方案是对一项活动具体部署的安排和计划，那么方案的格式是什么样的呢？如何才能写好一份方案呢？以下是小编整理的关于《冻结法加固施工方案》的相关内容，希望能给你带来帮助!
第一篇：冻结法加固施工方案
应用冻结法加固地铁工程的结构施工研究
摘要:主要介绍了上海地铁明珠线蓝村路站-浦东南路站区间隧道联络通道、泵站采用水平冻结加固情况下,隧道支护及结构施工过程,分析了隧道内矿山法施工旁通道对地表及隧道结构产生的影响及解决措施,指出了矿山法施工技术在市政及地铁工程施工中的技术可行性。
关键词:水平冻结;隧道支护;结构施工 1 前言
由于受城市地面道路、建筑和地下管线的影响,在地铁隧道施工中,传统的明挖施工技术受到挑战,而隧道暗挖施工技术,因其很少占用地面施工场地、无环境污染、施工安全性高等优势,在北京、广州、上海等城市地铁施工中得到推广应用。2002年6月至11月上海地铁明珠线蓝村路站-浦东南路站区间隧道联络通道、泵站工程采用全断面水平冻结法加固、矿山法开挖支护施工顺利完成。 2概述 2.1工程内容
上海地铁明珠线二期蓝村路站—浦东南路站区间隧道旁通道及泵站(以下简称旁通道)位于两站区间隧道中部。旁通道由与左右线隧道正交的水平通道及通道中部的集水井组成(图1)。按设计,旁通道位置上、下行线隧道的中心标高分别为-15.007m和-15.806m,上、下行线隧道中心线间距13481.9mm。通道为直墙圆弧拱结构,集水井为矩形结构,通道和集水井均采用两次衬砌,其中初衬厚度为200mm,通道墙、拱和集水井内衬厚度为400mm,通道底板和通道与隧道连接处(喇叭口)内衬厚度为1000mm。通道的开挖轮廓高约4.23m,宽3.2m,局部(喇叭口处)高4.83m,宽4.4m;泵站开挖轮廓长4.2m,宽3.2m,深2.2m。
2.2 工程地质条件
旁通道位置地面标高为4m左右,隧道上覆土层厚度按19m考虑。根据附近地层情况,旁通道施工范围内土层主要按灰色淤泥质粘土、灰色粘土和灰色粉质粘土考虑,具有孔隙比大、含水丰富、承载力低、容易压缩和在动力作用下易流变的特点,开挖后天然土体本身难以自稳。 2.3 工程难点
① 地质条件差,淤泥质粘土承载力低,含水率高,易流变; ② 在盾构区间隧道内施工,施工点距区间隧道两端车站均有1km左右的距离,施工场地狭小; ③ 工程地处浦东新区东方路,通道上方地面为一栋二层楼的超市,通道开挖引起的地表沉降量必须严格控制,不能超过30mm。
因此,在该地层内开挖构筑旁通道,需要先对施工影响范围内的土体进行稳妥、可靠的加固处理。经反复论证决定采用水平冻结法加固。该工法具有安全性好,不污染环境等优点。因此本工程设计包括旁通道周围土层的冻结加固和开挖构筑施工两部分内容。设计地层冻结加固体积约为2100m3,挖掘土方和浇注混凝土体积分别为220m3和120m3。采用这种加固方法就要求旁通道及泵站结构施工中的开挖工艺、支护参数等与之相适应。 3 施工方法与施工工序
根据上述施工条件,并结合上海地铁二号线旁通道施工经验,拟采用“隧道内水平冻结加固土体,隧道内开挖构筑”的全隧道内施工方案。即:在隧道内采用冻结法加固地层,使旁通道外围土体冻结,形成强度高、封闭性好的冻土帷幕,然后在冻土帷幕中采用矿山法进行通道及泵站的开挖构筑施工。
水平地层加固和开挖构筑的主要施工工序:施工准备→隧道管片开孔和安装孔口管→冻结孔钻进,安装冻结器与冷板,同时安装冻结制冷系统→安装冻结盐水系统和检测系统→冻结运转,同时进行隧道支撑→探孔试挖,拆钢管片→通道掘进与初衬→通道防水层施工与内衬→泵站开挖与初衬→泵站防水层施工与内衬→停止冻结,封孔→壁后充填注浆。冻结孔施工和旁通道初衬施工为本工程的关键工序,防水层和旁通道内衬施工为特殊工序。 4 联络通道临时支护参数
