联络通道冻结法冷冻法施工方案.docx
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联络通道冻结法冷冻法施工方案
1、方案编制依据及编制原则1
1.1、方案编制依据1
1.2、编制原则1
2、工程概况2
2.1、概述2
2.2、联络通道其周边环境情况2
3、工程地质及水文地质条件3
3.1工程地质3
3.2水文条件3
4、联络通道施工部署4
4.1、施工现场准备4
4.2、人力资源资配备4
4.3、设备与材料供应计划5
4.4、联络通道施工进度计划7
5联络通道施工9
5.1、联络通道施工工艺流程9
5.2、施工准备9
5.3、通道冷冻法加固施工9
5.4、联络通道开挖及结构施工19
6收尾工作37
6.1、解冻37
6.2、融沉控制及注浆37
6.3、注浆孔封堵39
7、监测监控设计40
7.1、施工监测项目、方法及数量40
7.2、监测点布设40
7.3、监测报警值41
8、安全保证措施42
8.1、安全生产目标42
8.2、安全保障机构及安全管理体系42
8.3、暗挖法施工安全防范措施42
8.4、用电安全防范措施43
8.5、土石方吊运安全防范措施43
8.6、停水、停电预防措施44
8.7、预应力支架出现异常情况时的保证措施44
8.8、其他安全措施44
9、质量保证措施46
9.1、质量方针46
9.2、质量目标46
9.3、质量管理体系46
9.4、关键技术环节的质量保证措施46
10、文明施工、环保等保证措施48
10.1、文明施工、环境保护目标48
10.2、文明施工保证体系48
10.3、建立健全工地文明施工管理制度48
10.5、环境保护工作的内容及指标要求49
10.6、消防、保卫、健康保证体系50
11、通道施工应急预案51
11.1、编制依据51
11.2、编制目的51
11.3、应急预案组织机构与管理职责51
11.4、应急救援物资52
11.5、应急情况快速反应的工作程序52
11.6、冷冻法联络通道施工常见事故及预防、应急措施53
11.7、联络通道施工过程中其他预防措施55
XX地铁XX号线土建工程XX标【XX站~XX城站】区间
联络通道冷冻法专项安全施工方案
1、方案编制依据及编制原则
1.1、方案编制依据
1.2、编制原则
1.2.1确保优质工程的原则
确立对质量终身负责的观念,完善质保体系,严格过程控制,精益求精,确保优质工程。
1.2.2确保工期实现的原则
优化施工组织,选用优良的施工设备,合理配置资源,采取操作性强的技术措施。
1.2.3以人为本的原则
在施工中贯彻“以人为本”的原则,施工措施处处体现安全第一的思想,做到安全施工,文明施工,保护环境;尽力创造良好的施工、生活环境,保证职工安全健康。
2、工程概况
2.1、概述
本工程为XX市轨道交通XX号线土建工程XX标主要段包含XX站、XX站~XX站~XX站~XX站一站三区间主体及其附属工程。
采用冷冻法加固(矿山法施工)的2座联络通道位于XX站~XX站区间里程为右SK26+947.5处设联络通道兼泵房一座,里程右YSK27+375处设联络通道一座,该区间两座联络通道同时施工,冷冻站建在1#联络通道和2#联络通道之间,两个联络通道合建一个冷冻站。
其位置示意图如图2-1所示。
图2-1【XX站~XX站】联络通道布置示意图
2.2、联络通道其周边环境情况
表2-1联络通道周边环境情况
项目位置
1号联络通道兼泵站(XX区间)
2号联络通道(XX区间)
里程
YSK26+947.5
YSK27+375
顶板埋深
16.78m
14.12m
地下管线情况
在通道东侧据通道中心线10m有一1000*500的电力管线
在通道东侧据通道中心25m和20m处各有一DNDN600、500的电力管线
地面建筑物情况
位于XX路下,地面无建筑物
位于XX路下,地面无建筑物
加固方法
冷冻法加固
冷冻法加固
冻结及开挖范围地层情况
(6)1粘土
(6)1粘土、(6)1-1粉质粘土层
通道中线高程
-15.41m
-14.36m
开挖方法
矿山法开挖
初期支护
木背板+型钢支架+钢筋网+250mm厚C25喷射混凝土
二次衬砌
C35、P10(现浇钢筋混凝土)
3、工程地质及水文地质条件
3.1工程地质
根据XX站~XX站区间地质勘察资料,本区间地貌单元为长江三角洲太湖冲湖积平原,场地地形平坦。
本区间无不良地质作用,联络通道处的土层自上而下依次为:
(1)2素填土、(3)1粘土、(3)2粘质粘土夹粉土、(3)3粉土夹粘质粘土、(6)1-1粉质粘土、(6)1粘土、(6)2-1粉质粘土夹粉土。
