泵站冷凍法加固施工凍結(jié)方案分析

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[摘要]本文通過對天山路站~長風(fēng)公園站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵站冷凍法加固施工補(bǔ)充凍結(jié)方案分析，確定該方案能否在保證工期及安全情況下具有可行性。

[關(guān)鍵詞]聯(lián)絡(luò)通道及泵站；補(bǔ)充凍結(jié)方案；可行性

1工程特征

天山路站~長風(fēng)公園站區(qū)間共計(jì)2個(gè)聯(lián)絡(luò)通道，1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站，2#聯(lián)絡(luò)通道，均采用冷凍法加固地層。2019年11月7日，2#聯(lián)絡(luò)通道由下行線預(yù)留洞門向里開挖過程中，暴露出D8凍結(jié)孔（透孔）。復(fù)核數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，計(jì)算放線數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，使得1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站、2#聯(lián)絡(luò)通道軸線與設(shè)計(jì)值有偏差，部分凍結(jié)壁厚度不滿足開挖安全性要求。為補(bǔ)強(qiáng)凍結(jié)壁加固體，保證安全開挖，特制定本方案，并嚴(yán)格執(zhí)行。

2工程地質(zhì)

根據(jù)本工程地質(zhì)勘查資料，擬建1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站所在地層自上而下依次為：1-1粘土，1-2粉質(zhì)粘土、2粘質(zhì)粉土與粉質(zhì)粘土粉互層；2#聯(lián)絡(luò)通道所處土層自上而下依次為：1淤泥質(zhì)粘土、1-1粘土，1-2粉質(zhì)粘土。

3施工現(xiàn)狀

1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站于2019年9月25日開始積極凍結(jié)，至11月17日，凍結(jié)54天，目前，1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站未開挖；2#聯(lián)絡(luò)通道于2019年9月15日開始積極凍結(jié)，至11月17日，凍結(jié)64天，2#聯(lián)絡(luò)通道于2019年11月7日開始開挖。

4發(fā)現(xiàn)問題

2#聯(lián)絡(luò)通道于2019年11月7日開始開挖，11月11日，2#聯(lián)絡(luò)通道開挖進(jìn)尺至4.97m時(shí)，開挖斷面右?guī)桶l(fā)現(xiàn)有凍結(jié)孔暴露，經(jīng)檢查確認(rèn)暴露的凍結(jié)孔為D8凍結(jié)孔（透孔）。經(jīng)復(fù)核鉆孔數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，下行線施工凍結(jié)孔的水平角與設(shè)計(jì)相比有偏差，實(shí)際施工凍結(jié)孔水平投影、實(shí)際開挖邊界如圖3所示；同時(shí)復(fù)核1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站數(shù)據(jù)，下行線施工凍結(jié)孔的水平角與設(shè)計(jì)比較也有偏差，部分凍結(jié)孔侵入開挖區(qū)域，實(shí)際施工凍結(jié)孔水平投影如圖4所示。

5補(bǔ)孔方案

2#聯(lián)絡(luò)通道補(bǔ)孔方案。下行線左側(cè)補(bǔ)孔8個(gè)（凍結(jié)孔DB1~DB6，測溫孔CB1、CB2）；上行線左側(cè)補(bǔ)孔8個(gè)（凍結(jié)孔DB7~DB13，測溫孔CB3），原有測溫孔C1和C18作為凍結(jié)孔。原實(shí)際開挖軸線與設(shè)計(jì)軸線有偏離，下行線右側(cè)有效凍結(jié)壁將越來越薄，須調(diào)整通道開挖軸線。下行線左側(cè)凍結(jié)孔進(jìn)入待開挖區(qū)域，軸線調(diào)整為兩段折線，折線段長分別為8442mm、8511mm，折線夾角176.6°。1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站補(bǔ)孔方案。下行線左側(cè)補(bǔ)孔11個(gè)（凍結(jié)孔DB13~DB22，測溫孔CB3）；下行線右側(cè)補(bǔ)孔14個(gè)（凍結(jié)孔DB1~DB12，測溫孔CB1、CB2）。

