地铁区间联络通道冻结加固的风险管理_联络通道冻结法加固

地铁区间联络通道冻结加固的风险管理由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“联络通道冻结法加固”。

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摘 要:本文分析了冻结法在联络通道施工过程中的风险要点，重点阐述了施工过程中风险管理的应急处理措施和对策，以规避施工风险，达到安全施工的目的。关键词:隧道地铁联络通道冻结加固风险管理

冻结法基本不受支护范围和支护深度的限制，以及能有效防止涌水和城市挖掘、钻凿施工中相临土体变形，是城市地铁施工的重要方法之一。其具有安全可靠性好、适应性庄灵活性好、可控制好、污染小、经济合理等优点，在我国城市地铁施工中得到越来广泛的应用，并取得大量成熟经验和研究成果。由于地下工程的复杂性和冻结法施工的特殊性，在施工中常会遇到一些险情，除对冻结理论进行系统研究、严格各个环节的施工工艺外，还需对施工过程中进行风险分析，并采取相应的对策和处理措施，以将施工过程中的安全隐患消除在萌芽状态。

1施工总体方案

天津地铁某区间联络通道所穿越土层孔隙较大、含水丰富、承载力低、容易压缩、在动力作用下易流变，开挖后天然土体本身难易自稳，容易引起水、砂突涌。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。

联络通道冻结加固施工主要技术指标:(l)冻结盐水温度:积极期:一30一犯℃，维护期:一22一28℃。(2)冻土墙平均温度:镇一10℃。(3)冻土强度:单轴抗压3.6MPa，抗折ZMPa，抗剪1.SMPa。(4)冻土墙厚度:1.6m。

联络通道地层冻结的冷冻机组布置在地面，通过冷冻管输送至隧道内冻结加固，开挖构筑施工在区间隧道内进行，施工总工期在90一110d。其主要施工顺序为:

施工准备一冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统，盐水系统和检测系统)一进行隧道支撑一积极冻结一探孔试挖一拆钢管片一联络通道掘进与临时支护一联络通道永久支护一泵站开挖与临时支护一泵站永久支护一结构注浆一进行融沉注浆充填。

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2工程风险分析

基于隧道联络通道的地质条件和结构特点，采用冻结法施工，施工过程中存在如下工程风险: 2.1冻结孔施工过程中的特殊风险点

(l)由于联络通道所处位置的工程地质状况，若冻结孔施工不当，易造成孔口涌砂、冒水，进而引起地面的沉降。(2)冻结孔施工质量直接影响到下一步的冻土帷幕质量，给开挖和结构构筑带来风险。(3)冻结管连接强度不够，造成开挖过程中冻结管断裂。2.2冻结施工过程中的风险点

(1)冻胀对隧道结构的影响:由于冻结工法特点，冻胀会对隧道结构造成一定的影响，使隧道产生冻胀变形，严重时可能造成管片的破坏及较大的冻胀变形，还可能会造成联络通道结构的渗漏，所以在运转过程中，采取控制冻结技术，控制冻结产生的冻胀。(2)冻结设备损坏，维修不及时造成冻土融化风险。(3)冻土结构和隧道两侧管片胶结强度不够造成接触面漏水。

2.3开挖和结构施工过程中的风险点

(l)冻结帷幕质量不好。(2)冻结帷幕变形过大。(3)施工过程中的停电、机器发生故障使冻结机组停止运转超过规定时限，冻结过程中断。(4)开挖过程由于冻结帷幕局部薄弱漏水、漏砂。(5)排水管敷设中的突发涌砂涌水现象。

3冻结孔施工风险处理措施

3.1冻结孔施工中涌砂、冒水风险处理措施

冻结孔在打设过程中，由于所处地质富含丰富的地下水，有涌砂、冒水可能，相应的风险处理措施:

(l)正式开孔前，施工现场要配备Φ125mm、Φ109mm等规格的木楔、2m3在砂袋和6T水泥(含IT速凝水泥)及注浆设备。(2)冻结孔开孔分一、二次控制泥浆涌出。首先孔位避开硅管片内受力主筋，然后用开孔器(配金刚石钻头取芯)按设计角度开孔，开孔直径130mm，预留不小于100mm的管片厚度时停止取芯钻进，安装带填料密封盒的孔口管，通过管侧的Φ40mm旁路阀门，防止孔口喷砂;其次将孔口管固定、密封好，并装上DN125闸阀;最后将闸阀打开，用开孔器从闸阀内二次开孔，开孔直径为108mm，一直将硅管片开穿，出现涌 使命：加速中国职业化进程

