华苑站~王顶堤站区间隧道联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计(70孔全).doc
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1、天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间隧道联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计沈阳极地冻结工程有限公司二九年十二月编 号:编 制:审 核:批 准:目 录1 工程概况41.1 工程概述41.2 地质条件41.3 地质特点及技术措施41.4 联络通道结构概况52 施工方案的选择52.1 采用的设计规范及技术标准52.2 设计基础资料62.3 其它资料62.4 施工方案设计的基本原则62.5 冻结加固方案设计的主要技术要点62.6 施工方案73 冻结帷幕设计73.1 冻结帷幕73.2 冻结孔83.3 测温孔及泄压孔83.4 冻结主要设计参数94 制冷系统设计94.1 冷冻机的选择94.2
2、冻结系统辅助设备104.3 其它105 冻结施工105.1 施工准备105.2 冻结孔施工115.3 施工总体布置135.4 积极冻结136 开挖与构筑146.1施工方案146.2 施工准备156.3 开挖176.4 施工方法176.5 开挖及支护质量要求226.6 结构注浆226.7 冻胀、融沉控制措施226.8 防腐、钻孔补强等收尾工作247 信息化施工监测247.1监测内容257.2 监测方法、手段及说明268 冻结开挖施工进度及配套计划318.1施工进度计划318.2 劳动力配备计划328.3 设备与材料供应计划329 质量管理及环境保护措施399.1 冻结孔施工质量技术措施399.2
3、 冻结运转质量技术措施409.3 开挖构筑质量技术措施409.4 地面建筑、管线保护技术措施419.5环境设施保护措施4210 安全措施、文明施工及治安消防措施4210.1 安全及治安消防措施4210.2 文明施工措施4511 应急预案4611.1 总则4611.2 工程风险分析4611.3 冻结孔施工应急预案4711.4 冻结施工应急预案4811.5 开挖施工应急预案4811.6 应急预案操作程序4911.7 应急预案组织机构5011.8 应急材料及设备5012 施工用电设计与安装5112.1 概述5112.2 用电负荷计算5112.3 供电线路5113 附图5214 附表:611 工程概况
4、1.1 工程概述华苑站王顶堤站区间是天津地铁3号线工程的一个重要组成部分,本区间隧道工程起讫点里程为:右线DK4+214.974DK5+110.200,长895.226;左线DK4+214.974DK5+110.971(含短链0.565m),长895.432m。本区间设联络通道及泵站1座,里程为DK4+771.5。本工程采用盾构法施工,衬砌采用预制钢筋混凝土管片,通缝拼装。管片内径:5500mm;管片外径:6200mm;管片厚度:350mm;管片宽度:1200mm;管片混凝土强度C55;抗渗等级S10。盾构先从华苑站右线出发,到王顶堤站西端头井处出洞。盾构机再从王顶堤站左线西端头井处进洞,前往
5、华苑站,如图1所示。 图1 盾构推进方向图1.2 地质条件根据地质资料,华苑站王顶堤站区间隧道联络通道从上至下依次为:1杂填土、1粉质黏土(灰色)、4粉质黏土(灰白色)、1粉质粘土(灰黄色)、2粉土(褐黄色)、1粉质粘土(褐黄色)、2粉砂(褐黄色)。联络通道主要穿越第四系全新统下组河床河漫滩相沉积层,所处土层为1粉质粘土(灰黄色)、2粉土(褐黄色);泵站处于第四系上更新统五组河床河漫滩相沉积层,所处土层为1粉质粘土(褐黄色)、2粉砂(褐黄色)层。其中1、1层为流塑状态。1.3 地质特点及技术措施由于联络通道所穿越土层含水量大,强度低,且上方为交通繁忙的道路,无地面施工条件,设计采用隧道内水平冻
6、结加固土体、矿山暗挖法施工,以确保施工安全,同时减少对周围地面环境的影响。根据该位置工程地质及其他施工条件,施工中采取如下技术措施: 打钻过程中严格按照打钻程序进行,切实做好孔口密封,防止漏砂、突水现象发生。充分考虑承压水的不利影响,制定打钻应急预案; 粘土层冻结发展速度较慢,采取多打探孔,在冻结帷幕薄弱部位多布测温孔的方案,依据监测数据及时进行总结和分析; 为减少冻融产生的隧道及地面、周边环境的沉降,采取按需注浆措施。1.4 联络通道结构概况联络通道处左线、右线盾构隧道中心距19.115m,联络通道处左线隧道中心标高为-14.627m,处右线隧道中心标高为-14.63m,地面标高约+3.23
7、6m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道和泵房构成(见图2)。联络通道的水平通道为直墙圆弧拱结构,通道采用的初次衬砌(钢支架喷射混凝土)厚度为250mm,二次衬砌厚度为400mm的C30-S8模筑防水钢筋混凝土,通道的开挖轮廓高约为5.1m,宽约为4.1m,开挖区标高范围为-12.5m-18.7m。图2 联络通道结构示意图联络通道详细结构以设计院设计施工图为准,详见附图1。2 施工方案的选择2.1 采用的设计规范及技术标准2.1.1矿山井巷工程施工及验收规范(GBJ213-90)。2.1.2煤矿井巷工程质量检验评定标准(MT5009-94)。2.1.3混凝土结构设计规范 GB5001
