1、一、前言二、特點(diǎn)三、使用范圍四、工藝原理五、工藝流程六、施工操作要點(diǎn)七、機(jī)具設(shè)備八、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)九、勞動(dòng)力組織十、平安環(huán)境保護(hù)十一、效益分析 十二、工程實(shí)例凍結(jié)法施工工法一、前言作為一種成熟的施工方法,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100多年的歷史,我國(guó)采用凍結(jié)法施工技術(shù)至今也已有40多年的歷史,主要用于煤礦井筒開挖施工,其中凍結(jié)最大深度達(dá)435m凍結(jié)表土層最大厚度達(dá)375m自1992年起,凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于 XX北京、深圳、南京等城市地鐵 工程施工中.XX集團(tuán)在XX地鐵M8線田標(biāo)段XX站XX中路站區(qū)間隧道旁通道工 程施工中,采用了凍結(jié)法加固的施工方法,通過對(duì)施

2、工工藝的歸納總結(jié),以及參考 有關(guān)施工技術(shù)資料,形本錢工法.二、特點(diǎn)凍結(jié)法適用于各類地層尤其適合在城市地下管線密布施工條件困難地段的 施工,經(jīng)過多年來國(guó)內(nèi)外施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)凍結(jié)法施工有以下特點(diǎn)：1、可有效隔絕地下水,其抗?jié)B透性能是其它任何方法不能相比的,對(duì)于含水量大于10%勺任何含水、松散,不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工技術(shù)；2、凍土帷幕的形狀和強(qiáng)度可視施工現(xiàn)場(chǎng)條件,地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整, 凍土強(qiáng)度可達(dá)5-10Mpa,能有效提升工效；3、凍結(jié)法是一種環(huán)保型工法,對(duì)周圍環(huán)境無污染,無異物進(jìn)入土壤,噪音 小,凍結(jié)結(jié)束后,凍土墻融化,不影響建筑物周圍地下結(jié)構(gòu)；4、凍結(jié)施工用于樁基施工或其它工藝平行作

3、業(yè),能有效縮短施工工期.三、使用范圍凍結(jié)法適用于各類地層,主要用于煤礦井筒開挖施工.目前在地鐵盾構(gòu)隧道 掘進(jìn)施工、雙線區(qū)間隧道旁通道和泵房井施工、 頂管進(jìn)出洞施工、地下工程堵漏 搶救施工等方面也得到了廣泛的應(yīng)用.四、工藝原理凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù),使地層中的水結(jié)冰,將松散含水巖土變成凍土, 增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性,隔絕地下水,以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下,進(jìn)行地下工程掘砌 作業(yè).它是土層的物理加固方法,是一種臨時(shí)加固技術(shù),當(dāng)工程需要時(shí)凍土可具 有巖石般的強(qiáng)度,如不需要加固強(qiáng)度時(shí),又可采取強(qiáng)制解凍技術(shù)使其融化.五、工藝流程凍結(jié)法施工工藝流程圖凍結(jié)系統(tǒng)調(diào)試施工前的準(zhǔn)備工作進(jìn)場(chǎng)、加工件組織凍結(jié)系統(tǒng)局部安裝積極

4、凍結(jié)凍結(jié)測(cè)溫監(jiān)測(cè)開挖維護(hù)凍結(jié)結(jié)構(gòu)施工結(jié)構(gòu)完成工程監(jiān)測(cè)凍土融化六、施工操作要點(diǎn)施工時(shí),應(yīng)不斷對(duì)每個(gè)施工工序進(jìn)行治理.限制凍結(jié)孔施工、凍結(jié)管安裝、 凍結(jié)站安裝、凍結(jié)過程檢測(cè)的質(zhì)量.1、凍結(jié)孔施工1.1 開孔間距誤差限制在± 20mno在打鉆設(shè)備就位前,用儀器精確確定?1 孔孔位,以提升定位精度.1.2 準(zhǔn)確丈量鉆桿尺寸,限制鉆進(jìn)深度.1.3 按要求鉆進(jìn)、用燈光測(cè)斜,偏斜過大那么進(jìn)行糾偏.鉆進(jìn) 3m時(shí),測(cè)斜一 次,如果偏斜不符合設(shè)計(jì)要求,立即采取調(diào)整鉆孔角度及鉆進(jìn)參數(shù)等舉措進(jìn)行糾 偏,如果鉆孔仍然超出設(shè)計(jì)規(guī)定,那么進(jìn)行補(bǔ)孔.2、凍結(jié)管試漏與安裝2.1 選擇小63x 4mm無縫鋼管,在斷管中

