杆事情,及时打捞。

(2)钻孔时,当遇到较硬的物体时,一定要轻压慢进,不得硬钻,同时分析原因,再进行钻进。当卡住时,要及时调整钻矩,控制力度不得过大。如果处理不掉就在旁边再行钻孔。

(3)冻结过程中冻结管断裂时,及时下放套管,再恢复冻结。拔管时如果冻结管断裂,可用胀管器或深层套丝机进行二次拔除。

(4)在洞门破壁期间,现场备有足够抢险物资,当发生渗漏水时,及时进行封堵,并积极冻结直至达到封水条件为止。槽壁破除后,盾构机及时靠上洞门后方可进行拔管,拔管后盾构机方可进行推进。

(3)警戒组立即疏散现场的作业人员,疏通现场施工便道,并保证在抢险过程中施工便道的畅通,以确保抢救人员、抢险车辆和应急物资能够顺利进入施工现场进行抢救,保证抢险救援工作的顺利、快速进行。

(4)紧急调运应急设备物资,用于应急救援。

(5)划定警戒区域,采取必要管制措施。警戒组负责抢险区域的警戒,防止非抢险人员进入危险区域。

(6)实施动态监控。加强抢险工作的现场监督,保证抢险过程的安全性,避免在抢险过程中出现不必要的人身伤害等意外事故。同时,在抢险过程中注意保护现场,因抢救人员、疏导交通等原因,需要移动现场物件时,应当做出标志,绘制现场简图并做出书面记录,妥善保存现场重要痕迹、物证,必要时对事故现场进行拍照记录,为事故调查提供有效依据。

(7)通知所有施工作业队,在需调用作业队的人员、物资和设备时,能够立即调用,各种设备物资能够立即投入抢险。

4.4应急救援设备、物资配备

砂袋、水泵、棉被、速凝水泥、防水布、砂子、石子、注浆泵、堵漏剂、泡沫条、海绵、相关工程机械(如吊车等)、井下与地面的通讯设备等。

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发生紧急情况时,由施工人员联系值班人员,值班人员向应急小组汇报,项目经理再向局指挥部及监理各方汇报如下所示:

某铁路电气化提速改造工程路堑抗滑桩施工组织设计_secret 附图1:冻结孔、冻结站平面布置图

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