由于冻土具有明显的蠕变特性,特别是粘性土层,这种特征更加明显,随着旁通道的掘进施工,冻结壁被暴露在空气中,冻土的蠕变随时间的延长而增加。为控制冻结壁的变形,要对冻结壁采取有效的临时支护,以免冻结壁变形破坏。
将旁通道的支护结构简化成由三段简支梁组成的一个半封闭结构。由于拱顶部分的冻结壁较厚,冻结壁变形较小,作用在支架上的荷载主要作用在支架两侧的柱腿上。假设作用在支架腿上的载荷为均布荷载,最大弯距发生在柱腿中部,根据变形协调条件,柱腿中部的挠度f同冻结井壁的允许变形相等,即:
ua=f=5qL4/381EI
(1)
式中:ua为冻结壁的变形量;E为支架的材料弹性模量;I为支架惯性矩;L为支架柱腿的长度;q为作用在支架腿上的均布荷载,q值可根据式
ua=(1+u)(p-pi)a/A(t×τ)确定。
式中:τ为冻土的侧压力系数;A为冻土的弹性模量;p为作用在冻土外侧的压力;pi为支架对冻土壁的反力;a为旁通道宽度的一半;t为冻结壁的温度系数;u为支架的间距。
已知ua=2cm=0.02m,u=1/2=0.5,A=40MPa,p=20×1.8×104=3.6×105Pa;a=1.7m Pi=P-A·Ua(t×τ)/α(1+u)=4.6×104Pa设支架的排间距为0.5m,则每个支架上的荷载为
q=pi/2=2.3×104Pa 由式(1)得
I=5qL4/381UaE
L=3.8m,q=2.3×104Pa,E=2.1×105MPa,Ua=0.02m代入上式得:
I=1498cm4
根据工字钢的转动惯量可知
I16=1130cm4 I18=1660cm4>1498cm4
故选用18号工字钢作为支架的支护材料,考虑到支架的刚度及稳定性,每个支架加有中梁及底梁。 5旁通道开挖构筑工艺
旁通道的开挖从占用隧道一侧向另外一侧隧道进行水平暗挖,根据冻土的发展规律,同时考虑工期、隧道占用时间等因素,旁通道的开挖构筑施工应尽量同冻结孔施工占用同侧隧道。旁通道的开挖构筑在一个完全封闭的冻土帷幕内进行,冻土帷幕为一个底部较厚的直墙圆拱形,冻土墙设计厚度1.2m,冻土强度4～6MPa,旁通道及泵站的施工采取全断面开挖。
在打开钢管片前应对各种量测资料及测温孔中测得的冻结壁发展情况、冻结时间等进行综合分析,当分析结果同设计基本相符时,即可进行试开挖。由于冻土强度较高,冻结壁本身起着临时支承作用,开挖过程中为避免冻结壁暴露后产生蠕变,造成冻结管断裂,在掘进过程中要及时对冻结壁进行临时支护,并对冻结壁及时封闭,减少冷量损失。旁通道的开挖构筑要充分利用冻土的强度特点,经过科学施工,严格管理,将加固地层自身的稳定性与合理的临时支护有机的结合起来,控制开挖步距,加强工程监测, 将整个通道的开挖及临时支护完成之后,一次进行防水层和结构混凝土浇筑施工。这样不仅简化了旁通道及泵站开挖构筑施工工艺,缩短了工期,加快了施工速度,而且提高了工程质量。
6 上海轨道交通明珠线二期蓝村路站-浦东南路站区间隧道旁通道及泵站施工情况
上海轨道交通明珠线二期蓝村路站-浦东南路站区间隧道旁通道及泵站开挖构筑工作自2002年10月6日开始施工,10月11日旁通道部分采用矿山法开挖挖通,11月17日整个旁通道及泵房结构施工完毕。监测结果显示地表最大沉降量为16mm,隧道内管片最大沉降量为6mm。这说明采用冻结法加固的情况下,用矿山法开挖地铁旁通道对周边环境的影响完全处在安全范围内。该旁通道工程的成功实施,为上海市区建筑物下地铁隧道施工及过江隧道施工积累了有益的经验,是冻结法加固地层矿山法开挖在市政工程中的一次成功实践。 参考文献: [1]陶龙光,巴肇伦.城市地下工程[M].北京:科学技术出版社,1999. [2]孙钧.地下工程设计理论与实践[M].上海:上海科学技术出版社,1996. [3]陈仲颐,周景星,王洪瑾.土力学[M].北京:清华大学出版社,1997.
