地铁盾构施工平冻结加固方案.docx
- 文档编号:2449398
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:381.01KB
地铁盾构施工平冻结加固方案.docx
《地铁盾构施工平冻结加固方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地铁盾构施工平冻结加固方案.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
地铁盾构施工平冻结加固方案
地铁施工盾构进洞水平冻结方案
编号:
WXDTJS-WWW.YL5173.COM-20120808
编制:
审核:
审批:
2012-8-8
一.工程概况
1.1工程简介
无锡轨道交通1号线08标包含无锡火车站站~胜利门站和胜利门站~三阳广场站两个区间。
因盾构始发和到达需要,需对盾构井端头进行加固。
原设计胜利门站南、北端头井和三阳广场站北端头井盾构进出洞加固采用Φ850@600三轴搅拌桩,靠近车站端头采用单排Φ800@600双管旋喷桩;无锡火车站南端头井加固端头采用双排Φ800@600双管旋喷桩(搅拌桩比其他端头少一排)。
在施工过程中,火车站南端头加固(为上海隧道股份施工内容)受沪宁城际铁路无锡站和兴源二路施工影响,旋喷桩未施工完成,目前该端头上部为城际无锡站站台,已无地面加固条件;胜利门站南端头房屋无法拆迁导致地面加固无法进行;三阳广场站北端头加固过程中地质情况与招标图纸严重不符,存在大量深埋障碍物(三阳广场站开挖时已得到印证),加之业主提供场地时间也较短,导致该端头加固也未完成,现该端头上盖建筑物已施工,地面加固已无法实施。
为确保盾构机在此三个端头井的进出洞安全,我公司结合目前的现场条件和周边建筑物情况,将对此三个端头进行水平冻结加固。
火车站南端头因已进行了搅拌桩加固,所以水平冻结方式为全断面加固,加固长度3m;胜利门南端头未进行加固,埋深较浅,地质条件也较差,所以除进行全断面加固3m外,还需在外围施做宽度1.8m,长度9m的冻结环;三阳广场站虽也未进行加固,但考虑到其埋深较大,地质情况较好,所以该端头加固也只考虑全断面加固3m。
1.2地质描述
火车站南端头盾构隧道埋深16.5m,隧道上部地质情况从上到下依次为
(1)1杂填土、(3)1粘土、(3)2粉质粘土、(3)3粉土夹粉质粘土,隧道穿越地层为(5)粉质粘土、(6)1-1粉质粘土和(6)1粘土,隧道底部为(6)1粘土。
胜利门站南端头盾构隧道埋深5.8m,隧道上部地质情况从上到下依次为
(1)1杂填土、(3)1粘土,隧道穿越地层为(3)2粉质粘土、(3)3-1粉质粘土和(3)3粉土夹粉质粘土,隧道底部地层为(5)粉质粘土。
三阳广场站端头盾构隧道埋深16.2m,隧道上部地质情况从上到下依次为
(1)1杂填土、(3)1粘土、(3)2粉质粘土、(3)3-1粉质粘土、(3)3粉土夹粉质粘土和(5)粉质粘土,隧道穿越地层为(6)1-1粉质粘土和(6)1粘土,隧道底部为(6)1粘土。
图1-1各端头井资质图
二.方案设计
2.1设计依据及原则
2.1.1设计依据
(1)工程地质资料、工作井结构图及管线布置图等相关资料
(2)《矿山井巷工程施工及验收规范》(GBJ-213-90)
(3)《煤矿井巷工程质量检验评定标准》(MT5009-94)
(4)《上海市工程建设规范旁通道冻结法技术规程》(DG/TJ08-902-2006)
(5)无锡地铁1号线08标地质勘察资料
(6)国家及无锡市相关规范。
2.1.2设计原则
(1)水平冻结帷幕技术性能必须满足盾构始发施工的安全和质量要求;
(2)水平冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性;
(3)施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力;
(4)施工方案及措施必须满足城市环保及节能要求;
(5)减少冻胀与融沉的危害。
2.2施工技术要点
根据以往地铁隧道盾构始发工程施工的经验,提出以下技术要点。
(1)所有冻结孔、测温孔、注浆孔在施工时需要有可靠的孔口防喷装置,确保施工安全及减少地层水土流失。