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砂就及时关闭闸门。(3)在二次开孔后，若出现大量涌砂，通过孔口管的旁路阀门对地层注双液浆封堵，必要时用木塞封堵钻杆管口。(4)在孔口管装置脱落时，立即在冻结管上加焊挡环，用管锤或钻机将孔口管顶住，然后通过孔口管侧的旁路阀门注双液浆封堵，再用膨胀螺栓将孔口管重新固定在隧道管片上。(幼在未进人承压水层时，采用强力水平钻机无泥浆钻进。(6)对旁通道所在地面进行观测，若钻进时出现大量涌砂、涌水事件，须加大地面的监测频率，出现单次沉降3mm及以上，立即对地面的注双液浆充填。(7)为防止开孔及钻进期间涌水、涌砂现象的发生，还须采取以下措施:A、加大钻具推力，强行顶人套管;B、利用原钻具系统注人1:1的水泥一水玻璃双液浆;C、必要时压紧孔口管密封装置，封闭该孔。3.2冻结管渗漏或断裂风险处理措施

(l)发生冻结管渗漏或断裂时，停止作业(必须正常运转的设备和系统除外)，立即逐级汇报，采取下放套管、关闭孔口阀、压紧孔口装置、实施注浆等措施。(2)现场采取妥善地保护措施，防止事态扩大。

4冻结施工风险处理措施

(l)开机前对各系统进行严格调试，在开机前做到设备正常运转。为保证冻结和开挖期间冻结运转的连续，冻结系统设备采用新型冻结设备，并准备一套备用设备，当一台设备出现故障时，启用另一台设备运转，保持冻结的连续进行。同时，对故障设备进行维修，确保始终有一套设备备用。(2)预备二路供电电源(备用发电机);预备备用冷冻机和相关备件;安装各类计量和检测仪表并预留备件;盐水正常循环前进行管路施压渗漏检测，清洗后用橡塑材料保温;做好冻结管的打压试验;在左线和右线隧道管片内侧铺设冷冻板和保温层，确保冻土帷幕不存在薄弱环节。(3)按照方案及时对冷冻各系统参数进行监测，并保持记录，做到每天一测，关键参数多次监测，发现问题立即处理。(4)每班测量冻结孔系统供液情况，确保每组冻结孔盐水流量)5m3/h，否则通过手动调节;每天对盐水去回路温度进行监狈(，去回路温差在冻结壁交圈后小于1.5℃。(幼准备冲孔的必需设备，保持卸压孔的畅通。(6)利用泄水压孔每天放水泄压，逐渐将联络通道开挖土体内水放出，消除冻结对隧道管片和临近建筑物的冻胀影响。

5联络通道开挖条件验收

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5.1联络通道地面环境验收

(l)联络通道所在地面的建筑物和管线是否稳定。(2)联络通道所在的地质及开挖地层否含承压水。5.2冻结效果验收

(l)设计积极冻结时间为45d。积极冻结7天盐水温度降至一18℃以下;积极冻结15d盐水温度降至一24℃以下;开挖时盐水温度降至一28℃以下。(2)各冻结孔组的去、回路盐水温差不大于1.5℃。(3)检查冻结孔盐水流量情况:要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h，每米冻结管(包括冷冻排管)的设计散热量不应小于100kcal/h，盐水系统循环总流量在积极冻结期间达到设计值。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。(4)泄压孔压力上涨超过7d，或打开泄压孔阀门确认无泥水流出。(幼联络通道冻土厚度大于1.6m的设计厚度，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一5℃，冻结壁有效土平均温度要达到一10℃以下;并进行探孔测温检测。根据测温孔测温结果计算，冻土帷幕的平均温度和厚度达到设计值。(6)在钢管片打开前，先在冻结可能存在有最薄弱部位打几个探孔，以确定冻土强度是否达到设计值，并无水砂流出即可正式开挖。如果达不到开挖条件，应组织有关专家、技术人员等进行现场分析研究，找出原因合理延长冻结期，待冻结壁完全达到设计厚度方可正式开挖。5.3开挖时其他条件验收

(l)通信系统安装完毕。整个施工期间，在施工现场安装直拨电话，并安排专人进行线路维护，便于对施工现场的监督和管理。(2)防护门安装完毕。防护门安装在联络通道开挖侧，门框直接焊接在预留洞口钢管片上，在门框与门边接触处设置密封橡胶条。同时确认防护门启闭功能正常，接好供气管。(3)完成隧道支撑加固。(4)冷冻机等机电设备及电源等完好的检查报告。(幼对开挖作业人员进行了安全教育培训和安全技术交底工作。(6)抢险物资和施工材料准备就绪并运到现场，包括:砂袋、水泥、钢支撑、支护木背板、木楔等。

6开挖施工处风险理措施 6.1应急液氮

在联络通道附近储备移动式液氮罐的连接管路和保温材料，并与厂商签订协议，保证液氮在12h内连续供应至工地。

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6.2开挖面渗水风险处理措施

开挖过程中，开挖面有水渗出时，立即停止施工。第一时间由当班工长通知值班管理人员，同时对渗水点进行处理。如果出水量小，只是滴漏，未形成线流，利用快干水泥或注人聚氨醋封堵。如果渗水量大，利用液氮进行快速冻结。

冷冻站人员及时对渗水点观察，立即查找原因，调整冻结参数。6.3涌水、涌砂风险处理措施

开挖时出现涌水、涌砂等情况时，用砂袋和粘土袋压住出水点，封闭通道，上报项目总工和经理。(2)当出现无法控制的突发局面时，重要电机设备立即进行转移，同时迅速组织人员撤离现场，关闭防护门。同时，对地面沉降情况进行检测。并分析原因，制订措施报请业主、监理和总包单位审批后实施。6.4停水、停电风险处理措施