第二篇：(增大截面法)加固施工方案
某商务大楼框架柱加大截面法加固工程
施 工 方 案
建设单位：
监理单位： 总承包单位： 加固单位： 编制人: 审核人： 审定人：
编制日期：年月日
某商务大楼框架柱加大截面法加固施工方案
一、主要施工工艺：
施工放线——清理、修整原结构柱——原结构柱表面凿毛——加固柱周围楼板开洞——植筋成孔——钢筋绑扎——验收——模板安装——灌浆料浇筑
二、主要加固施工程序
1、清理、修整、凿毛原结构柱，原有楼板开洞
对原混凝土结构柱的表面，先清除被加固柱表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土。
界面处理采用电镐打毛，在混凝土粘合面上錾出麻点，形成点深约3mm、点数为600点/㎡-800点/㎡的均匀分布。
为增强新旧混凝土的粘结能力，结合面凿毛后应用空气压缩机吹净表面浮灰，并涂刷混凝土界面结合剂一道。
2、安装新增钢筋(包括种植箍筋)并与原钢筋、箍筋连接。 1)钢材要求：钢筋应有出厂质量保证书和试验报告书单，并按规定取样做力学性能试验和焊接试验，合格后方可使用。
2) 钢筋加工：严格按照施工图纸要求完成钢筋翻样工作，确定所采用的钢筋型号、规格、下料长度、所成形钢筋形状、钢筋所使用的部位根数。再由现场钢筋工根据翻样单确定成形钢筋，在成形钢筋过程中，质检员要随时检查成形钢筋是否合格，不合格者坚决返工。
3)钢筋连接：本工程中新增受力钢筋(HRB400 Ø25)保护层厚度为30mm，受力钢筋在加固楼层范围内应通长设置，中间不得断开。新增受力钢筋上下两端弯折后与原柱纵向受力钢筋焊接(如下图所示)：
连接好后质检员要逐一进行检查，最后由质检员、监理人员或业主方人员对钢筋工程进行隐蔽验收后才能进入下道工序。
4)新增U型筋需要植入框架柱内300mm，植筋前必须清洗成孔并清除孔内积水与杂物，钢筋必须除锈，并将钢筋锚固段擦拭干净。
梁区等代箍筋穿纵横梁、互焊，或采用化学植筋技术，如下图所示：
3、模板工程
1)模板安装：方柱模板采用多层板，用50×80木方作竖档，间距250，采用钢管柱箍，间距1000mm。圆柱模板采用木条拼装，内保铁皮，采用成品圆柱箍，间距1000mm。柱模板在中间位置开浇筑口，同时进行体外振捣，从而保证所浇筑C60灌浆料的密实度。振捣完毕后，用模板封堵浇筑口，然后继续浇筑。
2) 模板拆除、清理和保管：砼浇捣完毕后，应在砼强度能够保证其表面棱角不因拆模而损坏后拆除。模板拆除后，及时按种类、规格进行清理并运离拆模场所，扣件、钢管要及时清理，防止锈蚀。
4、浇筑混凝土
1)本工程加固构件扩大截面柱采用C60灌浆料浇筑。 2)灌浆料制备：灌浆料搅拌时严格按照厂家提供的配合比用水量加水、搅拌均匀、无浮浆即可使用。搅拌用水必须采用饮用水。 3)砼浇筑：砼浇筑前，须对原结构进行凿毛清洗处理。清洗完毕后，与原混凝土接头的地方需涂刷水泥净浆作为界面剂。柱扩大截面浇筑砼时，须在柱与楼板四周凿出与扩大截面尺寸相同的缺口，以方便钢筋绑扎和浇筑砼。柱扩大截面加固时，由于模板与原混凝土之间空隙较小，从上浇筑时很难保证浇筑密室。对此，我们采用将柱模板在中间位置处开一个浇筑口，采用体外振捣。振捣完毕后，封堵此浇筑口。然后继续浇筑。这样做会保证灌浆料的密实度。 6)砼养护：砼浇捣后，灌浆料在浇捣完毕后4小时以内就开始养护，经常洒水使其保持湿润，养护时间不少于7天。洒水次数以能保证砼表面湿润状态为佳。
5、植筋施工注意事项
(1)、 植筋后24小时内，不得扰动、碰撞钢筋。 (2)、 植筋后48小时后，方可进行后续工序施工。
(3)、 植筋在与其它钢筋绑扎或焊接时，不得采用外力强行撬压植筋。
编制单位：###### 年
月
日
第三篇：联络通道冻结法施工技术