5、下套管,恢復(fù)鹽水循環(huán).2.2 凍結(jié)管含測(cè)溫管采用絲扣聯(lián)接加焊接.管子端部采用底蓋板和底錐密 封.凍結(jié)管安裝完,進(jìn)行水壓試漏,初壓力 0.8MPa,經(jīng)30分鐘觀察,降壓 <0. 05MPa再延長(zhǎng)15分鐘壓力不降為合格,否就近重新鉆孔下管.2.3 冷凍站安裝完成后要按?礦山井巷工程施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?要求進(jìn)行試漏 和抽真空,保證安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求.3、凍結(jié)系統(tǒng)安裝與調(diào)試3.1 按1.5倍制冷系數(shù)選配制冷設(shè)備.3.2 為保證凍結(jié)施工順利進(jìn)行,冷凍站安裝足夠的備用制冷機(jī)組.冷凍站運(yùn) 轉(zhuǎn)期間,要有兩套的配件,備用設(shè)備完好,保證冷凍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,提升制冷效率.3.3 管路用法蘭連接,在鹽水管路和冷卻水循

6、環(huán)管路上要設(shè)置伸縮接頭、閥 門和測(cè)溫儀、壓力表、流量計(jì)等測(cè)試元件.鹽水管路經(jīng)試漏、清洗后用聚苯乙烯 泡沫塑料保溫,保溫厚度為 50mm保溫層的外面用塑料薄膜包扎.集配液圈與 凍結(jié)管的連接用高壓膠管,每根凍結(jié)管的進(jìn)出口各裝閥門一個(gè),以便限制流量.3.4 冷凍機(jī)組的蒸發(fā)器及低溫管路用棉絮保溫,鹽水箱和鹽水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫.3.5 機(jī)組充氟和冷凍機(jī)加油根據(jù)設(shè)備使用說明書的要求進(jìn)行.首先進(jìn)行制冷系統(tǒng)的檢漏和氮?dú)鉀_洗,在保證系統(tǒng)無滲漏后,再充氟加油.3.6 設(shè)備安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn).在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),要隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力、溫 度等各狀態(tài)參數(shù),使機(jī)組在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)備要求的技術(shù)參數(shù)條件

7、下運(yùn)行.4、積極凍結(jié)階段在凍結(jié)試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,定時(shí)檢測(cè)鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴(kuò)展情況, 必要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù).凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)入積極凍結(jié)積極凍結(jié),就是充分利用設(shè)備的全部水平, 盡快加速凍土開展,在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)把鹽水溫度降到設(shè)計(jì)溫度.旁通道積極凍結(jié)鹽水溫度一般限制在-25-28 C之 問.積極凍結(jié)的時(shí)間主要由設(shè)備水平、土質(zhì)、環(huán)境等決定的,XX地區(qū)旁通道施工積極凍結(jié)時(shí)間根本在35天左右.5、維護(hù)凍結(jié)階段在積極凍結(jié)過程中,要根據(jù)實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否交圈和到達(dá)設(shè)計(jì) 厚度,測(cè)溫判斷凍土帷幕交圈并到達(dá)設(shè)計(jì)厚度后再進(jìn)行探孔試挖,確認(rèn)凍土帷幕內(nèi)土層無流動(dòng)水后飽和水除外再進(jìn)行正式開挖.正式開

