天津地铁翠阜新村站～沙柳路站联络通道冻结法施工工艺-论文网

天津地铁翠阜新村站～沙柳路站联络通道冻结法施工工艺
刘欣
摘要：本文以翠阜新村站～沙柳路站联络通道冻结法施工为例，重点阐述了联络通道冻结法的施工工艺。
关键词：联络通道冻结法冻土帷幕冻胀和融沉
引言
冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有多年的历史，目前，冻结法工艺被广泛应用于城市地铁工程施工中，根据地铁工程特点，冻结法多用于地铁联络通道、盾构洞门加固等工程部位。本文已天津地铁2号线翠阜新村站～沙柳路站联络通道冻结施工为例，重点阐述了冻结法施工关键工序的施工技术措施。
正文
一、工程概况
本隧道起于沙柳路站，止于翠阜新村站，联络通道位于333环，标高分别为左线-16.428，右线-16.433，隧道中心距为15.367m。。地面位置为卫国道昆仑桥处。本联络通道处于⑤1、⑥1粉质粘土⑥2粉土⑥3粉砂⑦1粉质粘土⑦2粉土，土质含水率大，易于冻结，土层相对较好，比一般联络通道相对风险较小。地面管线为路灯、煤气、上水管线，管线较少。
二、冻结施工
1、冻结孔施工
（1）冻结管、测温管和供液管规格
冻结管选用的ф89×8mm低碳无缝钢管，单根管材长度以1.5～2m为宜，采用对焊连接。对穿孔用ф89×8mm低碳无缝钢管，测温管材质同冻结管，供液管采用1.5”焊接钢管。
（2）夯管设备
选用H190型夯管机1台，6m3/min空压机1台，电机总功率为37kw。
（3）冻结孔开孔
管片上冻结孔开孔采用Φ120mm金刚石取芯钻。每个钻孔安装孔口管，孔口管用ф121×5mm无缝钢管加工，孔口管头部加工250mm长的鱼鳞扣，安装时在鱼鳞扣外面缠绕麻丝。钻进时，在孔口管尾端连接孔口密封装置。安装孔口管时管片要留100mm以上的保护层。如冻结孔位置为钢管片，则将孔口管直接焊接在钢管片上。冻结孔开孔采用二次开孔工艺。
（4）冻结管夯进与冻结器安装
1）按冻结孔设计方位要求固定夯管机导轨，调整夯管方向。
2）压紧孔口密封装置，打开孔口阀门，开始夯管。
3）冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。夯好冻结管后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力为0.8Mpa以上，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。对于上仰的冻结孔，可以安装供液管后再打压，或者适当延长稳压时间。
4）冻结管安装完毕后，截去露出隧道管片的孔口管，并用堵漏材料密封冻结管与孔口管的间隙。测温孔施工方法与冻结管相同。
2、冻结制冷系统安装
（1）冻结制冷设备选型与管路设计
1）选用最新型TBSJ055.1型水冷螺杆盐水低温机组2套，当盐水温度为-30℃，冷却水温度30℃时，每套机组的最大制冷量约为 109716kcal/h。每套冷冻机组电机总功率为112 kw。
2）选用200S42A盐水循环泵2台，流量198m3/h，扬程43m，每台电机功率45kw。
3）选用冷却水循环泵2台，每台流量100 m3/h，扬程20m，电机总功率22kw； DBNL3-50型冷却塔3台，电机总功率12kw。
4）在冷冻机进出水管上安装温度传感器，在去路盐水管路上安装压力、温度传感器和控制阀门。在盐水管出口安装流量计。在盐水箱安装液面传感器。
3、冻结站布置与设备安装
冻结站设在旁通道附近隧道内或者端头井附近车站内。站内设备主要包括配电柜、冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及清水池等。设备安装按设备使用说明书的要求进行。
4、溶解氯化钙和机组充氟加油
先在盐水箱内注入约1/4的清水，然后开泵循环并逐步加入固体氯化钙，直至盐水浓度达到设计要求。溶解氯化钙时要除去杂质。盐水箱内的盐水不能灌得太满，以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。
机组充氟和冷冻机加油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、隧道管片保温
在旁通道附近隧道管片内喷涂聚胺脂泡或挂聚苯乙烯泡沫板保温层，保温层厚度为50mm。保温范围为：旁通道周围6~8环管片，隧道环向为靠近旁通道的二分之一圆周。
三、积极冻结与维护冻结
1、积极冻结
设备安装完毕后进行调试和试运转。检查确认电路系统、冷却水循环系统、盐水循环系统运行参数正常后才开冷冻机。冷冻机先低负荷运转1~3h，观察运转是否异常。在试运转时，要观察能量、压力、温度和电机负荷等各状态参数，使机组在有关设备规程和运行要求的技术参数条件下运行。
冷冻站正常运转一周盐水温度降至-18℃以下，22天盐水温度降到设计最低盐水温度要求。开始冻结后，要巡回检查冻结器是否有断裂漏盐水的情况发生，一旦发现盐水漏失，立即关闭阀门。并根据盐水漏失情况采取补救措施。
在冻结过程中，每天检测去、回路干管盐水温度、冻结器回路盐水温度、盐水箱液位变化、冷却水温度，观察冻结器头部结霜是否有异常融化。在冻结运转初期，检测各冻结器的盐水流量，如发现检测流量小于设计要求，则应用控制阀门进行调节，或者加大盐水泵泵量，使其满足设计要求。
每天检测测温孔温度，并根据测温数据，分析冻土帷幕的扩展速度和厚度，预计冻土帷幕达到设计厚度时间。
2、开挖条件判定
旁通道开挖时应该具备以下条件：
（1）积极冻结时间达到设计值，并要求盐水温度达到设计最低盐水温度。
（2）根据测温孔测温结果计算，冻土帷幕温度和厚度达到设计值并写出分析报告。
（3）泄压孔压力上涨超过7天，或打开泄压孔阀门后不再流水。
（4）打开泄压孔确认无泥水涌出。
（5）已安装防护门，确认防护门启闭功能正常，接好供气管道。
（6）完成隧道支撑加固。
（7）准备好水泥、水玻璃等应急材料与设备。
（8）做好开挖准备工作。
（9）做好设备维护、保养工作，保证设备能正常运行。
(10) 应急预案已上报总包、监理和业主。
3、维护冻结
从开挖到施工结构层前，盐水温度要保持不高于-28℃，去回路温差不大于2℃。
维护冻结过程中，要与积极冻结时一样进行冻结施工监测，确保冻结系统运转正常，及时分析冻土帷幕的温度变化。
在开挖过程中，每天监测暴露冻土帷幕的表面温度和位移量，如发现局部冻土帷幕温度较高、变形较大，可用串接管道泵的方法加大对应位置的冻结孔流量。开挖期间，不允许提高盐水温度和减小盐水流量。
4、停止冻结
浇筑完集水井混凝土内衬后即可停止冻结，割除冻结管，并对冻结管进行充填和防渗处理；结构层养护７天进行充填注浆。
结束语
在城市地铁建设施工中冻结法工艺目前已广泛应用，冻结法具有安全可靠、效果稳定的优点，因此在地铁联络通道、盾构进出洞加固等深度大，施工风险高的部位采用较多。但冻结法施工较其他工法也存在工艺复杂，施工成本高等特点，尤其是冻结法的施工工艺较为繁杂，施工材料、设备较多，对于施工人员素质要求较高。