盾構隧道聯絡通道凍結方案

2022-09-10 09:45:07 字數 3252 閱讀 3480

根據凍結帷幕設計及聯絡通道的結構,凍結孔按上仰、近水平、下俯三種角度布置在聯絡通道和幫浦站的周圍,在通道下部布置一排凍結孔,加強凍結效果,把旁通道荷幫浦站分為兩個獨立的凍結區域。凍結孔數58個(下行隧道內布置52個凍結孔,上行線布置6個凍結孔)。凍結孔施工前,根據管片配筋情況荷鋼管片加強肋的位置,適當調整凍結孔的布置位置,以避開管片的主筋和加強肋。

(1)凍結引數的確定

①設計鹽水溫度為-25℃~-30℃。

②凍結孔單孔流量不小於5m3/h。

③凍結孔終孔間距lmax≤1000mm,凍土發展速度取30mm/t,凍結帷幕交圈時間為25天,聯絡通道達到設計厚度時間為40天,廢水幫浦房達到設計厚度時間為60天。

④積極凍結時間為40天,維護凍結時間為30天。

(2)冷量和冷凍機選型

凍結需冷量由下式計算:

q=1.3.π.

式中:h—凍結總長度;

d—凍結管直徑;

k—凍結管散熱係數;

將上述引數代入公式得:

q=1.3.π. =68013 kcal/h

選用根據冷量計算選用jyslgf300m型螺桿機組1台套,設計工況製冷量為87500kcal/h,機組外型尺寸為長×寬×高=4×1.8×2.0m,電機功率110kw。

(3)凍結系統輔助裝置

①鹽水迴圈幫浦選用is125-100~200型2臺,流量200m3/h,電機功率55kw,其中一台備用。

②冷卻水迴圈選用is125-100~200c型2臺,流量120m3/h,電機功率30kw,其中一台備用。冷卻塔選用nbl-50型二台,補充新鮮水15m3/h。

③凍結管選用φ95×8mm,20#低碳無縫鋼管,絲扣連線,單根長度1m或1.5m,總長度約760m。

④測溫孔管選用φ32×3mm,20#低碳無縫鋼管。

⑤供液管選用″鋼管,採用焊接連線,總長度約850m。

⑥鹽水幹管和集配液圈選用φ159×6mm無縫鋼管。

⑦冷卻水管選用φ133×4.5mm無縫鋼管。

(4)其它

①用電負荷:用電負荷約230kw/h。

②冷凍機油選用n46冷凍機油。

③製冷劑選用氟立昂r-22。

④冷媒劑選用氯化鈣溶液。

主要地層凍結引數見表1。

表1 主要地層凍結施工引數一覽表

(1)用厚6cm的木板在連線通道處鋪設凍結鑽孔施工場地,按不同位置的凍結孔鑽進要求,用2″鋼管搭建凍結孔施工腳手架。

(2)在隧道內敷設一條50mm2動力電纜,用於凍結鑽孔施工及隧道內凍結系統安裝供電。

(3)在隧道內鋪設一趟2″管路至連線通道施工工作面,用於凍結孔打鑽供水和排汙。

(4)在連線通道施工工作面兩端砌高約0.25m的泥漿擋牆,以免凍結孔鑽進時泥漿四溢影響隧道內環境整潔。

(1)凍結孔孔位、孔徑與孔深

根據施工基準點,按凍結孔施工圖布置凍結孔,在布置凍結孔位時,要盡量避開管片主筋,孔位偏差一般應不大於10mm。凍結孔開孔用金剛石取芯鑽頭鑽進。

凍結孔實際鑽進深度以設計深度為準。

(2)施工工藝

測量放點:用經緯儀測出所有凍結孔的中軸線在隧道管片上的前後點,並用紅漆標記。

開孔:將金剛石鑽機用地腳螺栓固定在隧道管片上,並用經緯儀測量,使機上鑽頭的中軸線與凍結孔的中軸線重合,開動鑽機,待進尺距打穿管片深度相差約8~10cm時停止打鑽,安裝孔口管等孔口密封、防噴裝置,安裝完畢確認無誤後,將金剛石鑽機上的鑽頭改為φ115mm鑽頭,將管片打穿,及時關閉孔口閥門,並開啟孔口管側面的卸壓(注漿)閥門,觀察孔口管內的砂水湧出情況,判斷孔內發生湧沙、湧水事故的機率。決定是否進行孔口加固注漿;並為凍結管下入作好準備。