8、挖后,根據(jù)凍土帷幕 的穩(wěn)定性,提升鹽水溫度,從而進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段.維護(hù)凍結(jié),就是通過對(duì)凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整, 提升或保持鹽水溫度,降 低或停止凍土的繼續(xù)開展,維持結(jié)構(gòu)施工的要求.旁通道維持凍結(jié)鹽水溫度一般 限制在-22-25 C之間.維護(hù)凍結(jié)時(shí)間由結(jié)構(gòu)施工的時(shí)間決定.6、工程監(jiān)測(cè)6.1 工程監(jiān)測(cè)的目的工程量測(cè)作為該工法的一項(xiàng)重要施工內(nèi)容. 其目的就是根據(jù)量測(cè)結(jié)果,掌握 地層及隧道的變形量及變形規(guī)律,以指導(dǎo)施工.由于旁通道施工位于地下十多米 處,為預(yù)防施工時(shí)對(duì)地面周邊建筑、地下管線、民用及公共設(shè)施帶來不良影響, 甚至嚴(yán)重破壞.對(duì)施工過程必須有完善的監(jiān)測(cè).6.2 工程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容工程監(jiān)測(cè)貫穿整個(gè)施

9、工過程,其主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測(cè),隧道變形 監(jiān)視,通道收斂變形監(jiān)測(cè),凍土壓力監(jiān)測(cè).6.2.1 凍結(jié)孔施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：凍結(jié)管鉆進(jìn)深度；凍結(jié)管偏斜率；凍結(jié)耐壓 度；供液管鋪設(shè)長(zhǎng)度.6.2.2 凍結(jié)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：凍結(jié)孔去回路溫度；冷卻循環(huán)水進(jìn)出水溫度； 鹽水泵工作壓力；冷凍機(jī)吸排氣溫度；制冷系統(tǒng)冷凝壓力；冷凍機(jī)吸排氣壓力； 制冷系統(tǒng)汽化壓力.6.2.3 凍結(jié)帷幕監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：凍結(jié)壁溫度場(chǎng)；凍結(jié)壁與隧道膠結(jié)；開挖后凍結(jié)壁暴露時(shí)間內(nèi)凍結(jié)壁外表位移；開挖后凍結(jié)壁外表溫度.6.2.4 周圍環(huán)境和隧道土體進(jìn)行變行監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測(cè)；隧道的沉 降位移監(jiān)測(cè)；隧道的水平及垂直方向的收斂變形監(jiān)測(cè)；地面建筑

10、物沉降監(jiān)測(cè).七、機(jī)具設(shè)備1、凍結(jié)法施工旁通道所用設(shè)備見表1表1旁通道凍結(jié)施工主要機(jī)械設(shè)備表廳P設(shè)備名稱規(guī)格、型號(hào)數(shù)量額定功率力 匕匕1螺桿冷凍機(jī)組JYSGF300II2臺(tái)110KW87500Kcal/h2鹽水泵IS125-100-2002臺(tái)45KW200mVh3冷卻水泵IS125-100-200C4臺(tái)15KW120m3/h4冷卻塔NBL-504臺(tái)315m/h5鉆機(jī)MK-501臺(tái)6電焊機(jī)BS-402臺(tái)7抽氟機(jī)1臺(tái)說明：以上1-4項(xiàng)凍結(jié)設(shè)備均備用一臺(tái).2、凍結(jié)法施工旁通道所用量測(cè)設(shè)備見表 2表2旁通道凍結(jié)施工主要量測(cè)設(shè)備表廳p設(shè)備名稱規(guī)格、型號(hào)數(shù)量備注1經(jīng)緯儀J21臺(tái)2測(cè)溫儀GDM81451臺(tái)測(cè)量