8、0-2002。 2.1.4钢结构设计规范GB50017-2003。 2.1.5地基基础设计规范GB50007-2002。 2.1.6建筑结构荷载规范GB50009-2008。 2.1.7建筑抗震设计规范GB50011-2006。 2.1.8地下铁道设计规范GB50157-2003。2.1.9圆隧道联络通道冻结法技术规程 上海地铁建设有限公司 2005年11月。2.2 设计基础资料2.2.1 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间地质勘察报告(详勘),天津市地质工程勘察院 。2.2.2 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间盾构隧道联络通道平面位置图,天津市市政工程设计研究院。2
9、.2.3 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间盾构隧道联络通道、泵站结构设计图,天津市市政工程设计研究院。2.2.4 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间盾构隧道联络通道及泵站冻结工程冻结法设计施工图,中煤邯郸设计工程有限责任公司。2.3 其它资料天津市地下铁道二期工程3号线招标文件。2.4 施工方案设计的基本原则采用冻结法加固土体安全可靠,适应该区工程地质和水文地质条件。本施工方案设计的基本原则是:2.4.1水平孔冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求,加固土体的厚度和强度应达到设计要求。2.4.2 水平孔冻结方案应符合现场实际条件,具有可操作性。2.4.3
10、 施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力。2.4.4 施工方案中考虑相关公共设施的位置及其安全保障,满足城市环境保护及节能要求。2.4.5 减小冻胀与融沉的危害,采取相应措施控制联络通道和管片变形在允许范围内。2.5 冻结加固方案设计的主要技术要点为控制冻结孔钻进、地层冻胀和融沉等对隧道及地面的影响,根据国内外最新研究成果和施工经验,提出以下冻结设计技术要点:2.5.1在已贯通的隧道内钻冻结孔,根据联络通道的结构采用近水平成孔或斜孔,每个钻孔都设孔口管,并安装孔口密封装置,以防钻进时大量泥水涌出。2.5.2冻土帷幕的厚度及强度应满足联络通道开挖的要求,尤其保证喇叭口处冻结帷幕的厚度,
11、同时确保冻结帷幕与隧道管片的完全胶结。做好冻结和开挖的配合工作,并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。2.5.3为减小冻胀对隧道的影响,采用小开孔距、较低盐水温度、较大盐水流量等措施,以加快冻结速度,并在适当部位布设泄压孔,在冻胀力达到一定值时进行手动泄压。2.5.4通过测温孔和泄压孔,监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。重点监测冻土帷幕与对面隧道管片的胶结情况。2.5.5在联络通道底板、两侧、顶部及集水井混凝土中预埋注浆孔,必要时在隧道管片上钻注浆孔,以便注浆防止冻土融沉引起的地面沉降及隧道、联络通道的沉降变形。进行冻结地层温度监测、地层沉降变形的监测、隧道变形的监测,以指导联络通
12、道的施工。2.5.6 为减小冻融的不利影响,实施按需注浆的方案,以控制地面的不均匀沉降。2.6 施工方案根据工程地质条件及其它施工条件,确定采用“隧道内钻凿,布设水平孔、近水平孔冻结临时加固土体,矿山法暗挖构筑”的施工方案,即:在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层,使联络通道及集水井外围土体冻结,形成强度高,封闭性好的冻土帷幕,然后根据“新奥法”的基本原理,在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵站的开挖构筑施工,地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行,其主要施工顺序为:施工准备冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统,盐水系统和检测系统) 进行隧道支撑积极冻结探孔试挖拆钢管片联络通道掘进与临时支护
13、联络通道永久支护泵站开挖与临时支护泵站永久支护结构注浆进行融沉注浆充填。冻结孔施工和联络通道临时支护施工为本工程的关键工序;排水管的敷设及与钢管片的连接为重要控制点;冻结温度检测、土体变形、压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。3 冻结帷幕设计中煤邯郸设计工程有限责任公司的设计,冻结帷幕设计主要有如下三个方面的内容:3.1 冻结帷幕3.1.1 冻土强度的设计指标为:单轴抗压3.6Mpa,抗折2 Mpa,抗剪1.5 Mpa(10)。3.1.2 积极冻结时,在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中不得有集中水流。3.1.3 在冻结帷幕附近隧道内侧敷设保温层,敷设范围至设计冻
