凍結(jié)法聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)及措施.doc

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凍結(jié)法聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)及措施 1.1引起凍結(jié)鉆孔漏水噴砂的原因 在地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工中，往往會(huì)遇到地下水壓力較大的含水砂層。在這些地層施工近水平凍結(jié)孔，發(fā)生鉆孔漏水噴砂的情況非常頻繁，嚴(yán)重時(shí)可以引起很大地層沉降，造成隧道管片和地面建筑變形損壞，甚至釀成隧道垮塌的災(zāi)難性事故。引起鉆孔漏水噴砂的原因主要有：孔口管松動(dòng)或脫落、凍結(jié)管接頭斷裂、鉆頭逆止閥失效和孔口止水裝置損壞等。有時(shí)在凍結(jié)壁解凍后，由于凍結(jié)管與隧道管片之間的空隙不能及時(shí)有效的封堵，也有發(fā)生漏水噴砂的情況。根據(jù)過去經(jīng)驗(yàn)，開始施工凍結(jié)孔時(shí)發(fā)生孔口管松動(dòng)脫落、凍結(jié)管斷裂、鉆頭逆止閥失效和孔口止水裝置損壞等情況較少，也易處理。但在凍結(jié)孔施工后期，由于地層擾動(dòng)加大，滲透性提高，很容易引起塌孔抱鉆，使得發(fā)生上述情況的可能性及處理難度顯著增加。 1.2凍結(jié)鉆孔漏水噴砂的應(yīng)急處理 如因孔口管松動(dòng)或脫落引起孔口管與管片之間漏水，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，在凍結(jié)管上安裝管卡，用鉆機(jī)推進(jìn)凍結(jié)管將孔口管頂實(shí)，或者用膨脹螺栓等將孔口管固定牢固。然后用棉紗堵塞孔口管與管片之間漏水處，并通過孔口管旁通進(jìn)行壓漿堵漏。注漿材料以采用化學(xué)漿液為宜，也可用水泥一水玻璃漿液。在緊急情況下，可直接從凍結(jié)管中注入水泥一水玻璃漿液。 當(dāng)漏水涌砂點(diǎn)在隧道底部時(shí)，如遇緊急情況，可以用堆壓法處理。采用這種方法時(shí)，先應(yīng)用棉紗等堵塞出水點(diǎn)控制漏水速度，并及時(shí)排水。然后，在出水點(diǎn)周邊壘一圈砂包，在出水口埋設(shè)導(dǎo)水管，并迅速將水泥和水玻璃撒到出水點(diǎn)，邊撒邊攪拌，使之快速凝固。在堆壓體中可埋一些鋼筋或型鋼，以便將其與隧道管片固定以增加堆壓體的穩(wěn)定性。當(dāng)堆壓體有一定強(qiáng)度和體積后，可逐漸控制導(dǎo)水管的出水量。最后，通過導(dǎo)水管或從附近隧道管片開孔注漿封堵出水點(diǎn)。 如因凍結(jié)管接頭斷裂和鉆頭逆止閥失效引起漏水噴砂，可直接通過凍結(jié)管注漿。在采用鉆進(jìn)法下凍結(jié)管時(shí)，可先準(zhǔn)備一個(gè)能與凍結(jié)管連接的注漿管接頭，這樣，一旦發(fā)生凍結(jié)管漏水噴砂的情況，可以迅速擰上準(zhǔn)備好的管接頭，進(jìn)行注漿。在用夯管法下凍結(jié)管時(shí)，可預(yù)備一個(gè)止?jié){塞進(jìn)行堵水和注漿。如沒有止?jié){塞，可準(zhǔn)備一個(gè)凍結(jié)管木塞和一截帶閥門的注漿管，在凍結(jié)管漏水時(shí)，可用木塞堵塞凍結(jié)管(用夯管錘將木塞夯人凍結(jié)管)，然后在凍結(jié)管上焊接注漿管進(jìn)行注漿處理。 