(l)在积极冻结期间突然停电，冻结帷幕不会很快融化，对冻结效果影响也不大;如停电时间较长，应增加积极冻结时间，直到冻结帷幕完全交圈为止。(2)在开挖期间突然停电，立即停止掘进，把暴露的土体用保温材料完全覆盖，进行保温。现场人员及时通知供电部门，排查故障原因，在30min内供电正常对旁通道的冻结及开挖没有影响。如不能及时恢复供电，立即启用备用发电机，保证冷冻站冻结系统正常工作。(3)冻结补充水每天补充一次，断水24h一般不影响冻结;冻结时保证清水箱充满水。另外在停水后，可以从别处运水补充至清水箱或在车站端头井蓄水，紧急时抽水至清水箱，保证冻结系统的正常运转。6.5工作人员打破冻结管风险处理措施

施工人员在开挖至冻结管附近时，由冻结值班人员向其标识冻结管的具体位置。如出现打破冻结管的情况，停止开挖，并通知冻结维护人员关闭盐水阀门，防止盐水外流融化冻土，由电焊工焊及时对冻结管补焊后继续施工。6.6冻结管去、回路盐水温差大于1.SOc风

险处理措施在开挖和结构施工期间，保证每组盐水的进、回路流量，一旦发现盐水的去、回路温差大于1.5℃，应及时调整该组盐水管路的流量，保证各个冻结管盐水流量均衡，使冻结管去、回路盐水温差满足要求。6.7开挖工作面化冻风险处理措施

掘进施工人员如果发现已开挖的暴露面不断有土块掉下，且影响面积较大，而且周围 使命：加速中国职业化进程

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土体有松动现象，立即通知冻结施工人员，由冻结施工人员根据判断情况，加强冷冻，同时做好开挖面的保温工作。6.8承压水不良作用风险处理措施

按不利原则分别考虑高、低水位，微承压含水层呈带状不连续分布。因此制定本处理措施:

(l)冻结过程中，针对不安全部位多布置测温孔加强温度监测，及时对所测数据分析和统计，对冻结帷幕的发展状况做出相应的预计。(2)开挖前对开挖条件严格把关，一旦发现有不合格条件，及时进行分析和排查，确实是冻结问题，采取加大局部冻结孔的流量，增加冻结时间，以提高局部冻结质量，直至满足所有开挖条件才可开挖。(3)开挖过程中，派专人对开挖工作面的冻土质量及温度进行监测，一旦发现问题及时土报给项目经理，经核查后启动涌水处理措施。

6.9排水管预留洞口处风险处理措施

敷设排水管时，预留洞口处已失去通道防护门的保护，如出现突发的涌水、涌砂现象，除关闭通道防护门外，洞口处也要封闭。具体的操作方法如下:可采用与通道防护门相似的做法，即在穿过的钢管片隔腔处设置一可关闭的小型防护门，以增加洞门的密闭性，如出现突发现象，立即关闭此门，并加以固定。6.10其它处理措施

(l)做好信息化处理，通过监测指导施工。A、位移的监测工作在冻结孔施工前，建立监测原始基准数据，冻结孔施工时，开始第一天监测，直至冻结帷幕融化后。B、冻结系统及冻结壁的温度等指数监测，自冻结运转开始，直至冻结停冻。C、(3)测温孔温度监测，冻结开机后每天监测一次。D、监测的各种数据及时反馈分析处理，以便指导施工，采取措施。(2)为了控制支架间冻结帷幕的变形，减少冻结帷幕冷量损失，所有钢支撑架后采用木背板密背，背板必须同冻结壁紧贴，尽量减少支护间隙，木背板不能松动，当支护间隙较大时，可增加背板厚度和木撅子，以提高支护效果。(3)开挖过程中，如发现土体加固强度不够，影响正常掘进时，可以采取缩短进尺加强支护等措施处理。(4)成立抢险领导小组和救援队伍，抢险领导小组轮流值班，当现场出现紧急情况时，能及时并有效不紊的实施工程抢险。

7配备应急材料及设备

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现场需配备的应急材料及设备包括:(l)水泥(包括速凝水泥)、水玻璃、粘土袋、砂袋、方木、木楔等常用材料;(2)冻结备用设备(包括冷冻机、盐水泵和清水泵)、双液注浆泵、空压机、混凝土喷射机、千斤顶、电锯、手拉葫芦、电焊机等设备。

8结语

冻土是对温度十分敏感且性质不稳定的土体，施工过程中重点做好循环盐水的温度和流量、冻土墙的温度、开挖期冻土墙体的变形量、地面冻胀和融沉量的监测，及时掌握施工质量。由于地下工程的复杂性，及时发现施工过程中存在的隐患，根据制定对策和措施采取正确的方法，才能堵绝事故苗头，确保施工安全。

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