第1页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共31页水平冻结施工技术水平冻结施工技术1.水平冻结设计1.1设计原则与关键技术1.1.1设计原则⑴在水平冻结加固后，保证在隧道掘进过程中围岩具有足够的稳定性，确保施工安全。⑵保证施工过程中引起的地层沉降满足设计要求，以确保地面建筑物和地下管线的安全。⑶满足环境保护及施工供水、供电能力要求。⑷进行系统的施工监测，实现信息化施工。1.1.2关键技术⑴冻结孔施工为了确保冻结孔的施工质量，先在钻孔工作面(钻孔桩和旋喷桩复合结构)用金钢石取芯钻开孔，并埋设孔口管，正常钻进采用跟管钻，孔口安装密封装置，使泥浆在封闭系统中循环，并用特制的精密水平孔陀螺仪测斜，以确保钻孔质量与施工安全。⑵在积极冻结期内，根据监测信息控制冻土帷幕的温度，保证帷幕形成的强度和均匀性。⑶冻胀融沉的控制1.2冻结段划分及施工顺序由于水平冻结段施工81.86m，且在缓和曲线上，根据水平孔钻进技术条件，隧道分两段冻结。第一段冻结长度为55m，第二段冻结长度为37m，两段冻土帷幕间的搭接长度为10m。在第一段掘进至45m时，现浇400mm厚的钢筋混凝土墙密闭开挖工作面，并回头将断面径向扩大1.3~1.4m，长4m的隧道断面，作为第二段隧道冻结施工作业面。其冻结段划分见图2-13-2-1。施工顺序为：明挖段工作井施工→第一段隧道冻结孔钻进→积极冻结第2页共31页第1页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共31页→冻结维护及第一段隧道掘进及初衬施工→扩大段施工→第一段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→第二段隧道冻结孔钻进→积极冻结→第二段隧道掘进和初衬施工→第二段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→停止冻结及进行其它冻结孔注浆→冻结设备拆除。1.3冻土帷幕设计1.3.1设计基础资料取土的平均容重为19kN/m3,变形模量为6MPa，泊松比0.395。取冻土(平均温度-10C)的变形模量150MPa，泊松比0.3，设计抗折强度为1.8MPa(上海地区淤泥质粘土的极限抗折强度试验值为2.8～3MPa)，单轴抗压强度5MPa。取地面超载为67kPa（约为土层承载力的2/3）。隧道覆土厚度按11m考虑。1.3.2冻土帷幕结构形式冻土帷幕的断面形状与隧道开挖断面相似，其有效厚度为1.4m，见图2-13-2-2。1.3.3冻土帷幕的承载力计算取出冻土帷幕及地层的一个截面，按线弹性平面应变问题计算冻土帷幕的应力、应变分布。取模型的宽度为24m，高度为28m。用有限元法进行冻土帷幕的受力与变形计算。经ANSYS计算，结果见表2-13-2-1。从表中可以看出，冻土帷幕的承载能力是足够的。图2-13-2-1第3页共31页第2页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共31页图2-13-2-2第4页共31页第3页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共31页第5页共31页第4页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共31页计算最大应力及安全系数项目抗拉(抗折)抗压计算值0.466Mpa1.32MPa1.41MPa位置底拱内缘中部底拱外缘中部底拱与左侧墙交接处内缘强度指标1.85.05.0安全系数3.833.783.541.3.4冻结孔、测温孔、泄压孔布置与冻土帷幕形成预计为了使冻土帷幕提前交圈，有利于提高冻土帷幕的均匀性，采用较小的冻结孔控制间距，根据隧道断面，并保证在隧道扩大断面处在扩大断面后冻结帷幕有效厚度>1.4m。每段冻结孔数量都为28个，其中第一段冻结孔长55m，冻结孔开孔间距为879mm，开孔位置与开挖边界的距离为600mm，第二段冻结孔长37m，冻结孔开孔间距为809mm，开孔位置与开挖边界的距离为300～600mm，两段冻结孔钻孔与隧道中心线的夹角都为1°，允许偏斜率为8‰，冻结孔沿隧道线路呈放射状钻进，成孔最大间距都不大于1.65m。每段测温孔设置二个，布置在终孔间距最大的相邻两冻结孔中间内侧0.3m处，其深度分别为55m和37m，孔内根据地层情况布置5～8个测温点。卸压孔一个，布置在冻结布置图内侧1.5m靠近隧道中心线处，其孔深分别为45m和30m，孔口安装1"泄压阀和2MPa压力表。其冻结孔、测温孔、泄压孔布置见图2-13-2-3、图2-13-2-4。冻土...
