广州地铁水平冻结法施工工法

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1、地铁冷冻法施工工法中铁十二局集团有限公司一、前言广州地铁二号线过清泉街断裂带位于连新路下、隧道上方应元路口交通繁忙，地面周边环境极其复杂。而且隧道的地质构造与地层岩性变化复杂，清泉街断裂带与地铁斜交，稳定性差，导水性强，施工难度高，风险大。我们在施工中成功运用全断面隧道长距离水平冷冻法施工技术，很好的解决了这一技术难题，完成了国内最长冻结长度的隧道冷冻法施工。我们将施工实践加以总结形成本工法。二、工法特点1、冻结加固体强度高，可以做到不漏水，洞内施工环境较好。2、施工安全，隧道进洞开挖后，进展较快。

2、3、不受地表场地及深度限制，且不污染环境，对周边环境影响较小，适合城市地下建设，特别是繁华市区内工程建设。三、适用范围本工法适用于对通过断层破碎带、流砂层、淤泥层等易坍塌且富含水隧道的地层加固。四、施工工艺（一）工艺原理冷冻法加固土体，矿山法开挖构筑的基本原理是：15在隧道周围布置水平冻结孔，并在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水地层结冰，形成强度高，封闭性好的冻结壁（冻结帷幕），然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。水平地层冻结加固和开挖构筑的主要施工顺序为：施工准备———冻

3、结孔施工，同时安装冻结制冷系统———安装冻结盐水系统和监测系统———积极冻结———试挖———隧道掘进与临时支护，维护冻结———永久支护———停止冻结。其关键工序是冻结孔施工和冻结过程的监测与控制(见图1)。施工准备施工机房、基础冻结站安装集配液圈安装盐水系统安装、保温冻结器安装充R22、化CaCl2、试运转设备检修保养正常运转检测试挖正式掘砌冻结管充填拆除图1冻结施工程序（二）施工方法1、施工准备(1)用风机房基坑作冻结施工工作井。风机房基坑尺寸应满足冻结孔布置和打钻的需要。15(2)工作井内设上、

4、下人的扶梯。用2#钢管搭建脚手架，并铺设5cm厚的木板作为冻结孔施工平台。施工平台上搭建雨蓬。施工平台搭建要考虑隧道掘进施工的要求。(3)冻结施工用电直接由工地变电站供给。变电站与动力设备的开关柜之间用电缆连接。(4)在工作井下与地面之间敷设供、排水管各一道，并在工作井内设流量不小于30m3/h的排水用潜水泵一台。(5)泥浆池也设在工作井内。打钻设备用汽车起重机吊到工作井下。2、冻结孔施工(1)冻结管、测温管、水文管和供液管规格冻结管、测温管和水文管均选用壁厚不小于7mm的φ108低碳无缝钢管，单根

5、管材长度2～4m,采用丝扣连接。冻结管连接用手工焊、补焊。在含水层位置水文管设滤孔，滤孔面积为10%。供液管选用内径50mm的聚乙烯增强塑料管或钢管。冻结管羊角用2#钢管。(2)打钻设备选型针对水平冻结孔的施工特点以及施工场地的限制，要求所选用的钻机至少能打70m长的钻孔并容易控制钻孔偏斜度，输出扭矩与给进力大，钻机的体积要小，分解方便，搬运灵活。为此，选用中煤煤炭科学研究总院研制的水平钻机，其主要技术性能参数为：输出扭矩2000kN·m给进及起拔力50kN15钻孔最大直径Ф127mm最大行程480

6、mm用冻结管作钻杆。视地层不同采用刮刀钻头、牙轮钻头和全断面金刚石钻头，钻头后面连接系自行研制的逆止和密封装置。钻孔测斜采用专门研制TY-1型压电式高精度水平钻孔陀螺测斜仪，浅部用经纬仪灯光测斜校准。(3)冻结孔质量要求根据建设方提供的施工基准点，按冻结孔施工图布置冻结孔。孔位偏差不应大于50mm。冻结孔孔径为127mm。冻结孔实际钻进深度应壁设计深度大0.5m。钻孔的偏斜应控制在8‰以内，成孔最大间距不大于2m。(4)冻结孔开孔在冻结孔布孔高度范围内用Ф38mm小口径钻钻孔检查地层稳定性，如有冒砂

7、现象，则需进行双液壁后注浆。如发现土层水压较大，则需安装孔口管后再行钻进。安装孔口管时先用Ф140mm金刚石取芯钻进250mm左右，然后插入孔口管并用锚固树脂锚固。孔口管用Ф139×6mm无缝钢管加工，旁路接1.5’截止阀及泥浆管接头。管口安装法兰及压紧密封装置。(5)冻结孔钻进与冻结器安装①按冻结孔设计方位要求固定钻机。随钻机放入冻结管。冻结管丝扣要补焊。冻结管下到设计深度后下堵丝密封头部。②为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。钻进前10～20m15时，要反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并用经纬仪

8、或陀螺仪检测偏差无问题后方可继续钻进。③冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。下好冻结管后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度。冻结管长度和偏斜合格后安装底部密封丝堵，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力控制再0.8～1.2MPa之间，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。④冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与基坑混凝土墙之间的间隙。⑤在冻结管内下入供液管，然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。测温孔施工方法和要求与冻结孔相同。水文孔安装后要进行洗孔，确保出水畅通。3