摘要:结合上海地区地铁所处地层的特点,对联络通道的冻结施工作了详细的分析。对水平冻结工艺、冻结施工、冻土开挖、冻胀融沉等几方面提出了有参考价值的施工参数及控制措施。最后对施工的一些安全问题提出建议。 关键词:轨道交通;联络通道;冻结法;施工
上海市地铁区间隧道所处地层常常遇到松软含水地层,稳定性差,因此,在联络通道土体开挖前,必须对周围土体进行加固。用冻结法加固土体具有强度高、封水性好、安全可靠等优点,特别适用此类工程。由于传统的垂直钻进冻结孔在城市中施工缺乏打钻空间,故以采用水平冻结[1,2]为宜。
1、联络通道施工
联络通道及泵站常设在地铁区间隧道的最低点。其由与上、下行线正交的水平通道和通道中部的集水井组成。通道为直墙圆弧拱结构,集水井为矩形结构。
在冻结法施工过程中[3],通常用“隧道内钻孔,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倾斜孔冻结加固地层,使联络通道及泵站外围土体冻结,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。地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。
2、水平冻结工艺 2.1冻结帷幕设计
冻土帷幕厚度设计,通常根据类似工程施工经验和设计试算,然后采用有限元对冻土帷幕受力与变形进行验算,直到满足要求。 2.2冻结孔的设置
根据冻结帷幕设计及联络通道的结构,冻结孔按上仰、近水平、下俯3种角度布置在联络通道和泵站的四周,在通道下部布置2排冻结孔,加强通道冻结效果,把泵站和通道分为2个独立的冻结区域。通常冻结孔的布置根据管片配筋情况和钢管片加强筋位置,在避开主筋的前提下可适当调整。 2.3制冷设计 1)确定冻结参数。
(1)设计盐水温度为-25～-30℃。
(2)冻结孔单组流量≥3 m3/h。
(3)冻结孔应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板,开孔位置误差≤100 mm。
(4)通常设置4个对穿孔,用于冷冻排管和冻结孔供冷。
(5)冻结孔有效深度(管片表面以下冻结管循环盐水段长度)不小于冻结孔设计深度,冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔,不能循环盐水的管头长度≤150 mm。
(6)冻结孔最大允许偏差150 mm,冻结帷幕交圈时间为18~22 d,达到设计厚度时间为40 d。
(7)积极冻结达到开挖时间一般取为40 d,维护冻结时间为30 d。
(8)分别在通道内外和两侧隧道内布置18个测温孔(深2～6 m),其中对侧隧道布置8个;在冻结帷幕中间布置4个泄压孔(上、下行线各2个,利用管片上预留注浆孔)。
2)用式⑴计算出的冻结需冷量为14 878 kJ/h。
Q=1.2·π·d·H·K (1) 式中:d为冻结管直径,0.089 m;H为冻结总长度;K为冻结管散热系数,71.7 kJ/(h·m2)。
3)选用JYSLGF300Ⅱ型螺杆机组2台套(1台备用),设计单台机组工况制冷量为21 000 kJ/h,电动机功率为110 kW。
3、冻结施工 3.1 冻结孔施工
1)为了保证联络通道及泵站开挖时的安全,通常采用在2条隧道分别钻孔的方案。冻土帷幕拱顶布置3排冻结孔(喇叭口上方有2排冻结孔),集水井底部用“V”字形布孔方式,即在另一条隧道底部打2排孔,将联络通道和泵站封闭。
2)布置冻结孔位的管片在开孔前,监理需对每个孔位进行确认(混凝土管片内外层主筋不会被打断,确保管片结构的安全)。 3)冻结孔施工工序为:定位开孔→孔口管及孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。