鉆孔堵漏時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：第一，要早發(fā)現(xiàn)，早做好應(yīng)急處理的準(zhǔn)備；第二、堵漏速度要快，要把握時(shí)機(jī)，疏堵結(jié)合；第三，要盡快進(jìn)行補(bǔ)償注漿控制地層沉降；第四，要加強(qiáng)隧道和地層沉降監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)隧道和地面危險(xiǎn)建筑采取加固措施。 對(duì)于漏水的凍結(jié)管，如下入地層深度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則可以在凍結(jié)管中下人直徑較小的凍結(jié)管進(jìn)行凍結(jié)，否則，可以移位補(bǔ)打凍結(jié)孔。 2凍結(jié)管斷裂和鹽水漏失 2.1引起凍結(jié)管斷裂與鹽水漏失的原因 在積極凍結(jié)和開挖期間均可能發(fā)生凍結(jié)管斷裂和鹽水漏失的情況。引起凍結(jié)管斷裂或滲漏的原因主要有三種情況。一是由于凍結(jié)管螺紋連接補(bǔ)焊質(zhì)量或凍結(jié)管端頭絲堵安裝質(zhì)量存在缺陷，打壓試漏不夠嚴(yán)格，從而導(dǎo)致供鹽水時(shí)凍結(jié)管接頭或凍結(jié)管端頭絲堵滲漏；二是由于凍結(jié)管接頭質(zhì)量差，開凍后管材發(fā)生冷縮，引起凍結(jié)管接頭焊縫開裂滲漏；三是開挖后凍結(jié)壁變形引起凍結(jié)管彎曲、拉伸，從而造成凍結(jié)管接頭斷裂。凍結(jié)管斷裂還與打鉆和凍結(jié)時(shí)引起的地層擾動(dòng)、隧道沉降等有關(guān)。 凍結(jié)管斷裂和鹽水漏失一方面使凍結(jié)管不能再正常工作，需要停止凍結(jié)；另一方面會(huì)融化凍結(jié)壁，或使凍土強(qiáng)度降低。因此，凍結(jié)管斷裂會(huì)嚴(yán)重威脅凍結(jié)施工的安全。這兩種情況在過去工程中均有發(fā)生，所幸發(fā)現(xiàn)早、處理及時(shí)或鹽水漏失在粘土層中，從而避免了更為嚴(yán)重后果的發(fā)生。 在積極凍結(jié)期間發(fā)生凍結(jié)管斷裂和鹽水漏失，不會(huì)立即對(duì)工程安全造成威脅。但是，凍結(jié)管裂漏后鹽水會(huì)滲入地層，即使地層已經(jīng)凍結(jié)也會(huì)逐步融化，使地層不能凍結(jié)或地層凍結(jié)后凍土強(qiáng)度明顯降低，這樣給以后聯(lián)絡(luò)通道開挖帶來了很大的安全隱患。特別是一旦有鹽水滲入地層，凍結(jié)壁的擴(kuò)展厚度和凍土強(qiáng)度就不能通過測(cè)溫孔測(cè)溫來檢查，給聯(lián)絡(luò)通道開挖帶來了極大的風(fēng)險(xiǎn)。 2.2凍結(jié)管斷裂與鹽水漏失的應(yīng)急處理 在積極凍結(jié)期間發(fā)現(xiàn)凍結(jié)管滲漏鹽水，可采用以下方法進(jìn)行處理。 （1）立即切斷凍結(jié)器鹽水供給。 （2）在滲漏的凍結(jié)管中下套管恢復(fù)凍結(jié)，套管與凍結(jié)管之間應(yīng)灌滿清水。對(duì)于向上傾斜的凍結(jié)管，下套管處理會(huì)在套管與凍結(jié)管之間存在空隙影響導(dǎo)熱，所以，應(yīng)改用液氮凍結(jié)。 （3）在緊靠漏管位置打探孔檢查漏鹽水位置和范圍。如漏水位置為透水砂層，可放水降低土層的含鹽濃度。 （4）取芯測(cè)定漏鹽水點(diǎn)附近土體的含鹽量或凍土強(qiáng)度。評(píng)估凍土強(qiáng)度降低可能凍結(jié)壁承載力和穩(wěn)定性的影響。 （5）必要時(shí)采用液氮凍結(jié)降低凍結(jié)壁溫度，或延長(zhǎng)積極凍結(jié)時(shí)間和局部補(bǔ)孔凍結(jié)增加凍結(jié)壁厚度。 在開挖期間遇到凍結(jié)管斷裂和鹽水漏失的情況，應(yīng)立即切斷鹽水供給。如果地層為含水砂層，應(yīng)立即施工初期支護(hù)封閉開挖工作面。