联络通道位于(6)1-1粉质粘土和(6)1粘土层,泵房集水池位于(6)1粘土层和(6)2-1粉质粘土夹粉土层位于隔水层内。
根据判别,7度地震作用下,本场地内20m以浅的(3)3层粉土夹粉质粘土不存在液化趋势。
3.2水文条件
场地地表水及地下水对联络通道工程建设的影响
拟建联络通道位于XX站~XX站区间,影响工程施工的地下水主要是浅层孔隙微承压水及埋深较浅的第Ⅰ承压水。
据XX市水文监测资料,随着禁采计划的不断实施,地下水位保持逐年上升的势头,孔隙微承压水层及第Ⅰ承压水含水层水位呈上升的趋势。
隙潜水含水层主要埋藏在浅部
(1)2层表填土层(三合土)中,该层土以粘性土为主,混石灰,水位埋深虽很浅(1~2m),但渗透性差,对本工程建设产生的不利影响较小。
孔隙微承压含水层主要分布在为(3)3层粉土夹粉质粘土,该层土属富水性中等的有压含水层,且与场地河道存在一定的水力联系,地下水接受河水补给较充分,(3)3含水层位于通道顶板以上,对通道施工影响较小。
4、联络通道施工部署
4.1、施工现场准备
4.1.1、水电接入
⑴供水:
1#、2#联络通道从XX站接水点将水管接送至施工场地;废水均从XX站排出经沉淀后排放至市政雨水管网。
⑵供电:
1#、2#联络通道从XX站接电。
⑴浇筑砼采用商品混凝土,分别运至XX站和XX站,使用场内机动小型翻斗运送至通道处浇筑部位。
⑵联络通道用模板等物资采用汽车吊或龙门吊吊运至车站内,然后用场内机动小型翻斗车运送至施工地点。
⑶联络通道开挖渣土用场内机动小型翻斗车运至XX车站和XX车站后用龙门吊或吊车吊运至地面、外运。
4.1.3、隧道内工作平台搭设
为满足施工需求,施工前需要在隧道内搭设机械、物资及操作平台。
⑴在联络通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台,主要作为通道材料运输手推车换向之用,面积约为4m×4.5m=18m2,平台台面用50mm厚木板铺盖而成。
⑵在冻结站侧安装冻结站操作平台。
4.2、人力资源资配备
表4-1总承包单位管理人员配备表
序号
姓名
职务
工作安排
备注
1
项目经理
全面指挥、安排施工
2
项目总工
技术总负责
3
副经理
负责现场生产
4
安全总监
全面负责现场安全
5
安质部长
负责联络通道施工安全、质量工作
6
技术部长
联络通道施工技术管理
7
测量负责人
负责联络通道放线及监控测量工作
8
主管工程师
负责联络通道施工的具体技术工作
9
技术员
配合完成通道施工技术工作
10
物资、设备负责人
物资、设备管理
XX
实验负责人
负责检查实验工作
12
物资负责人
材料供应管理
13
后勤保障
负责环境及职业健康工作
14
现场领工
负责现场施工管理工作
专业分包单位管理人员配备
专业分包单位管理及劳动力配备计划分见表4-2a、4-2b
表4-2a专业分包单位管理人员配备表
序号
姓名
职务
工作安排
备注
1
项目经理
施工现场全面负责
2
项目总工
施工现场技术负责
3
冻结站站长
冻结施工负责
4
冻结站站长
冻结施工负责
表4-2b分包单位劳动力配备计划表
序号
工种
人数
备注
1
打钻工
2
冻安工
3
结构施工
含:
钢筋工、架子工、焊工
4
机修工
5
电工
6
合计
4.3、设备与材料供应计划
表4-31#、2#联络通道冻结施工主要设备及材料用量表
编号
项目
单位
数量
备注
一
主要设备
1
冷冻机组
台
3
2
盐水泵
台
2
3
清水泵
台
2
5
测斜仪
台
1
6
测温仪
台
1
7
冷却塔
台
3
8
水平钻机
台
1
9
电焊机
台
2
二
主要材料
1
Ф89×6无缝钢管
m
XX35
20#低碳钢
2
Ф159×5无缝钢管
m
866
3
Ф133×3无缝钢管
m
866
4
Ф48×3无缝钢管
m
1040
5
高压胶管
m
1000
耐压0.8MPa、内径50mm
6
冷冻机油
kg
400
N46
7
氟里昂R22
kg
800
8
氯化钙
t
30
9
单向阀
只
136
开启压力1.0MPa
10
Ф89阀门
只
136
XX
Ф159阀门
只
87
12
Ф159阀门
只
87
13
保温材料
m2
400
14
合金钻头
只
8
Ф95
表4-41#、2#联络通道开挖及结构施工主要设备及材料用量表
编号
项目
单位
数量
备注
一
主要设备
1
喷锚机
台
1
2
插入式振捣器
台
5
3
空压机
台
3
4
潜水泵
台
2
5