11、凍土溫度3精密水準(zhǔn)儀1臺(tái)4打壓機(jī)20MPa1臺(tái)凍結(jié)器打壓試漏5收斂?jī)x1臺(tái)凍土帷幕收斂6鋼卷尺20m1把八、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)由于凍結(jié)法施工工程技術(shù)難度高,施工風(fēng)險(xiǎn)大,工程中不可預(yù)測(cè)因素多,故 此對(duì)質(zhì)量要求極高.目前主要參照煤炭行業(yè)?煤礦井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 GBJ213-90、?煤礦井巷工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)MT5009-94標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行施工.除了參照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外,還應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：1、凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇比擬平安的計(jì)算模型,要有足夠的平安系數(shù)；2、冷凍機(jī)組制冷量在設(shè)計(jì)時(shí),取較大的備用系數(shù)；3、鉆孔的偏斜應(yīng)限制在1犯內(nèi)；4、終孔間距不大于1.0m；5、在凍土帷幕關(guān)鍵部位,多布置測(cè)溫孔,監(jiān)測(cè)凍土帷幕

12、的形成過程和形成 狀況.九、勞動(dòng)力組織凍結(jié)法施工技術(shù)要求高,專業(yè)性強(qiáng),且由于其特殊性,現(xiàn)場(chǎng)需配備土建工程 師、機(jī)械工程師、電氣工程師和測(cè)量工程師.作業(yè)人員配備人員見表3:表3作業(yè)人員配備人員工作工程工種人數(shù)備 注凍結(jié)孔施工打鉆工15人進(jìn)入凍結(jié)階段可轉(zhuǎn)為普通工凍結(jié)管安裝工9人進(jìn)入凍結(jié)階段可轉(zhuǎn)為普通工機(jī)械維修機(jī)修工3人電氣維修電工2人包括設(shè)備數(shù)據(jù)采集電焊電焊工2人凍結(jié)管焊接工程監(jiān)測(cè)測(cè)量工3人環(huán)境變化監(jiān)測(cè)測(cè)溫技術(shù)貝1人測(cè)溫孔測(cè)溫輔助施工普通工4人當(dāng)班負(fù)責(zé)施工員2人總計(jì)41人十、平安環(huán)境保護(hù)1、設(shè)計(jì)要考慮各種最不利條件,保證方案平安可靠：2、設(shè)計(jì)計(jì)算的各種最不利條件,在施工組織設(shè)計(jì)及施工中,做到重點(diǎn)防

13、范, 采取切實(shí)可行、有效的舉措加以限制3、選用無污染、效率高、體積小、重量輕、制冷量大、安裝運(yùn)輸方便的螺 桿冷凍機(jī)組作為制冷系統(tǒng)的主機(jī).以適應(yīng)地鐵施工場(chǎng)地小、工期緊的需要.4、采用通訊系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)有效的監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng),對(duì)施工中發(fā)現(xiàn)的問題及 時(shí)匯報(bào)處理,杜絕一切不平安的施工現(xiàn)象和違章的操作, 把事故制止在萌芽狀態(tài).5、旁通道設(shè)平安防水門,一備發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情關(guān)閉防水門,保護(hù)隧道之用.6、在對(duì)面隧道內(nèi),增設(shè)冷凍板,冷凍板排管外設(shè)置泡沫保溫材料,以保證 對(duì)面隧道交接處的完好凍結(jié)狀態(tài)；在旁通道的左右側(cè)各鉆一個(gè)89的凍結(jié)孔,作為冷凍板鹽水循環(huán)的進(jìn)回液管.7、在管線交底后也可對(duì)地下管線和隧道進(jìn)行必要的支撐.對(duì)離凍

