冷冻法施工作业指导书

武汉长江隧道工程

冷冻法施工作业指导书

编制：

审核：

批准：

中铁隧道股份有限公司武汉长江隧道工程

项目经理部

二零零六年七月

一、编制依据

1.1《地下铁道工程施工及验收规范·GB50299-1999》；

1.2《盾构法隧道工程施工及验收规范·DGJ08-233-1999》；

1.3《地下防水工程施工及验收规范·GBJ208-83》；

1.4《煤矿井巷工程施工及验收规范·GBJ213-90》；

1.5本工程投标文件。

二、编制目的

规范操作程序，指导现场施工。

三、适用范围

武汉长江隧道盾构隧道联络通道冷冻施工。

四、作业概述

该工法是在地层中按预定间隔埋设冻结管（Φ100mm的管径），冷却液在冻结管上循环，则管周围地层中的孔隙水以管为中心生成年轮形状冻土。邻近的冻土柱连接在一起，形成止水墙。

本工程用冷冻机把盐水溶液冷却到-20～-40℃，由循环泵送至冻结管冷却地层，盐水吸收地层的内热后，温度上升，经由盐水冷却泵，返回冷却机降温后，再次进入冷却管，如此反复循环。

五、人员机械配置

机械设备配置表

六、部门职责

1、工程部：

①、负责冻结帷幕设计计算、冻结孔布置及制冷设计；

②、冻结施工过程现场监督，冻结效果检查。

2、设物部：

①、负责冷冻设备的维修、保养；

②、保证电力持续、足量供应。

3、操作班组：

①、严格按照冷冻设计布孔、埋管；

②、钻机、冷冻机械操作。

七、作业流程

作业流程见下图。

7.1 施工准备

7.1.1在隧道内敷设一条120mm2动力电缆，用于冻结钻孔施工及隧道内冻结

作业流程图

系统安装供电。

7.1.2利用隧道内清水、排污管道，用于冻结孔打钻和冻结站运转的供水和排污。

7.1.3在旁通道施工工作面两端砌高约0.5m的泥浆挡墙，以免冻结孔钻进时泥浆四溢影响隧道内环境整洁。

7.1.4用厚4～6cm的木板在旁通道处铺设冻结施工场地，按不同位置的冻结孔钻进要求，用φ1.5″钢管搭建冻结孔施工脚手架。

7.2冻结孔定位与管片开孔

根据冷冻设计计划的基准点，按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，提请注意的是：孔位布置首先要依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置，在避开主筋的前提下可适当调整，一般不应大于100mm。

7.2.1在正式开孔前，利用检查孔，即隧道管片上的补浆孔钻Ф38mm小孔径探孔，检查地层稳定性。

7.2.2开孔选用J-200型金刚石钻机，配φ130mm金刚石取芯钻头进行钻孔，深度约300mm，以不钻穿管片控制。用钢楔楔断岩心、取出后，打入加工好的孔口管，并固定，每个孔口管要至少有4个固定点固定在管片上。

7.2.3开孔顺序

根据旁通道施工的孔位，采用由上向下的顺序施工：即先施工穿透孔，根据穿透孔的偏差，进一步调整有关的钻进参数，再按由上向下的顺序施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。

7.2.4钻孔偏斜和终孔控制

钻孔的偏斜应控制在1%以内，在确保冻土帷幕厚度的情况下，相邻终孔间距不得大于1.0m，否则应补孔。

冻结孔钻进深度应不小于设计深度，不大于设计深度0.2m（钻头碰到隧道管片者除外）。

7.3冻结孔钻进与冻结管设置

7.3.1钻孔设备使用MD-50钻机一台，配用BW250型泥浆泵，钻具利用φ89×8㎜冻结管作钻杆；冻结管之间采用套管丝扣连接，接头螺纹紧固后再用手工电弧焊焊接，确保其同心度和焊接强度。

7.3.2正常情况下，钻进时安装简易钻头，如果钻进困难遇到砂层，为防止钻进中返砂，在钻头部位安装一个特制单向阀门。

7.3.3冻结管到达设计深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。

7.3.4钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏，下好冻结管后，进行冻结管长度的复测，然后再用灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8Mpa，稳定15分钟压力无变化者为试压合格。

7.3.5在冻结管内下供液管,然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。

冷冻管单孔成孔步骤见下图。

将冻结站设置在东线（左线）隧道内，靠近旁通道位置，占地面积约80平方米，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。设备安装按设备使用说明书的要求进行。

选用YSLGF-300型冷冻机组1套，当盐水温度为-26℃，冷却水温度26℃时，其最大制冷量约为87500kcal/h。冷冻机组电机总功率为100kw；选用200S42A盐水循环泵2台（其中1台备用），流量198m3/h，扬程43m，电机功率37kw；选用IS125-100-250冷却水循环泵1台，流量100m3/h，扬程20m，电机总功率11kw；DBNL3-50型冷却塔2台，电机总功率6kw；设盐水箱一个，容积6m3；盐水干管和集配液管均选用Φ159×5mm无缝钢管或6″焊管，集、配液管与羊角连接选用1.5″高压胶管；冷却水管用5″焊管；冷冻板用1.5″管加工；在冷冻机进出水管上安装温度传感器，在去、回路盐水管路上安装压力、温度传感器和控制阀门，在盐水管出口安装流量计，在盐水箱安装液面传感器；在配液圈与冻结器之间安装阀门二个，以便控制冻结器盐水流量；在盐水管路的高处安装放气阀；在去路盐水干管上安装单向阀；盐水和清水管路耐压分别为0.7MPa和0.3MPa；冻结施工冷却水用量为15m3/h，最大总用电量约171KW。

其它：冷冻机油：选用N40冷冻机油；制冷剂：选用R22制冷剂；冷媒剂：用氯化钙溶液作为冷冻循环盐水。盐水比重为1.260～1.265。

7.5管路连接

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。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置、阀门和测温仪、压力表等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用保温板或棉絮保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。旁通道主排冻结孔每2～3个一串联，其他冻结孔3～4个一串联。

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50mm厚的保温板或棉絮保温。

旁通道两侧管片保温：由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，为加强冻土墙与管片胶结，旁通道两侧管片内表面采取保温措施，以减少冷量损失。

冻结孔施工侧即左线，首先将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后采用PEF板保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温。

右线隧道，冻结管的端部区域范围内布置冷冻板，同样将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后采用PEF板保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温。左、右线钢管片格栅内填满素混凝土（除欲拉开的管片外）然后再用PEF板保温板进行保温。

7.6溶解氯化钙和机组充氟加油

盐水（氯化钙溶液）比重为1.26，先在盐水箱内充满清水，溶解氯化钙，再送入盐水干管内，直至盐水系统充满为止，溶解氯化钙时要除去杂质。

机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再充氟加油。