并應(yīng)盡快關(guān)閉防護(hù)門充壓氣保持開挖區(qū)土壓平衡，然后在漏鹽水的凍結(jié)管中用液氮進(jìn)行凍結(jié)，直至取芯檢查凍結(jié)壁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再恢復(fù)開挖。如果地層為粘土層，也宜將漏鹽水凍結(jié)管改用液氮凍結(jié)并及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。在探明開挖面凍結(jié)壁穩(wěn)定性滿足施工安全需要的情況下，方可繼續(xù)進(jìn)行開挖。 3開挖期間長(zhǎng)時(shí)間停凍 3.1開挖期間長(zhǎng)時(shí)間停凍的原因 開挖期間停凍一般是由于停電或發(fā)生嚴(yán)重機(jī)電事故引起的。如果在聯(lián)絡(luò)通道開挖期間發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間停凍，會(huì)使凍凍結(jié)壁溫度迅速升高，使凍結(jié)壁的承載力迅速降低、變形速度加快。特別是停凍后凍結(jié)壁與隧道管片交界面很容易解凍引起透水。因此，會(huì)給工程安全帶來嚴(yán)重威脅。在過去，聯(lián)絡(luò)通道開挖時(shí)因停電或機(jī)電事故停凍的時(shí)間一般在幾小時(shí)內(nèi)，只要盡快恢復(fù)凍結(jié)，不會(huì)對(duì)施工安全帶來嚴(yán)重影響。但是，過去往往采用較高的鹽水溫度進(jìn)行維護(hù)凍結(jié)，當(dāng)快施工完聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)時(shí)，又提前停凍或提前關(guān)閉部分凍結(jié)器，從而引發(fā)險(xiǎn)情。3.2開挖期間長(zhǎng)時(shí)間停凍的應(yīng)急處理 在積極凍結(jié)期間，由于停電或發(fā)生嚴(yán)重機(jī)電事故引起停凍的情況時(shí)有發(fā)生。此時(shí)，只要延長(zhǎng)積極凍結(jié)時(shí)間即可。延長(zhǎng)積極凍結(jié)工期一般取停凍時(shí)間的2倍。如果在開挖期間發(fā)生停凍，根據(jù)凍結(jié)壁的穩(wěn)定情況和溫度回升情況可以采取以下應(yīng)對(duì)措施。 （1）排除機(jī)電故障，盡快恢復(fù)凍結(jié)。 （2）加強(qiáng)凍結(jié)壁收斂和溫度變化監(jiān)測(cè)，尤其是要密切監(jiān)測(cè)凍結(jié)壁與隧道管片交界面溫度的變化，防止凍結(jié)壁局部融化透水。 （3）加強(qiáng)凍結(jié)壁與隧道管片交界面保溫，最好沿交界面敷設(shè)管路進(jìn)行液氮凍結(jié)。 （4）快速開挖、及時(shí)支護(hù)。并根據(jù)凍結(jié)壁和支護(hù)層變形情況，增加初期支護(hù)的內(nèi)支撐。 如果停凍時(shí)間在3～5天之內(nèi)，通過采取上述措施，一般是可以繼續(xù)安全地進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道開挖的。如果停凍時(shí)間和聯(lián)絡(luò)通道開挖時(shí)間需要更長(zhǎng)，可以考慮先施工部分混凝土襯砌，并封閉開挖作業(yè)面，或者關(guān)閉防護(hù)門，充上壓縮空氣，待恢復(fù)正常凍結(jié)后繼續(xù)開挖。 4凍結(jié)壁失穩(wěn)和透水 4.1凍結(jié)壁失穩(wěn)和透水的原因 在聯(lián)絡(luò)通道開挖過程中，一旦發(fā)生凍結(jié)管鹽水漏失、遇到長(zhǎng)時(shí)間停凍，或者由于開挖凍結(jié)壁形成遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就有可能發(fā)生凍結(jié)壁承載力不足和嚴(yán)重變形的情況。