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《浙江建筑雜志》2014年第八期

1凍結(jié)帷幕及制冷設(shè)計

1．1連接通道凍結(jié)孔的布置根據(jù)凍結(jié)帷幕設(shè)計及連接隧道的結(jié)構(gòu)，凍結(jié)孔按水平角度布置在連接隧道的四周。凍結(jié)孔數(shù)共計44個(外圈凍結(jié)孔為W1～W26個、內(nèi)圈凍結(jié)孔為N1～N18個)。內(nèi)、外圈凍結(jié)孔均勻布置，兩圈孔分別從兩個工作井打設(shè)，見圖2。凍結(jié)孔開孔位置與原設(shè)計位置誤差不大于100mm，最大允許偏斜200mm(凍結(jié)孔成孔軌跡與設(shè)計軌跡之間的距離)，凍結(jié)孔內(nèi)排孔最大允許間距為1600mm，外排孔最大允許間距為1500mm，超過允許間距時應(yīng)打補孔。

1．2盾構(gòu)始發(fā)、到達洞門凍結(jié)加固凍結(jié)孔的布置為了使盾構(gòu)能安全、順利完成施工，盾構(gòu)出洞處在距槽壁外側(cè)0．3m處施工三排凍結(jié)鉆孔，凍結(jié)孔深度為31．36m，單孔凍結(jié)長度為11．8m，即地面向下19．56m不凍，采用垂直局部凍結(jié)。凍結(jié)孔布置說明如下:凍結(jié)孔距離槽壁邊0．3m，孔間距為:A排839mm，B排829mm，C排828mm;排間距1．0m，凍結(jié)孔個數(shù)41個，測溫孔共4個，每排凍結(jié)孔均勻布置，最大偏斜值不大于250mm，每排分別為14、13、14個，見圖3。盾構(gòu)接收處在距槽壁外側(cè)0．3m處施工四排凍結(jié)鉆孔，凍結(jié)孔深度為32．5m，單孔凍結(jié)長度為11．5m，即地面向下21．0m不凍，采用垂直局部凍結(jié)。凍結(jié)孔布置說明如下:凍結(jié)孔距離槽壁邊0．3m，孔間距為900mm，排間距1．0m，凍結(jié)孔個數(shù)40個，測溫孔共4個，凍結(jié)孔采用梅花布置，最大偏斜值不大于250mm，每排分別為11、10、9、10個，見圖4。出洞、進洞鉆孔施工時A排孔均盡量向地下連續(xù)墻偏斜，洞門鑿除前需在洞門范圍內(nèi)打設(shè)不少于8個探孔，探明凍結(jié)壁交接面溫度和凍結(jié)效果。

1．3制冷設(shè)計

1．3．1凍結(jié)參數(shù)確定(1)設(shè)計最低鹽水溫度為≤－28℃。(2)設(shè)計凍土平均溫度為－15℃。(3)凍土平均溫度根據(jù)多排凍結(jié)管直線凍土墻平均溫度的等效梯形計算［3］方法確定。

1．3．2需冷量和冷凍機選型凍結(jié)需冷量計算式分別如下:連接通道:Q=1．3•π•d•H•K［4］垂直局部凍結(jié):Q=1．3•π•d•H1•K+0．65•π•d•H2•K式中:H—凍結(jié)總長度;H1—凍結(jié)段總長度;H2—非凍結(jié)段總長度;d—凍結(jié)管直徑;K—凍結(jié)管散熱系數(shù);300kcal/h•m2(1kcal=4．1858×103J)。

2凍結(jié)施工

2．1凍結(jié)孔施工連接通道凍結(jié)孔施工采用MA－80錨桿鉆機，鉆機扭矩為4000N•M，推力30kN。水平凍結(jié)孔施工工序為:定位開孔及孔口管安裝→孔口裝置安裝→鉆孔→測量→封閉孔底部→打壓試驗。防噴裝置見圖5。垂直鉆孔采用跟管鉆進下放Φ219鋼套管，然后在里面下放Φ127凍結(jié)管，灌注膨潤土后將套管拔出。垂直凍結(jié)孔工序為:定位→鉆孔→測量→下放凍結(jié)管→打壓試驗。