(2)盾构始发设计冻结壁采用水平冻结,冻结壁在盾构始发方向呈杯子形.有效厚度为:
沿盾构始发纵向方向盾构机的外侧为1.8m(冻结壁杯壁厚度);连续墙处冻结壁厚度为3.0m(冻结壁杯底厚度).杯壁冻结壁设计平均温度小于-10℃。
(3)为保证盾构始发的安全、可靠,盾构在井内安装后,开始冻结孔的施工及积极冻结。
通过检测确认冻结帷幕达到设计强度、厚度,并与槽壁完全胶结后,进行槽壁破除、洞圈内冻结孔拔除,盾构始发施工。
(4)利用管片上预留的注浆孔进行跟踪注浆(始发区域的管片增加注浆孔),减少融沉。
2.3施工方法与施工主要工序2.3.1施工方法
根据工程地质条件及其它施工条件,确定采用“工作井内钻孔水平冻结加固”的施工方案,即:
在工作井内利用水平冻结和部分倾斜孔冻结加固地层,使洞门破除后洞口范围内土体冻结,形成圆柱加板块、强度高、封闭性好的冻结帷幕。
2.3.2施工工序
冻结站安装与钻孔施工同时进行,钻孔施工结束即可转入冻结器安装和冻结阶段。
水平地层加固和盾构始发的主要施工工艺及顺序见图2-1。
图2-1施工工艺流程图
三.冻结施工
3.1冻结孔施工
3.1.1冻结孔的布置
胜利门站南端头井加固根据冻结帷幕设计,冻结孔按近水平角度布置,共布置3圈冻结孔和洞门正中1个冻结孔。
最外圈冻结孔沿直径8000mm的圆周边布置32个孔,深度12.5米。
从外数第二圈冻结孔沿直径5400mm的圆周边布置12个冻结孔,深度5.2米。
从外数第三圈冻结孔沿直径2800mm的圆周布置6个孔,深度5.0米。
洞门正中心的1个冻结孔深度4.8米。
单洞冻结孔共51个。
火车站南端头井和三阳广场站北端头井布孔方式与胜利门南端头井相同,但其外圈冻结孔深度为5.2m。
内圈和中央冻结孔深度与胜利门南端头井也相同。
冻结孔的布置详见附图3-1冻结孔施工剖面图,水平冻结孔示平面意图3-2。
图3-1冻结孔剖面示意图
图3-2冻结孔平面布置图
3.1.2测温孔布置
共布置5个测温孔,(详见图3-2),深度为5.0/5.2/12.5米,目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况,以便综合采用相应控制措施,确保施工的安全。
测温孔管材选用Φ32×3mm20#低碳钢无缝钢管。
3.1.3钻孔施工
冻结孔施工工序为:
定位开孔及孔口管安装→孔口密封装置安装→钻孔→测量→(封闭孔底部)→打压试验。
3.1.3.1定位开孔及孔口管安装
根据设计在槽壁上定好各孔位置。
首先确定孔位,再用开孔器(配金刚石钻头取芯)按设计角度开孔,开孔直径130㎜,当开到连续墙500mm时停止130㎜孔的取芯钻进,安装孔口管,孔口管的安装方法为:
首先将孔口处凿平,安好四个膨胀螺丝,而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝、涂抹密封物后将孔口管砸进去,用膨胀螺丝上紧,上紧后,装上DN125闸阀,再将闸阀打开,用开孔器从闸阀内开孔,开孔直径为96㎜,一直将砼墙开穿,这时如地层内的水砂流量大,就及时关好闸门。
3.1.3.2孔口密封装置安装
用螺丝将孔口装置装在闸阀上,注意加好密封垫片。
详见下图3-3所示。
图3-3孔口密封装置示意图
3.1.3.3冻结孔施工
按设计要求调整好钻机方位角和俯仰角位置,并固定好,在孔口装置上安装旁通阀,固定密封装置。
首先采用无泥浆钻进,当钻进不进尺时,调整施工工艺进行泥浆钻进,同时打开孔口装置上旁通阀门,观察出水、出砂情况。
钻机选用MD-50型锚杆钻机,钻机扭矩2000N·M,推力17KN。
各种钻孔施工开孔误差不大于100mm,冻结管深度不小于设计深度,不大于设计深度50mm。
钻孔施工时先施工下部冻结孔,再施工上部冻结孔。
3.1.3.4测斜
利用经纬仪结合灯光对每个成孔进行测斜,偏斜率控制在1%以内,不宜内偏,最大终孔间距不大于150mm。
3.1.3.5密封试验
将成孔管内内注水进行冻结管密封试验,冻结管下放后应进行注入清水试压,试验压力为0.8MPa,经试压30min压力下降不超过0.05MPa,再延续15min压力不变为合格。
3.2冻结施工
3.2.1制冷设计
3.2.1.1冻结参数确定
(1)积极冻结期盐水温度为-28℃~-30℃。
(2)维护冻结期温度为-25℃~-28℃。
(3)积极冻结时间为35天。