6補(bǔ)孔凍結(jié)施工方案

6.1凍結(jié)孔開孔。所有補(bǔ)孔凍結(jié)孔均布置在混凝土管片上。先在混凝土管片上預(yù)定孔位，使用水鉆配Φ120鉆頭鉆進(jìn)250mm的鉆孔，打入纏上麻絲的孔口管，孔口管長度450m，打入深度為250mm，孔口管上布設(shè)DN25對絲及注漿旁通球閥；在孔口管附近均勻布置不少于4根M12、鉆孔深度140mm、有效埋深120mm的膨脹螺栓，膨脹螺栓與孔口管應(yīng)采用內(nèi)徑91mm、外徑291mm、環(huán)寬100mm、厚度6mm的環(huán)形鋼板進(jìn)行焊接固定，焊縫高度6mm；孔口管安裝固定完成后，執(zhí)行二次開孔及凍結(jié)管鉆進(jìn)成孔。6.2凍結(jié)孔鉆進(jìn)。嚴(yán)格安裝孔口密封壓緊裝置，鉆孔時(shí)若出現(xiàn)泥土流失，待鉆孔完畢后，及時(shí)對地層進(jìn)行充填補(bǔ)漿；根據(jù)設(shè)計(jì)方位推算補(bǔ)孔在鉆進(jìn)時(shí)可能碰到對側(cè)的原有凍結(jié)孔，鉆進(jìn)過程中，若碰到則關(guān)閉該孔所在分組進(jìn)、回水閥門，鉆進(jìn)至可能碰到的進(jìn)尺，降低推進(jìn)速度，防止擾動對側(cè)凍結(jié)孔，若與對側(cè)凍結(jié)孔相碰，則停止鉆孔；每節(jié)凍結(jié)管加尺前，已打進(jìn)凍結(jié)管向外拔10cm，循環(huán)5分鐘清水，再安裝下一節(jié)凍結(jié)管，凍結(jié)管鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，對于下俯孔，立即伸入氣管用壓縮空氣吹出孔內(nèi)積水，迅速上好孔底絲堵，焊接凍結(jié)管接頭時(shí)，間斷焊接，緩慢轉(zhuǎn)動凍結(jié)管；成孔后，通過孔口管旁通閥進(jìn)行注漿封孔，漿液凝固后，拆除孔口密封裝置，口管與凍結(jié)管間焊接厚度6mm、內(nèi)徑91mm、外徑151mm、環(huán)寬30mm的環(huán)形鋼板，焊縫高度6mm。6.3凍結(jié)器安裝。在凍結(jié)管內(nèi)下入供液管，供液管底端連接不小于0.15m長的支架，每節(jié)供液鋼管采取直接對焊連接；安裝去、回路羊角和凍結(jié)管端蓋。6.4需冷量計(jì)算。1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站：上行線原有凍結(jié)孔574.18m，無需補(bǔ)孔，需冷量5.4萬Kcal/h。下行線原有凍結(jié)孔593.12m，增加供冷凍結(jié)管長度共計(jì)112.6m，共計(jì)705.72m，需冷量6.63萬Kcal/h；2#聯(lián)絡(luò)通道：上行線原有凍結(jié)孔397.88m，增加供冷凍結(jié)管長度共計(jì)57.3m，共計(jì)455.18m，需冷量4.28萬Kcal/h。下行線原有凍結(jié)孔437.44m，增加供冷凍結(jié)管長度共計(jì)49.8m，共計(jì)487.24m，需冷量4.58萬Kcal/h。6.5供液管路連接。利用上、下行線聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)工作面集配液圈鹽水立柱備用供液預(yù)留口對補(bǔ)孔進(jìn)行分組供液。1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站補(bǔ)孔凍結(jié)孔分2組供液，2#聯(lián)絡(luò)通道上行線補(bǔ)孔凍結(jié)孔分2組供液，下行線補(bǔ)孔凍結(jié)孔分2組供液。循環(huán)后，應(yīng)監(jiān)測所有凍結(jié)孔分組流量，流量須滿足5~8m3，分組回水管路安裝測溫探頭，讀取分組回路鹽水溫度。

7開挖與構(gòu)筑

1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站開挖與構(gòu)筑施工仍按原來施組執(zhí)行；2#聯(lián)絡(luò)通道開挖工序中，通道防水、通道鋼筋綁扎、結(jié)構(gòu)澆筑及后續(xù)工序亦按施組執(zhí)行。本方案針對1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站、2#聯(lián)絡(luò)通道土方開挖和臨時(shí)支護(hù)方式有所調(diào)整。

8開挖及臨時(shí)支護(hù)