4)采用经纬仪和水准仪监测开孔前和钻孔时的上下仰俯角及方位角,钻孔的偏斜应控制在0.8%以内,在确保冻土帷幕厚度的情况下,终孔偏斜≤150 mm。采用每钻进3 m后测量1次偏斜(如偏斜大,应进行纠偏;如偏斜超过设计要求,应根据地层情况及时拔除冻结孔,重新钻孔,直到满足设计要求;考虑地压大、摩擦力大等因素,若冻结孔无法拔出时,应在超设计孔的偏斜间距间补打1个孔,以保证终孔间距不大于设计要求)。 3.2 冷冻站安装
1)占地面积约80 m2的冻结站设置在隧道内,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。
2)管路用法兰连接。隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片斜坡上,以免影响隧道通行。盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温,保温层厚度为50 mm,保温层的外面用塑料薄膜包扎。
3)在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试组件。
4)集配液圈与冻结管的连接用高压胶管,每根冻结管的进出口各装1个阀门,以便控制流量。联络通道四周主冻结孔为2个串联在一起,其他冻结孔为3个串联在一起。
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50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。考虑两侧喇叭口冻结的效果以及管片的散热,对上下行线隧道管片内侧安装冷冻板,来加强冻结。
6)设备安装按使用说明书的要求进行,考虑冷冻机运转的连续性,不能停机检修,在运转前应联系厂家来人检修冷冻机,以保证冷冻机可靠、连续运转。 3.3 冻结系统试运转
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。在冻结过程中,定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况,必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。 3.4 冻结效果的监测
1)在积极冻结过程中,要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度。
2)积极冻结期间内,盐水去路温度应稳定地保持在-25～-30℃以下;运转时间应保证超过30 d。
3)各冻结孔组的回路温差≤1.2 K,盐水循环系统去回路温差≤2 K;盐水系统循环总流量达到设计值;联络通道冻土有效厚度>1.6 m,通道冻结壁有效冻土平均温度要达到-10℃及以下。 3.5 试挖与维持冻结
1)测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖;开挖前先在钢管片上开一探测观察口,判定水和泥从有到无,确认冻土帷幕内土层无流动水后(饱和水除外)再进行正式开挖。
2)泄压孔达到升压条件,进行放压观测试验。
3)正式开挖后,根据冻土帷幕的稳定性,以及保证联络通道的开挖安全,不提高盐水温度,进入维持的积极冻结,盐水温度仍保证在-25～-30℃。
4、冻土开挖及构筑施工
开挖施工之前,需在隧道的联络通道开口处搭设工作平台,利用隧道作为排渣及材料运输通道。 4.1简易预应力隧道支架安装
1)积极冻结期间,需在联络通道开口处两侧隧道中设置简易预应力隧道支架,以减轻联络通道开挖构筑施工对隧道产生的不利影响。简易预应力隧道支架为矩形支架形式,上下行线联络通道开口两侧各架2榀钢支架(组合结构),间距为2.4 m。
2)2榀钢支架在联络通道两侧沿隧道方向对称布置,安装在联络通道预留洞两侧的第一条管片环缝处,偏离管片环缝截面的距离≤20 mm。架设时要有专人负责指挥,拼装时螺栓必须拧紧。