(4)冻结孔布置51个,冻结管总长度为497.30m。
(5)测温孔布置5个,深度为5.0/5.2/12.5米。
3.2.1.2.需冷量和冷冻机选型
冻结需冷量计算:
Q=1.2·π·d·H·K
式中:
H—冻结总长度;
d—冻结管直径;
K—冻结管散热系数;
将上述参数代入公式得:
Q=1.2·π·d·H·K=4.2×104Kcal/h
选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组两台套。
备用一台,单台设计工况制冷量为8.75×104Kcal/h,电机功率100KW。
3.2.1.3.冻结系统辅助设备
(1)盐水循环泵选用IS125-100~200型1台,流量200m3/h,电机功率30KW。
(2)冷却水循环选用IS125-100~200C型1台,流量200m3/h,电机功率30KW。
冷却塔选用NBL-50型二台,补充新鲜水15m3/h。
3.2.1.4.管路选择
(1)冻结管选用Φ89×8mm,20#低碳钢无缝钢管,丝扣连接,另加手工电弧焊焊接。
单根长度1.0m/2.0m/2.5m/3.5m。
(2)测温孔管选用Φ32×3mm,无缝钢管。
(3)供液管选用1.5″钢管,采用焊接连接。
(4)盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。
(5)冷却水管选用Φ133×4.5mm无缝钢管。
3.2.1.5.用电负荷
总用电负荷约200kw/h。
3.2.1.6.其它
(1)冷冻机油选用N46冷冻机油。
(2)制冷剂选用氟立昂R-22。
(3)冷媒剂选用氯化钙溶液。
(4)冷冻站布置在地面上,平面布置见图3-4。
图3-4冷冻站平面布置图
3.2.2.冻结管路连接与保温
(1)盐水干管用法兰盘连接,在盐水管路和冷却水循环管路上设置阀门和温度测点、压力表等测试组件。
(2)集、配液圈与冻结管的连接用高压橡胶管,每组冻结管的进出、口各装阀门一个,以便控制流量。
(3)每3~4个冻结管串联为一组,每组串联回路设一个测温点,如图3-5所示。
(4)盐水管路经试漏、清洗后用保温板或棉絮保温,保温厚度为50mm,保温层的外面用塑料薄膜包扎。
(5)冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温,盐水箱和盐水干管用50mm厚的保温板或棉絮保温。
3.2.3积极冻结与维护冻结
3.2.3.1冻结系统试运转与积极冻结
设备安装完毕后进行调试和试运转。
在试运转时,要随时调节压力、温度等各状态参数,使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。
冻结系统运转正常后进入积极冻结。
此阶段为冻结帷幕的形成阶段,积极冻结期盐水温度为-28℃~-30℃,设计冻结时间35天,要求冻结孔单孔流量3~5m3/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,去回路温差不大于2℃。
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。
图3-5冻结管串联图
3.2.3.2维护冻结
在积极冻结过程中,要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度,同时要监测冻结帷幕与混凝土墙的胶结情况,测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后,可进入维护冻结阶段。
维护冻结期温度为-25℃~-28℃,冻结直到盾构出洞完成。
3.2.4冻结施工监测
序号
监测项目
技术要求
检测方法
检测频率
1
冻结器去回路盐水温度
热电偶量测量测
1次/天
2
冷却循环水进出水温
20-25℃
精密温度计量测
1次/2h
3
冷冻机吸排气温度
工况要求
机载温度表量测
1次/2h
4
盐水泵工作压力
工况要求
抗振压力表量测
1次/2h
5
冷冻机吸排气压力
工况要求
机载压力表量测
1次/2h
6
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 地铁 盾构 施工 冻结 加固 方案