14、结壁边界处2m。保温层采用阻燃(或难燃)的软质塑料泡沫保温材料,厚度50mm。导热系数不大于0.04W/MK;塑料软板与管片之间用万能胶粘贴密实。3.1.4 设计积极冻结时间为45天。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h;积极冻结7天盐水温度降至18以下;积极冻结15天盐水温度降至24以下,去、回路盐水温差不大于2;开挖时盐水温度降至28以下。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求,应延长积极冻结时间。每米冻结管(包括冷冻排管)的设计散热量不应小于100kcal/h。3.1.5 开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交接面处温度不高于5。其它部位设计冻结壁平均温度为10。3.1.6 当施工中地层及
15、环境条件与原设计依据资料有重大变化时,应及时与设计院联系修改冻结帷幕设计。3.1.7 冻结帷幕设计详见附图2。3.2 冻结孔联络通道冻结孔数70个(冷冻站侧隧道内布置52个冻结孔,冷冻站对侧布置18个冻结孔)。具体冻结孔的布置见附图3、4;冻结孔特征见附表1。具体要求如下:3.2.1 冻结孔开孔位置误差不大于100mm,应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。3.2.2 冻结孔最大允许偏斜150mm(冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离)。联络通道冻结孔终孔最大允许间距为1300mm,泵站处冻结孔终孔最大允许间距为1400mm。3.2.3 设4个对穿孔用于冷冻排管供冷和冷冻站对侧冻结孔盐水循环。
16、3.2.4 冻结孔有效深度(管片表面以下冻结管循环盐水段长度)不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔,不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。3.2.5 冻结管采用20(Q235B)钢材的898mm的低碳无缝钢管。冻结管耐压不低于0.8Mpa,并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。3.2.6 冻结管接头抗压强度不低于母管的75。3.2.7 施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积,否则应及时进行注浆控制地层沉降。3.2.8 打透孔复核两隧道预留口位置。如两隧道预留口相对位置误差大于100mm,则应按保证冻结壁设计厚度的原则对冻结孔布置进行调整。3.2.9冻结站侧隧
17、道上沿冻结孔外围敷设2排冷冻排管,冻结站对侧隧道上沿通道外围冻结壁敷设6排冷冻排管,排管间距为450mm;冷冻排管采用455无缝钢管。排管敷设应密贴隧道管片。3.3 测温孔及泄压孔测温孔7个,分别布置在通道内外和两侧隧道内,其中冷冻站对侧隧道布置5个,深度2.3m、3.5m;泄压孔布置4个,布置在冻结帷幕中间,上、下行线各两个,深度均为3m。测温孔及泄压孔的布置详见附图3,详细特征情况见附表2。3.4 冻结主要设计参数冻结主要设计参数详见表1表1 华苑站王顶堤站区间联络通道冻结主要技术参数表序号参数名称单位数量备注1两隧道中心间距m19.1152两隧道中心标高m-14.627/-14.63左线
18、隧道/右线隧道3冻土墙设计厚度m2.0喇叭口处1.5m4冻土墙平均温度-105冻土帷幕交圈时间d28326积极冻结时间d457冻结孔个数个668冻结孔成孔控制间距m1.3集水井处为1.4m9冻结孔允许偏斜mm15010设计最低盐水温度-28-30冻结7天盐水温度达到18以下11单孔盐水流量m3/h512冻结管规格mm898低碳钢无缝钢管,丝扣连接13测温孔个7材质同冻结管,45514测温孔深度m2.3、3.515泄压孔个数个4兼作冻胀孔16冻结管总长度m731.82317冷冻排管长度m157.592材质同冻结管,455 18泄压管长度m12材质同冻结管,89819冻结总需冷量104Kcal/h
19、16.07工况条件20JYSLGF300型冷冻机台21台备用21施工工期d110打钻、冻结、掘砌4 制冷系统设计4.1 冷冻机的选择冻结需冷量的计算: Q=1.3.d.H.K式中:H冻结管总长度;d冻结管直径;K冻结管散热系数;经计算Q=160722 Kcal/h根据计算选用JYSLGF300型螺杆机组2台,其中1台备用。4.2 冻结系统辅助设备4.2.1 盐水泵选用IS200-150-315型2台,给冻结孔提供盐水,流量303m3/h,电机功率30kw,其中1台备用; 4.2.2 冷却水循环选用IS150-125-250型清水泵2台,流量240m3/h,电机功率11kw,其中1台备用。冷却塔
20、选用NBL-100型2台。4.2.3 冻结管选用898mm,丝扣连接。冷冻排管选用455mm,20#低碳无缝钢管,6排布置,排管间距为450mm。4.2.4 测温孔管选用453mm,20#低碳无缝钢管。4.2.5 供液管选用453mm,20#低碳无缝钢管。4.2.6 盐水干管和集配液管选用1655mm有缝钢管。4.3 其它4.3.1 用电负荷:用电负荷约320kw/h。4.3.2 冷冻机油选用N46冷冻机油。4.3.3 制冷剂选用氟立昂R-22,冷媒剂选用氯化钙溶液。5 冻结施工5.1 施工准备5.1.1 加工件工期较长,需开工前进行加工。具体加工件见表2。5.1.2 用钢管在出入端头井搭脚手
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