3)每榀支架有8个支点,由6个50 t螺旋式千斤顶提供预应力。高处千斤顶应系在主架上,防止脱落。施加预应力时,每个千斤顶要同时慢慢地平稳加压,每个千斤顶以压实支撑点为宜。 4)安装好预应力支架后,顶实千斤顶,但每个千斤顶的顶力≤100 kN,且各个千斤顶的顶力要基本均匀。根据实测隧道收敛变形调整各个千斤顶的顶力,收敛大的部位要求千斤顶力大,不收敛的部位千斤顶不加力,隧道收敛达到报警值10 mm时,千斤顶顶力达到设计最大值500 kN。如千斤顶顶力达到设计最大值后隧道仍继续收敛,则应采取其他措施加强隧道支撑。 4.2 防险门设计与安装
为保证联络通道施工安全,预防突发事件的发生,在积极冻结期间,在联络通道口加设安全防险门。
1)防险门为普通碳素钢结构,安装在开挖侧隧道预留洞口上;配备风量≥6 m3/min的空压机给防险门供气。防险门安装完毕,应开关灵活可靠,并便于人工操作,且不影响施工。
2)安装好防险门后进行气密性试验,要求在不停空压机时,试验气压能保持在设计值;开管片前应作
一、二次演习,保证防险门的安全正常使用。
3)在集水井开挖前,在通道底板加预留(埋)件,对集水井另加工安装1套防险门。 4.3 开挖
1)经探孔试挖确认可以进行正式开挖后,打开钢管片,然后根据“新奥法”的基本原理,进行暗挖法施工。由于冻土强度较高,冻结壁承载能力大,因而开挖时(除喇叭口侧墙和拱顶外)可以采用全断面一次开挖。
2)开挖掘进采取分区分层方式进行[4]。其施工顺序:先开挖通道,再开挖喇叭口,最后开挖集水井。
3)人工开挖的工具根据土体强度,可用风镐或手镐。开挖步距视土体加固情况而定,一般控制在0.5 m左右,特殊情况下最大不超过0.8 m。
4)开挖时,集水井外围冻结孔不割除,内部只需割除4根冻结管(位于中部),以确保冻土的强度及安全。
5)由于通道中冻土温度较低,风镐内空气中的水会凝结成冰屑,积集在管子的接头或进风口处,堵塞管路,故需将风管悬吊起来,每隔1～2 h向风管内注入酒精,防止冰屑的出现,以保证施工顺利进行。 6)开挖断面严格按照施工图进行,尽量避免超挖(控制在30 mm以内);开挖中心线偏差≤20 mm。喇叭口处考虑到断面较大,而且一端冻结管分布较为密集,另一端冻土强度相对较弱,故该处采取分断面开挖,缩短支护时间。 4.4 支护
1)联络通道和泵站开挖后,地层中原有的应力平衡受到破坏,引起通道周围地层中的应力重新分布。这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移,而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻土帷幕上。当冻土帷幕墙所承受的压力超过冻土强度时,冻土帷幕及冻结管会产生蠕变。为控制这种变形的发展,冻土开挖后要对冻结壁进行及时的支护,确保施工安全。
2)联络通道开挖及支护完成后,为减少混凝土施工接缝,通道混凝土结构应一次性连续浇筑,而通道顶板内的混凝土因浇筑困难,可分段浇筑,必要时可采用喷浆机对浇筑空隙进行充填。
3)上部结构施工完成以后,混凝土强度达到设计值的60%以上,才可开挖集水井。泵站开挖到设计深度,首先对泵站底板进行封底浇筑,然后一次性完成泵站的钢筋混凝土浇筑施工。根据设计要求采用商品混凝土,考虑到混凝土处于低湿环境中,必要时加入防冻剂等,以缩短混凝土凝固时间。
5、地层跟踪注浆
1)联络通道结构完成后,冻土在融化的过程中,会引起土体下沉。为控制融沉,必须对地层跟踪压密注浆,加固土体,减小对隧道的不利影响。
2)根据监测反馈的信息,利用管片压浆孔对隧道管片底部、喇叭口部位进行补压浆;通过联络通道衬砌中的预埋注浆管进行跟踪注浆,以补偿融沉。结构层施工结束、强度达到80%时,用J-200金刚石钻机在结构层中和隧道管片钻孔至冻结帷幕外围,埋设注浆管,从冻结帷幕外围进行跟踪注浆,控制融沉。
