地鐵施工旁通道凍結(jié)法施工工藝凍結(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)用于上海、北京、深圳、南京等城市地鐵工程施工中。公司在上海地鐵隧道旁通道工程施工中，采用了凍結(jié)法加固的施工方法，通過對施工工藝的歸納總結(jié)，以及參考有關(guān)施工技術(shù)資料，形成本工法。
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)過多年來國內(nèi)外施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明凍結(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，對于含水量大于10%的任何含水、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，能有效提高工效；
3、凍結(jié)法是一種環(huán)保型工法，對周圍環(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
六、施工操作要點(diǎn)施工時(shí)，應(yīng)不斷對每個(gè)施工工序進(jìn)行管理。控制凍結(jié)孔施工、凍結(jié)管安裝、凍結(jié)站安裝、凍結(jié)過程檢測的質(zhì)量。
1、凍結(jié)孔施工
1.1開孔間距誤差控制在±20mm內(nèi)。在打鉆設(shè)備就位前，用儀器精確確定開孔孔位，以提高定位精度。
1.2準(zhǔn)確丈量鉆桿尺寸，控制鉆進(jìn)深度。
1.3按要求鉆進(jìn)、用燈光測斜，偏斜過大則進(jìn)行糾偏。鉆進(jìn)3m時(shí)，測斜一次，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)等措施進(jìn)行糾偏，如果鉆孔仍然超出設(shè)計(jì)規(guī)定，則進(jìn)行補(bǔ)孔。
2、凍結(jié)管試漏與安裝
2.1選擇φ63×4mm無縫鋼管，在斷管中下套管，恢復(fù)鹽水循環(huán)。
2.2凍結(jié)管（含測溫管）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)收規(guī)范》要求進(jìn)行試漏和抽真空，確保安裝質(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為確保凍結(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，確保冷凍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，提高制冷效率。
3.3管路用法蘭連接，在鹽水管路和冷卻水循環(huán)管路上要設(shè)置伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計(jì)等測試元件。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)，以便控制流量。
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)加油按照設(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，在確保系統(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)備的全部能力，盡快加速凍土發(fā)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)鹽水溫度一般控制在-25～-28℃之間。
積極凍結(jié)的時(shí)間主要由設(shè)備能力、土質(zhì)、環(huán)境等決定的，上海地區(qū)旁通道施工積極凍結(jié)時(shí)間基本在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)測溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否交圈和達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，測溫判斷凍土帷幕交圈并達(dá)到設(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。正式開挖后，根據(jù)凍土帷幕的穩(wěn)定性，提高鹽水溫度，從而進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段。
維護(hù)凍結(jié)，就是通過對凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，提高或保持鹽水溫度，降低或停止凍土的繼續(xù)發(fā)展，維持結(jié)構(gòu)施工的要求。旁通道維持凍結(jié)鹽水溫度一般控制在-22～-25℃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6.1工程監(jiān)測的目的工程量測作為該工法的一項(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，為防止施工時(shí)對地面周邊建筑、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。對施工過程必須有完善的監(jiān)測。
6.2工程監(jiān)測的內(nèi)容工程監(jiān)測貫穿整個(gè)施工過程，其主要監(jiān)測內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測，隧道變形監(jiān)視，通道收斂變形監(jiān)測，凍土壓力監(jiān)測。
6.1.1凍結(jié)孔施工監(jiān)測內(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)長度。
6.1.2凍結(jié)系統(tǒng)監(jiān)測內(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。
6.1.3凍結(jié)帷幕監(jiān)測內(nèi)容為：凍結(jié)壁溫度場；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)壁表面位移；開挖后凍結(jié)壁表面溫度。
6.1.4周圍環(huán)境和隧道土體進(jìn)行變行監(jiān)測內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測；隧道的沉降位移監(jiān)測；隧道的水平及垂直方向的收斂變形監(jiān)測；地面建筑物沉降監(jiān)測。