电焊机
台
2
6
风机
台
2
7
风镐
把
6
8
双液注浆泵
台
1
9
电锯
台
1
10
手推车
辆
10
XX
经纬仪
台
1
12
收敛仪
台
1
13
手拉葫芦(5T,2T,3T)
个
各1
14
千斤顶(50T)
个
64
机械式
二
主要材料
1
C35混凝土
m3
145.8
2
C25混凝土
m3
20.82
3
钢筋
t
27.5
4
工字钢
t
36.2
5
木板
m3
21.3
4.3.3、联络通道施工用电负荷统计
表4-5联络通道施工用电负荷统计
序号
用电设备名称
单位
设备功率(KW)
数量
负荷量(KW)
1
螺杆机组
台
XX0/台
2
220
2
盐水泵
台
30/台
2
60
3
清水泵
台
30/台
2
60
4
冷却塔
台
4/台
3
12
5
其他
22
6
开挖
55
55
7
合计
429
4.4、联络通道施工进度计划
结合本项目施工特点,经项目策划,安排1#、2#联络通道在市湖区间盾构掘进期间进行施工,且1#、2#联络通道同时施工。
4.4.1XX区间2号联络通道施工计划20XX年5月23日~20XX年XX月7日完成(165天);
⑴冻结孔施工:
右线20XX年5月23日~5月28日(6天);左线20XX年6月3日~7月1日(28天);
⑵积极冻结施工:
20XX年7月4日~8月XX日(45天);
⑶维护冻结施工(与通道开挖、初支护、防水、结构施工平行进行):
20XX年8月18日~9月16日(30天)
⑷融沉注浆施工:
20XX年9月24日~XX月7日(45天)
4.4.2XX区间1号联络通道兼泵房施工计划20XX年5月15日~20XX年12月16日完成(180天);
⑴冻结孔施工:
右线20XX年5月15日~5月22日(8天);左线20XX年6月29日~7月18日(19天)
⑵积极冻结施工:
20XX年7月21日~9月3日(45天);
⑶维护冻结施工(与通道开挖、初支护、防水、结构施工平行进行):
20XX年9月4日~10月19日(46天);
⑷融沉注浆施工:
20XX年XX月2日~12月16日(45天);
5联络通道施工
5.1、联络通道施工工艺流程
联络通道施工工艺流程见图5-1
图5-1联络通道施工工艺流程
5.2、施工准备
5.3、通道冷冻法加固施工
冷冻法加固施工工艺流程见图5-2
图5-2冷冻法加固施工工艺流程
根据本区间联络通道施工条件及地质条件,并结合其它地铁联络通道施工的经验,采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”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(泵站)外围土体冻结,形成强度高,封闭性好的冻结帷幕。
在冻土中采用矿山法进行联络通道(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。
5.3.3、冻结参数
⑴积极冻结时间为45天;维护冻结时间与开挖和结构施工相同。
⑵积极冻结7天盐水温度降至-20℃以下,积极冻结15天盐水温度降至-24℃以下,去、回盐水温差不大于2℃,开挖时盐水温度降至-28℃以下。
⑶冻结加固施工参数
①1#联络通道冻结加固施工参数见表5-1
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
冻结帷幕平均温度
℃
-10
与管片交界面不高于-5℃
2
冻结孔个数
个
64个
3
测温孔个数
个
8
4
卸压孔数
个
4
孔深3m
5
冻结孔总深度
m
496.6m
6
冻结孔最大允许间距
m
1.3
泵站1.4m
7
冻结孔单孔流量
m3/h
>5
8
冻结管规格
mm
Φ89×6
20#低碳钢无缝管
9
测温管及卸压管规格
mm
Φ32
无缝钢管
10
设计盐水温度
℃
-28~-30
积极冻结期
XX
设计盐水温度
℃
-25~-28
维护冻结期
12
最大总需冷量
Kcal/h
4.3*104
工况条件
13
实际供冷量
Kcal/h
8.7×104
单台运行
表5-11#联络通道加固施工参数
②2#联络通道加固施工参数见表5-2
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
冻结帷幕平均温度
℃
-10
与管片交界面不高于-5℃
2
冻结孔个数
个
60个
3
测温孔个数
个
8
4
卸压孔数
个
4
孔深3m
5
冻结孔总深度
m
450m
6