3)注浆顺序:管片底部→喇叭口处→通道及集水井。每一注浆段中应遵循先下部、后上部的原则,使加固的浆液逐渐向上扩展,避免死角。
4)为了增强压浆的可注性,开始时可注黏土—水泥浆;二次补浆选用水泥—水玻璃浆液。
5)为了防止隧道管片及联络通道结构受到影响,拟选用小压力、多注次的方式;注浆压力一般控制在0.2～0.5 MPa。 6)根据经验,融沉注浆量一般控制在冻土体积的15%左右。
6、结语
冻结法施工工艺在我国城市地铁工程联络通道建设上应用不少。由于联络通道结构的复杂性和冻结法施工技术的特殊性,在施工中常常会遇到一些意外险情,因此必须对冻结理论等作进一步深入、系统的研究。为此,在工程施工中要做好各个施工环节,同时还应制订一套完善的应急预案,以将施工险情消灭于萌芽状态。
第四篇：梁柱加固施工法（推荐）
1.2 包角钢加固在原柱子四角包E 100×10角钢，并用乳胶水泥砂浆使角钢与柱混凝土紧密粘贴牢固。沿柱高再将扁钢箍(间距450mm)与角钢焊接牢固(图1)。具体作法如下。
图1 柱包角钢加固作法
(1)配制乳胶水泥时，要求乳胶(聚醋酸乙烯乳液)含量为水泥重量的5%～10%，加水适量，呈膏状体。
(2)采用乳胶水泥粘贴外包型钢时，应先在柱角(预先应做处理)上抹厚5mm 的乳胶水泥，随即贴上角钢。为防止角钢松脱，应用特制夹具在柱的两个方向将4根角钢与柱子牢牢夹紧(夹具间距以500mm 为宜)，然后将扁钢(-50×5)箍与角钢焊接，并应交错施焊，防止过热，在乳胶水泥初凝前必须完成。
(3)如上下柱子均需用此方法加固时，应使用通长角钢，不要断开。所有外包型钢施工完毕后应在型钢表面抹一层1∶2水泥砂浆(厚20mm)，抹面层时严格按北京市《分部项目工程工艺规程》执行，防止空鼓、裂缝。
(4)柱上下与楼板连接处可根据柱子受力要求加角钢套箍(图2)，以加强柱子受力性能。
图2 柱脚角钢套箍
1.3 柱综合加固法
除以上两种柱子加固方法外，还有一小部分采用综合加固方法，即把以上两种方法综合使用，如图3所示。
图3 柱综合加固方法
2 钢筋混凝土梁的加固
梁加固比柱子加固复杂，操作也较困难，部分楼板需开大洞(作管道间使用)，因此除楼板加固外，还需要新增加次梁。根据受力情况，梁的加固可分为以下几类。 2.1 新增加次梁
一般在两根主梁的跨间加一根次梁。由于楼层荷载有较大幅度增长(如增加隔断墙和卫生间设备等)，且增设次梁后主梁受力情况也发生改变，故主梁也需进行加固。次梁加固方法如下：(1)支护楼板(留出新次梁的位置)，然后沿梁长按梁宽度凿去楼板混凝土;(2)安装主梁与次梁交接处的钢板套箍(用作次梁支座用，见图4);(3)焊上托钢筋的小块钢板，安装次梁主筋;(4)支新次梁底模，绑扎梁钢筋、箍筋等，再合上侧模，加支撑;(5)浇筑新次梁混凝土及养护。
图4 主梁与次梁交接处作法
2.2 主梁加强作法 2.2.1 主梁贴钢板法加固
采用钢板粘结加强时，分两种情况：一种是只加粘梁底面，另一种是除加粘底面外，还要加粘梁的两侧。这两种加强方法均需在靠近柱位置沿梁长设置钢板箍若干个，并用胶将梁底及梁侧的钢板与原有梁的混凝土贴紧粘结牢固。为便于固定，安装钢板时可通过膨胀螺栓，使已涂上胶的钢板与钢筋混凝土梁贴紧粘结牢固，以防钢板在胶凝固前滑脱，同时也起到钢板与混凝土梁紧密贴合的作用(图5)。
图5 梁加固图(a)加固立面;(b)梁端新增钢筋与柱交接处平面;(c)梁加固剖面
2.2.2 在受拉区焊附加钢筋
为减少梁底剔凿量，采取间断剔凿(中距400mm)，沿梁长方向的混凝土保护层间断剔凿，剔出部分应露出原钢筋1/2，焊上短钢筋(同原钢筋截面)，再在短钢筋上焊新增通长钢筋，然后再将梁的下部钢筋位置补上新混凝土。浇筑混凝土前可先将两侧模板支上，然后喷射细石混凝土。此方法较为复杂，但加固后梁的受力性能较好(图6)。
图6 焊附加钢筋加固法
