本区间K39+714~K39+739和K39+637~K39+682两段下穿护城河,长度分别为25m和55m,拟采用局部(拱顶、拱侧)冻结法加固地层中洞法开挖施工。
②冻结法施工工艺框图
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 试 挖 1 / 8
③施工方法:当开挖支护到该段时,需要封闭掌子面,扩大断面,沿断面径向增加净半径1.3m,以利于冻结器在隧道外侧不稳定地层中布设。冻结器离隧道开挖半径400mm,开孔间距600mm,布置25个冻结器,4个监测孔。冻结纵向和线路同一坡度,略向隧道外偏斜,外偏斜度1.5%,在钻孔过程中应跟踪监测钻孔的质量,其冻结布置示意图及冻结壁结构形成示意图如下:
冻结孔布置示意图正式掘砌 冻结管充填 拆 除 600冻结孔监测孔说明:1、冻结孔数共25个。2、监测孔数共4个。
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7397400700冻结壁结构形成图冻结壁有效厚度1328mm
主要工艺参数如下:
控制最大间距 冻结壁厚度 钻孔偏斜率 最大需给量 积极冻结盐水温度 维护冻结盐水温度 扩大面径向增加值 1200mm 1200~1600mm 0.8% 329.6kw -25℃~28℃ —18℃ >1100mm
④拟投入的机械设备,见下表:
设 备 明 细 供 应 表
序 设备名称 号 1 2 打 钻 钻机 泥浆泵 3 3 MKD-5D TBW850/50 30KW/台 18.5KW/台 数量 规格型号 主要工作性能指数 3 / 8
3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 除砂泵 水平测斜仪 水平定向仪 造斜器 扶正器 电焊机 泥浆测定仪 试压泵 冻 结 冷冻机 冷冻机 冷冻塔 盐水泵 盐水泵 清水泵 测温仪 流量仪 抽氟机 1 2 2 3 6 4 1 2 1 1 2 1 1 2 14 5 1 自制 TY-1(自制) 自制 自制 自制 BS-400 YSKF220 YSKF216 DBL-200 IS200-150-315 IS125-100-315 IS(G)125-100-200 自制 自制 10KW/台 最大测深200米 Pmax=2.5Mpa 203KW/台 103KW/台 5.5KW/台 45KW/台 15KW/台 18.5KW/台 ⑤工期安排:
K39+714~K39+739段:
工 序 打钻准备 工 期 3天 1 2 3 4 / 8
水平钻孔 冻结安装 水平冻结 隧道掘进 维护冻结 拆 除 13天 7天 25天 30天 30天 3天
K39+637~K39+682段:
工序 打钻准备 水平钻孔 冻结安装 水平冻结 隧道掘进 维护冻结 拆 除 工期 3天 1 2 3 4 20天 7天 25天 55天 50天 3天
⑥开挖方法:
(1)喷射砼按照初冬冬季环境施工,加入3%~5%防冻剂。 (2)采取台阶式开挖施工,由于冻结壁的保护,开挖步距可适当调整。
⑦工期及保证措施:
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a.提前加工冻结工程中所用的水平冻结管、组合钻具、水平冻结孔的导向管,水平冻结口密封装置、钻杆扶正器。
b.两台钻机同时作业,定时进行测斜与纠偏,使最大孔间距控制在设计范围内,加快冻结交圈速度。
c.经冻钻进行大制冷量快速冻结,加大冻结管内低温盐水的循环流量,加大低温盐水与地层间的交换热量,加快地温下降速度。采用快速低冻结工艺,使盐水温度达-24℃以下。
d.冻结壁达到设计要求厚度时,严格控制冻土进入隧道的开挖范围,有利于加快隧道的开挖速度。
⑧质量技术保证措施:
a.为了确保施工安全,在打第一个冻结孔时,及时分析主要地层钻进过程的参数变化情况,检查地质、水文情况,如有异常,及时采取针对性措施,必要时修正冻结钻孔施工参数。
b.提高冻结施工质量标准。限制冻结孔向隧道内偏斜,最大孔间距一般控制在2m内,如个别超标,将整体分析交圈情况,决定是否采用补孔措施。
c.为了保证冻结工程质量,将使用国内最先进的高精度水平陀螺测斜仪、纠偏组合钻具、氟里昂螺杆盐水制冷机组和冻结工程监测系统。
d.开孔前对照设计图纸复查孔位,钻机基础要牢固,钻机机身安平正。在钻进的过程中要随时检查钻机的平正情况。
e.不同的地质条件使用不同的钻头,合理采用钻进技术参数,
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严格控制钻进压力,预先估计钻杆、钻具的自重影响,适当抬起钻杆角度,消除钻杆、钻具自重因素而造成的偏差。
f.钻进过程中严格监测孔斜,原则上每20m~30m测斜一次,测斜后要及时绘制钻孔偏斜透视图,发现超偏及时纠正。
g.在含水流泥地层中采用专用钻头钻孔,防止钻孔中泥土流失,采用优质泥浆护壁技术,防止钻进中孔壁坍塌,采用钻进和冻结管铺设一次完成的技术,保证地层在钻孔后保持稳定。冻结管接头采用螺纹连结并焊牢,为了确保冻结管的焊接质量,应严格执行冻结管的焊接操作规程,不但要确保焊缝不漏,而且要保证接缝应有的强度。冻结管安装后及时进行测压试漏,并复测孔深,绘制冻结壁交圈图。
h.按冻结孔的质量要求施工测温孔,必要时为了加快冻结壁形成,可将测温孔改用冻结孔。
i.每个冻结器都要安装进回液阀门,及时调整各个冻结器的流量。通过流量测定和温度测定,随时掌握冻结器的运行情况。
j.安装盐水干管时要确保设计坡度,以免管内聚积空气影响盐水的流动。必要时盐水系统应设置放空阀。
k.用温度检测系统监测冻结孔的温度变化,及时预计冻结壁的发展状况。在掘进过程中,要经常测量隧道壁面温度和冻土实际所处位置,对冻结壁状态进行预报,必要时调整冻结供冷参数。
l.为了减小冻结施工中冻胀和融沉对地面的影响,在冻结初期,应采取快速降温冻结措施,以减小地面冻胀影响(同时也要考虑到温度应力对冻结管产生的不利因素)。冻结壁融化时,要随时监测地面
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的下沉情况,一旦沉降量超过地表下沉允许值时,就要及时进行跟踪注浆。
⑨安全措施:
a.冻结孔施工时,根据不同的地层条件,使用不同的孔口装置,严防开孔后漏冒泥砂过多而引起的地面下沉。
b.采用导向管、扶正器进行冻结孔的施工,以确保冻结孔的施工质量,防止出现因冻结孔倾斜过大而造成冻结壁不交圈的事故隐患。
c.低温盐水箱内安装盐水液面监测报警装置,一旦盐水漏失,能立即自动报警,保护冷冻机组的安全。
d.检测隧道壁面温度和冻结壁变形情况,若发现异常,及时采取相应措施。
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