冻结孔最大允许间距
m
1.3
泵站1.4m
7
冻结孔单孔流量
m3/h
>5
8
冻结管规格
mm
Φ89×6
20#低碳钢无缝管
9
测温管及卸压管规格
mm
Φ32
无缝钢管
10
设计盐水温度
℃
-28~-30
积极冻结期
XX
设计盐水温度
℃
-25~-28
维护冻结期
12
最大总需冷量
Kcal/h
3.9*104
工况条件
13
实际供冷量
Kcal/h
8.7×104
单台运行
表5-22#联络通道加固施工冻结参数
⑴1#联络通道需冷量计算。
冻结需冷量计算:
Q=1.2·π·d·H·K
式中:
H—冻结总长度(H=496.6m);
d—冻结管直径(内径Φ=89mm);
K—冻结管散热系数(K≤0.026W/Mk,取0.026W/Mk);
Q=1.2×3.14×89×496.6×103×0.026
=4.3×104Kcal/h
其冻结管总长约为496.6m;将上述参数代入公式得出联络通道最大需冷量为Q=4.3×104Kcal/h,根据以上计算需冷量,联络通道选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组二台套,并联安装,单台运行,互为备用。
单台机组设计工况制冷量为8.7×104Kcal/h,电机功率XX0KW,完全满足制冷需求。
⑵2#联络通道需冷量计算。
冻结需冷量计算:
Q=1.2·π·d·H·K
式中:
H—冻结总长度(H=450m);
d—冻结管直径(内径Φ=89mm);
K—冻结管散热系数(K≤0.026W/Mk,取0.026W/Mk);
Q=1.2×3.14×89×450×103×0.026
=3.9×104Kcal/h
其冻结管总长约为450m;将上述参数代入公式得出联络通道最大需冷量为Q=3.9×104Kcal/h,根据以上计算需冷量,联络通道选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组二台套,并联安装,单台运行,互为备用。
单台机组设计工况制冷量为8.7×104Kcal/h,电机功率XX0KW,完全满足制冷需求。
本设计参考XX地层冻土参数。
冻结壁平均温度设计为-10℃,相应的冻土强度的设计指标为:
单轴抗压3.6Mpa,抗折2.0Mpa,抗剪1.5Mpa。
联络通道的冻结帷幕厚度为1.8m。
⑴联络通道盐水循环泵选用IS150-125-315型2台,流量200m3/h,电机功率30KW。
⑵联络通道冷却水循环泵选用IS150-125-315型2台,流量200m3/h,电机功率30KW。
冷却塔选用NBL-50型2台,补充新鲜水15m3/h。
⑴冻结管选用Φ89×6mm,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1~1.5m。
⑵供液管选用1.5″钢管,采用焊接连接。
⑶测温管和卸压管选用Φ32mm,无缝钢管。
⑷盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。
⑸冷却水循环管选用Φ133×4.5mm无缝钢管。
⑹冻结站对侧隧道的冷冻排管选用Φ45mm无缝钢管。
⑺其它:
①冷冻机油选用N46冷冻机油;②制冷剂选用氟立昂F-22;③冷媒剂选用氯化钙溶液。
⑴冻结站布置
根据现场施工情况将冷冻站布设在XX区间左线隧道1#、2#联络通道之间,1#,2#联络通道共用一个冻结站。
站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等,设备安装按设备操作规程的要求进行。
联络通道的开挖均从冻结站侧(左线)开挖。
⑵管路连接、保温与测试仪表
管路用法兰连接,隧道内的盐水管用架子敷设在隧道管片斜坡上,以免影响隧道通行。
在盐水管路和冷却水循环管路上要设置阀门、测温仪、压力表等测试组件。
盐水管路经试压、清洗后用保温板保温,保温层厚度为20mm,保温层的外面用塑料薄膜包扎。
集配液圈与冻结管的连接用高压胶管,每组冻结管的进出口各装阀门一个,以便控制流量。
冷冻机组的蒸发器及低温管路用保温板保温,盐水箱和盐水干管用20mm厚的保温板保温。
联络通道两侧管片保温:
由于混凝土和钢管片相对于土层散热量大,为加强冻结帷幕与管片胶结,采用阻燃(或难燃)的软质塑料泡沫软板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温,厚度为40mm(双层20mm厚保温板),保温范围为冻结帷幕区域处加向外扩展2m。