(3)鑽孔偏斜和終孔間距

鑽孔的偏斜應控制在設計範圍以內,否則應補孔。

(4)凍結孔鑽進與凍結管設定

使用mkd-5s鑽機,利用凍結管作鑽桿,凍結管採用絲扣連線,接縫要補焊,確保其同心度、聯接強度和密封效能。

鑽進過程中嚴格監測孔斜情況,發現偏斜要及時糾偏,下好凍結管後,進行凍結管長度的複測,然後再用雷射測斜儀進行測斜並繪製鑽孔偏斜圖。凍結管長度和偏斜合格後再進行打壓試漏,壓力控制在0.6mpa,穩定30分鐘壓力無變化者為試壓合格。

凍結管試壓合格後,在凍結管內下供液管,然後焊接凍結管端蓋和去、迴路羊角。在凍結管安裝完畢後,用堵漏材料密封凍結管與孔口管之間的間隙。

工藝流程圖如下:

(1)凍結站布置與裝置安裝

將凍結站設定在隧道內,占地面積約80平方公尺,站內裝置主要包括冷凍機、鹽水箱、鹽水幫浦、清水幫浦、冷卻塔及配電控制櫃等。

(2)管路連線、保溫與測試儀表

管路用法蘭連線,隧道內的鹽水管用管架敷設在隧道管片斜坡上,以免影響隧道通行。在鹽水管路上要設定伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計等測試元件。鹽水管路經試漏、清洗後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紮。

集配液圈與凍結管的連線用高壓膠管,每根凍結管的進出口各裝閥門乙個,以便控制流量。連線通道四周主凍結孔每兩個一串聯。

冷凍機組的蒸發器及低溫管路用棉絮保溫,鹽水箱和鹽水幹管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫。

(3)溶解氯化鈣和機組充氟加油

鹽水(氯化鈣溶液)比重為1.26左右,先在鹽水箱內充滿清水,溶解氯化鈣,再送入鹽水幹管內,直至鹽水系統充滿為止,溶解氯化鈣時要除去雜質。

機組充氟和冷凍機加油按照裝置使用說明書的要求進行。首先進行製冷系統的檢漏和氮氣沖洗,在確保系統無滲漏後,再充氟加油。

(1)凍結系統試運轉與積極凍結

裝置安裝完畢後進行除錯和試運轉。在試運轉時,要隨時調節壓力、溫度等各狀態引數,使機組在有關工藝規程和裝置要求的技術引數條件下執行。在凍結過程中,定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴充套件情況,必要時調整凍結系統執行引數。

凍結系統運轉正常後進入積極凍結。

(2)試挖與維護凍結

在積極凍結過程中,要根據實測溫度資料判斷凍土帷幕是否交圈和達到設計厚度,測溫判斷凍土帷幕交圈並達到設計厚度後再進行探孔試挖,確認凍土帷幕內土層基本無壓力後再進行正式開挖。正式開挖後,根據凍土帷幕的穩定性,可適當提高鹽水溫度,進入維護凍結,但鹽水溫度不應高於-22℃。

聯絡通道開挖構築施工占用一側隧道,在聯絡通道開口處搭設工作平台,利用隧道作為排渣及材料運輸通道。經探挖確認可以進行正式開挖後,開啟管片,進行暗挖法施工。施工順序為先開挖聯絡通道並做好結構後再進行廢水幫浦房的開挖和結構構築施工。

施工進度安排見表2。地層凍結和聯絡通道開挖與結構施工總工期約105天。

表2 施工進度計畫

凍結孔施工的材料加工件見表3,凍結施工的裝置與材料用見表4,開挖構築施工的裝置材料見表5。

表3 凍結孔施工主要加工件一覽表

表4 凍結施工主要裝置及材料用量表

表5 開挖構築施工主要裝置及材料用量

聯絡通道凍結工程技術分析

摘要 聯絡通道要經過有效的土體加固方法,保證開挖安全,如果加固土體結果不好,容易出現水土流失,導致地面沉降 隧道變形,嚴重時導致塌方,出現事故,特別是如果聯絡通道底板下受承壓含水層或微承壓含水層影響,有更高的施工風險。為避免風險的出現和不影響城市交通,要從聯絡通道施工工藝開始,現在冷凍法工藝被普遍應...

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