2．2凍結(jié)站安裝凍結(jié)孔施工時同步進行凍結(jié)站安裝，設(shè)2個凍結(jié)站。每個凍結(jié)站配備3臺JYSLGF300Ⅲ型螺桿機組三臺套(其中一臺套備用);鹽水泵選用IS150－125～400型3臺，流量200m3/h，一臺備用;冷卻水泵選用IS125－100～250型3臺，流量120m3/h，一臺備用;冷卻塔選用KST－80型3臺。

3盾構(gòu)行進區(qū)域凍結(jié)管拔出

3．1盾構(gòu)進出洞流程盾構(gòu)進出洞流程見圖6。

3．2垂直凍結(jié)管拔出用熱鹽水循環(huán)凍結(jié)管一段時間后可進行試拔，拔起0．5m左右時，便可停止循環(huán)熱鹽水，用壓風(fēng)將管內(nèi)鹽水排出。然后用吊車快速拔出凍結(jié)管。拔管時注意凍結(jié)管與掛鉤要成一線，凍結(jié)管不能蹩勁，拔管時要常轉(zhuǎn)動凍結(jié)管，不能硬拔，如拔不動時，要繼續(xù)循環(huán)熱鹽水解凍，直至拔起凍結(jié)管到設(shè)計長度。熱鹽水循環(huán)及吹鹽水系統(tǒng)見圖7。

4連接通道結(jié)構(gòu)施工

4．1開挖構(gòu)筑施工連接通道凍結(jié)施工完成后進行開挖構(gòu)筑施工，通道開挖順序為:土方開挖→架設(shè)臨時鋼支架、背板→噴射C25混凝土→綁扎鋼筋→安裝模板→澆筑混凝土→拆除模板。開挖前要安裝防護門，并經(jīng)過打壓試驗，符合該地層設(shè)計壓力要求。其中噴射混凝土根據(jù)香港PS標準采用濕噴工藝。

4．2結(jié)構(gòu)壁后注漿及融沉跟蹤注漿

4．2．1結(jié)構(gòu)注漿充填注漿主要填充鋼背板和凍土帷幕之間的空隙。停止凍結(jié)后3～7d內(nèi)進行充填注漿，通道部位注漿壓力不大于靜水壓力。注漿流量控制在15L/min左右，注漿按照由下而上的順序進行，當(dāng)上一層注漿孔連續(xù)返漿即可停止下一層注漿，直至拱頂。

4．2．2控制地層融沉的注漿措施在通道開挖施工初襯支護時預(yù)埋注漿管，深度至鋼背板后進行編號;注漿孔應(yīng)均勻涵蓋整個凍土帷幕范圍;連接通道內(nèi)部沿通道方向約每1．2m預(yù)埋一圈注漿孔，每圈8個注漿孔;洞門垂直凍結(jié)融沉注漿管可利用盾構(gòu)隧道管片上的預(yù)留注漿孔，注漿順序為:“通道底部—通道兩側(cè)—通道頂部”。注漿材料采用單液水泥漿或水泥－水玻璃雙液漿。

5結(jié)語

該工程獲得香港渠務(wù)署頒發(fā)的杰出環(huán)境管理獎，社會、經(jīng)濟效益顯著。凍結(jié)法在近海含鹽地層的成功應(yīng)用將為凍結(jié)法的應(yīng)用帶來新的生機，豐富和發(fā)展凍結(jié)法理論，更廣泛地應(yīng)用在各種地層條件下，對凍土強度和凍土平均溫度的研究起到了促進作用。進一步加強試驗各種地質(zhì)條件下的凍土參數(shù)，為今后的凍結(jié)施工提供更多的理論依據(jù)，促進經(jīng)濟發(fā)展，提高社會經(jīng)濟效益，是我們今后發(fā)展的重點。

作者：金海江單位：中煤第五建設(shè)公司上海分公司