在冻结站对侧隧道的冻结管的端部区域范围内布置冷冻排管,然后上述同样的方法进行隔热保温,以减少冷量损失。
⑴冻结孔布置
①1#联络通道冻结孔布置
从上、下行线隧道两侧打孔方式进行施工。
冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置。
1#联络通道布置冻结孔64个,其中冻结站侧51个,对侧13个,设置穿透孔4个供对侧冻结孔及冷冻排管供冷;联络通道冻结孔布置示意图见图5-4。
1#通道冻结孔布置立面透视图
1#通道冻结孔开孔位置图
图5-41#联络通道冻结孔孔位布置示意图
②2#联络通道冻结孔布置
从上、下行线隧道两侧打孔方式进行施工。
冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置。
2#联络通道布置冻结孔60个,其中冻结站侧47个,对侧13个,设置穿透孔4个供对侧冻结孔及冷冻排管供冷;联络通道冻结孔布置示意图见图5-5。
2#通道冻结孔布置立面透视图
2#通道冻结孔开孔位置图
图5-52#联络通道冻结孔孔位布置示意图
⑵冻结施工技术要求:
①冻结孔的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。
冻结孔最大允许偏斜150mm。
②冻结孔最大允许孔间距为1300mm。
(喇叭口处1300mm、泵站处1400mm)。
③冻结孔有效深度不小于冻结孔设计深度。
冻结管管头碰到冻结站对侧管片的冻结孔,以打到管片为准。
④冻结管用Φ89×6mm低碳钢无缝钢管,冻结管耐压不低于为0.8Mpa,并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。
⑤冻结管接头抗拉强度不低于母管的75%。
⑥施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积,否则应及时注浆控制地层沉降。
⑦先钻透孔复核对侧隧道预留口位置的偏差,如大于100mm应按保证冻结壁设计的厚度的原则对冻结孔布置进行调整。
⑧冻结站对侧隧道上沿冻结壁敷设5排冷冻排管,排管间距为500mm,采用Φ45无缝钢管或方管作为冷冻排管以增大与管片接触面积。
⑶测温孔布置
1#、2#联络通道测温孔均布置8个,冻结站侧2个,对侧6个,深度为2~4m;测温孔布置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。
⑷卸压孔布置
1#、2#联络通道在冻结帷幕封闭区域内均布置4个卸压孔,左线、右线各2个。
在卸压孔上安装压力表,可以很直观的监测冻结帷幕内的压力变化情况,通过每日观测,及时判断冻结帷幕的形成,并可直接释放冻胀压力。
先施工透孔,根据穿透孔的偏差,进一步调整有关钻进参数。
然后根据联络通道施工的孔位,采用由下向上的顺序进行施工。
5.3.XX、冻结孔施工
依据施工基准点,按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线,孔位布置首先要依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置,在避开主筋、管片缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整,调整幅度不大于100mm。
开孔选用J-200型金刚石钻机,配φ130mm金刚石取芯钻头进行钻孔,深度约200~250mm,控制不得钻穿管片。
用钢楔楔断岩心,取出后,打入加工好的孔口管,且用至少有4个固定点将孔口管固定在管片上,然后安装密封装置,如图5-6所示。
图5-6冻结孔开孔及密封装置示意图
⑴钻孔的偏斜应控制在150mm以内,在确保冻结帷幕厚度的情况下,冻结孔终孔间距不得大于1300mm、泵站不大于1400mm,否则应补孔。
⑵冻结孔钻进深度应不小于设计深度。
设计碰到隧道管片的以碰管片为准。
⑴钻孔设备使用MD-50钻机一台,配用BW250型泥浆泵,钻具利用φ89×6㎜冻结管作钻杆;冻结管之间采用丝扣连接,接头螺纹紧固后再用手工电弧焊焊接,确保其同心度和焊接强度。
⑵正常情况下,钻进时安装简易钻头,直接无水钻进。
如果钻进困难时,在钻头部位安装一个特制单向阀门,采用带水钻进。
冻结管到达设计深度后冲洗单向阀,并密封冻结管端部。
⑶钻进过程
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