（1）2#聯(lián)絡(luò)通道導(dǎo)洞開挖。凍結(jié)效果及開挖準(zhǔn)備情況達(dá)到開挖條件后，由積極凍結(jié)轉(zhuǎn)入開挖工序。按原開挖軸線，2#聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)尺已有4.97m，軸線調(diào)整后，掌子面左側(cè)已臨近下行線左側(cè)凍結(jié)孔。因此，從現(xiàn)有掌子面處即采用導(dǎo)洞開挖方式通過前方凍結(jié)孔侵入?yún)^(qū)域，導(dǎo)洞長度3m，寬度2.5m，高度3.314m。導(dǎo)洞支架右側(cè)腿長與通道初期支護(hù)型鋼支架腿長相同。（2）1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站開挖及臨時(shí)支護(hù)。1#聯(lián)絡(luò)通道及泵站正式開挖前，先開挖導(dǎo)洞，導(dǎo)洞斷面為寬2.5m，高2.2m，進(jìn)尺3m，每開挖0.5m，支設(shè)1榀門式臨時(shí)支架，支架背后背實(shí)木板，相鄰支架間焊接Φ12@500縱向連接筋。導(dǎo)洞開挖完成后，后續(xù)開挖及初支、防水、鋼筋綁扎、澆筑混凝土按照施組執(zhí)行。（3）導(dǎo)洞截止線至對側(cè)喇叭口。導(dǎo)洞開挖及臨時(shí)支護(hù)完成后，向前掘進(jìn)轉(zhuǎn)為全斷面開挖，分為兩段進(jìn)行，第一段為導(dǎo)洞截止線至對側(cè)喇叭口起始位置，第二段為對側(cè)喇叭口。第一段，導(dǎo)洞截止線至對側(cè)喇叭口起始位置全斷面開挖，刷出左側(cè)凍結(jié)孔時(shí)，先處理凍結(jié)孔，侵入待擴(kuò)區(qū)域的凍結(jié)孔，擴(kuò)到1根處理1根。處理方法，根據(jù)待處理的凍結(jié)孔編號，查詢所在分組，關(guān)閉該分組進(jìn)、回水閥門；將凍結(jié)孔去、回路羊角連接膠管，用夾板夾緊，解除膠管，割除供液管與凍結(jié)管端蓋；迅速沿暴露出的凍結(jié)孔割除點(diǎn)割除，沿割除點(diǎn)切除供液管，割除作業(yè)時(shí)，在割除點(diǎn)下方用容器接住泄露鹽水；焊接端部圓形鋼板封口，焊接質(zhì)量可靠；將供液管向外拔出150mm，重新焊接供液管與凍結(jié)管端蓋，接好供液、回液膠管，松開夾板，恢復(fù)供液冷凍。割除點(diǎn)做好保溫及防碰撞保護(hù)，再向前掘進(jìn)；首次開挖進(jìn)尺為1.2m，便于現(xiàn)場鋼支架支設(shè)，其余開挖進(jìn)尺嚴(yán)格控制在0.5m內(nèi)，鋼支架支設(shè)間距正常段471mm，正常段與喇叭口過渡段400mm，喇叭口段383mm，并且鋼架后木背板背齊，背板與凍土之間要密實(shí)；工字鋼支架安裝在掌子面開挖完成后立即進(jìn)行。安設(shè)鋼架前進(jìn)行斷面尺寸檢查，及時(shí)處理欠挖部分。各節(jié)支架以螺栓連接牢固，每榀鋼架間沿環(huán)向間隔500mm布設(shè)Ф12縱向拉桿，構(gòu)成縱向連接體系，縱向鋼筋應(yīng)與每榀拱架焊接牢固。側(cè)邊鋼架與鋼管片焊接牢固，確保支架連接穩(wěn)定、牢靠后方可進(jìn)行噴射混凝土施工。工字鋼支架安裝全部完成后，然后掛設(shè)Ф4@150mm的鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)與鋼架焊接牢固，封閉成環(huán)；在鋼架上焊接若干短鋼筋作為控制混凝土厚度的定位筋。噴射混凝土強(qiáng)度等級為C25，噴漿層厚度220mm；第一段噴射混凝土完成后，進(jìn)行第二段即對側(cè)喇叭口開挖及初支；對側(cè)喇叭口及下行線回?cái)U(kuò)喇叭口開挖及初支按照施組施工方法進(jìn)行。（3）回?cái)U(kuò)導(dǎo)洞。回?cái)U(kuò)導(dǎo)洞至設(shè)計(jì)斷面，進(jìn)行第2次割除凍結(jié)管施工。

9結(jié)束語

通過對該方案的進(jìn)一步分析，調(diào)整了方案中的不合理之處，確保該方案在保證工期及安全的前提下具備可操作性。

參考文獻(xiàn)

[1]《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》編寫組.中國計(jì)劃出版社.2009.[2]《煤礦井巷工程施工規(guī)范》編寫組.人民出版社.2011.

[3]《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》編寫組.中國建筑工業(yè)出版社.2011.

作者:楊呂學(xué) 單位:中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司