14、結(jié)區(qū)較近 的管線與建筑物進(jìn)行暴露或保溫,預(yù)防凍壞.8、旁通道開挖期間工程治理人員采用二十四小時(shí)值班制,對(duì)施工的各個(gè)環(huán) 節(jié)要起到及時(shí)的檢查和催促作用,在施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備足夠的備用設(shè)備和物資,以備 應(yīng)急之用.9、為預(yù)防開挖中停電等導(dǎo)致停工,甚至出現(xiàn)冒頂、涌砂事故,采取以下預(yù) 案：在旁通道開挖期間,通道內(nèi)準(zhǔn)備 3米長(zhǎng)16#槽鋼或鋼管6根,粘土 2.0t 和足夠的砂袋,以在必要時(shí)堆粘土和砂袋封閉通道,預(yù)防淹隧道.10、凍結(jié)加固中打設(shè)的凍結(jié)孔將穿越、 號(hào)土層,該土層局部夾有粉砂薄 層,有鉆孔突水、涌砂的可能.A、加大鉆具推力,強(qiáng)行頂入套管 B、利用原鉆 具系統(tǒng)注漿,漿液選用水泥一水玻璃或丙烯酸鹽類漿液. C

15、、必要時(shí)壓緊孔口管 密封裝置,封閉該孔.11、采取必要的舉措,預(yù)防打凍結(jié)孔時(shí)水土流失；在鉆孔施工期間增強(qiáng)沉降 的監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)跑泥漏沙水土流失嚴(yán)重引起的沉降, 影響到建筑物和地下管線,應(yīng) 立即停止施工,立即注漿,預(yù)防沉降影響周圍建筑物和地下管線, 到?jīng)]有沉降為 止,待地層較穩(wěn)定后再施工鉆孔.12、加大鹽水在凍結(jié)管內(nèi)的流量,采用串并聯(lián)循環(huán)方式,加快凍結(jié)管的熱交 換.13、用逐步降溫的過程,預(yù)防凍結(jié)管由溫度應(yīng)力造成的開裂. 凍結(jié)孔每三個(gè) 串聯(lián)供液,并根據(jù)流量及去回路溫差監(jiān)控凍結(jié)器的鹽水流量及均勻性,保證凍結(jié)帷幕支護(hù)可靠14、根據(jù)監(jiān)測(cè)的測(cè)溫孔溫度計(jì)算的各個(gè)剖面凍結(jié)壁的平均溫度,對(duì)溫度偏高的部位,調(diào)整鹽水

16、流量予以調(diào)控.實(shí)現(xiàn)信息化施工,增強(qiáng)凍結(jié)壁的監(jiān)測(cè)監(jiān)控.根 據(jù)監(jiān)測(cè)情況調(diào)控凍結(jié)壁強(qiáng)度和變形.15、增強(qiáng)凍脹與融沉監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)凍脹影響到建筑物和地下管線, 通過打的卸 壓孔減小凍脹或打凍結(jié)孔加熱循環(huán),進(jìn)行解凍；預(yù)留注漿孔,進(jìn)行跟蹤注漿,防 止融沉影響周圍建筑物和地下管線.十一、效益分析自我國(guó)采用凍結(jié)法施工技術(shù)以來,作為一種特殊的施工方法,其抗?jié)B透性能 是其它任何方法不能相比的.近年來,城市地下工程施工進(jìn)入了頂峰,復(fù)雜的施 工環(huán)境使一些大型的設(shè)備往往束手無測(cè),而凍結(jié)法這種僅在施工范圍內(nèi)鉆孔就可 解決問題簡(jiǎn)易手段正好有了用武之地,本文歸納具有以下優(yōu)勢(shì)：1、可視施工現(xiàn)場(chǎng)條件,地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整,可在地下施工,不占用 地面土地,雖加固的費(fèi)用高出水泥攪拌樁約1/3 ,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于節(jié)省交通組織費(fèi)用.2、凍結(jié)土體強(qiáng)度高,并可根據(jù)施工要求調(diào)節(jié)不同部位的強(qiáng)度,平安性好.3、阻水效果較其他方法更有效.4、是一種環(huán)保型工法,對(duì)周圍環(huán)境無任何污染.十二、工程實(shí)例xx地鐵xx線M藏m標(biāo)段xx中路站xx站區(qū)間長(zhǎng)1112m