以上图示中均设有钢板套箍，其作用是分力，因此又名分力钢板套箍，其具体尺寸如图7所示。
图7 钢板套箍示意
3 楼板加固
因使用功能发生变化，需增设管道间和线路，且要增加大量内隔断墙，因此原楼板的设计荷载将有较大幅度的增加。为此除在梁间再加1或2根小梁外，还要局部对原楼板进行加固。加固方法主要是在原楼板上下各加钢板条，在指定的部位用胶粘贴后，再用M12对穿螺栓(后改为膨胀螺栓)将楼板紧紧夹住，以提高其受力性能，钢板条采用200mm 宽、5mm 厚带钢。
楼板加固时，按该板承载的隔断墙位置及需新开洞口尺寸及位置确定钢板带位置。加固方法如图8所示。
图8 楼板加固法
(一)
实际施工中，因M12对穿螺栓安装十分困难，后改用膨胀螺栓上下对称固定的方法。该膨胀螺栓在钢板条端部100mm 处应设置4个，在纵横两块钢板条的叠合部分亦设置4个，在钢板条的其他部分放2个(沿钢板条的短向即200mm)，膨胀螺栓中距为300mm，如图9所示。
图9 楼板加固法
(二)
4 加固工艺要求
(1)采用外包钢筋混凝土围套加大柱截面或在原有柱的一侧加大柱截面时均应将原柱混凝土棱角打掉，表面凿毛后刷素水泥浆(水灰比以0.4为宜)一道，随即浇筑细石混凝土，注意加强养护，防止裂缝。
(2)采用粘钢板加固梁、板时，应将原混凝土结构面上的油垢污物刷洗干净，然后再对结合面进行打磨，除去2～3mm 厚的混凝土表层浮皮，并清除表面上的粉尘后再涂刷粘合剂。钢板粘结面应经除锈和粗糙处理，粘钢板加固后，外露的钢板应根据装修要求，用水泥砂浆(或环氧砂浆)做保护层(厚度不小于20mm)。
(3)在原有钢筋混凝土构件上打锚杆与新构件拉结时，应先用探测仪测出原构件内的钢筋位置，然后钻孔，以免损伤原构件内的钢筋。
(4)在原有楼板上打洞时，当洞口直径或边长a≤300mm 且相邻两洞边净距≥300mm 时，一般不采取加固措施;当300mm
图10 楼板凿洞洞口处理
(5)在原楼板或墙上打洞前，应先用探测仪测出板或墙内钢筋位置，打洞宜用机械方法(用金刚石空心钻头)。人工打洞应轻敲慢凿，尽量不损伤原钢筋。成孔后洞边用1∶2水泥砂浆抹平。
(6)原有楼板洞和墙洞需封堵时，当洞口直径或边长a≤300mm 时，可将洞边凿毛，用素混凝土封堵;当300mm
图11 孔洞封堵作法
(7)原有钢筋混凝土构件加固前需先做试验，取得经验后再全面推开。施工时视具体情况应加设临时支撑，以确保施工安全。当采用结构胶粘钢加固或钻孔埋设钢筋时，必须由具有资质的专业施工单位完成。
(8)填充墙与柱之间新加的拉结钢筋应根据填充墙在建筑平面中的位置，采用如图12所示方法预留。填充墙与已施工的柱之间的拉结方法为先用膨胀螺栓固定在柱上(膨胀螺栓的数量和直径应与拉结筋数量和直径相同)，然后在膨胀螺栓上焊接拉结筋。
图12 填充墙与柱的拉结方法
(9)对于通过短钢筋与原有钢筋焊接的钢板或钢筋和原有混凝土间的缝隙，应用M15水泥砂浆灌满，喷射混凝土，原柱与所有加固的钢板或角钢之间所有缝隙也必须用M15水泥砂浆灌满。
(10)所有需粘钢加固的构件加固前应进行卸荷，锚固粘钢板的型钢套箍需与钢板焊接时，必须做到先焊后粘。有困难时可通过设计单位采用结构胶钢-钢粘接锚固法，锚固长度应根据所用结构胶的粘接抗剪强度由设计单位经计算确定。
(11)加固后钢板表面应抹水泥砂浆保护层，如钢板表面积较大，可粘一层钢丝网或粘一层细石。保护层厚20mm。有吊顶时可涂刷防锈漆、防火漆。
第五篇：地铁区间联络通道冻结加固的风险管理
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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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