特別是在凍結(jié)壁與隧道管片的交界面附近，由于隧道管片散熱，往往存在局部?jī)鼋Y(jié)壁溫度過高、厚度過小的問題，導(dǎo)致在開挖過程中局部?jī)鼋Y(jié)壁嚴(yán)重變形，或者有軟土擠出，甚至發(fā)生凍結(jié)壁透水險(xiǎn)情。一旦凍結(jié)壁發(fā)生嚴(yán)重變形、失穩(wěn)或透水，將嚴(yán)重威脅工程的安全，必須采取應(yīng)急措施進(jìn)行快速、有效的處理。 4.2凍結(jié)壁失穩(wěn)和透水的應(yīng)急處理 一旦發(fā)現(xiàn)凍結(jié)壁變形速度迅速增大，表明凍結(jié)壁承載力不足，有失穩(wěn)破壞的危險(xiǎn)。此時(shí)必須立即支護(hù)，并考慮加強(qiáng)內(nèi)支撐。如果在開挖集水井時(shí)遇到這種情況，也可用土袋迅速進(jìn)行回填。同時(shí)，要加強(qiáng)凍結(jié)，降低鹽水溫度，并檢查凍結(jié)孔是否有堵塞的情況，確保每個(gè)凍結(jié)孔的鹽水供給正常。然后，暫停開挖，對(duì)凍結(jié)壁和初期支護(hù)表面進(jìn)行保溫，并嚴(yán)密觀測(cè)凍結(jié)壁和初期支護(hù)的變形。如檢查凍結(jié)壁及支護(hù)層變形得到了有效控制，可立即施工混凝土襯砌否則，可關(guān)閉防護(hù)門，直到凍結(jié)壁強(qiáng)度達(dá)到安全施工的要求后再行開挖。 凍土遇水沖刷容易融化，水流速度越快，融化速度越快。因此，凍結(jié)壁一旦開窗透水，不能硬堵，尤其不能注漿，否則凍結(jié)壁“窗口”擴(kuò)大速度會(huì)更快。此外，如果凍結(jié)壁透水已成線流，即使采用液氮凍結(jié)（在凍土表面噴灑低溫氮?dú)猓┮话阋矡o濟(jì)于事。因此，凍結(jié)壁透水的最好處理方法是立即關(guān)閉防護(hù)門并向聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)充壓縮空氣，保持開挖區(qū)水土壓力平衡，使凍結(jié)壁不再漏水，這樣繼續(xù)凍結(jié)，凍結(jié)壁窗口很快就會(huì)彌合。在開挖區(qū)內(nèi)水土壓力平衡后，可灌水并注入聚氨酯漿液置換壓縮空氣。 如果在施工完初期支護(hù)后發(fā)生凍結(jié)壁與隧道管片交界面滲水的情況，可先用液氮噴灑出水點(diǎn)附近，并觀測(cè)滲水量是否有增大趨勢(shì)。如果滲水小且沒有增大趨勢(shì)，可盡快澆筑混凝土襯砌。 在凍結(jié)壁嚴(yán)重變形和漏水時(shí)，應(yīng)檢查隧道管片的變形情況，對(duì)隧道管片進(jìn)行支撐加固。同時(shí)，應(yīng)測(cè)地面和建筑物沉降，檢查水、電、燃?xì)獾裙芫€是否安全。并對(duì)建筑物附近地層進(jìn)行跟蹤注漿。注漿應(yīng)在地面進(jìn)行，不得離凍結(jié)壁太近，以免壓壞凍結(jié)壁。注漿材料宜采用水泥一水玻璃雙液漿。 如凍結(jié)壁透水，應(yīng)立即通知相關(guān)部門，盡快疏散附近地面人員。 5地層快速融沉 5.1地層快速融沉的原因 凍結(jié)壁融化時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，從而引起地層沉降。在一般情況下，凍結(jié)壁融化的速度較慢，地層沉降更緩慢，因此，只要進(jìn)行正常的環(huán)境監(jiān)測(cè)和跟蹤注漿處理，不會(huì)給周圍建筑物和管線等的安全構(gòu)成威脅。但是，在一些特殊情況下，如施工凍結(jié)孔時(shí)地層水土流失嚴(yán)重、聯(lián)絡(luò)通道開挖時(shí)凍結(jié)壁變形大、施工支護(hù)和襯砌時(shí)與凍結(jié)壁之間存在大的空洞且未進(jìn)行有效的注漿充填等，停止凍結(jié)后地層可能發(fā)生快速沉降，從而，給周圍地面建筑物和管線等造成險(xiǎn)情。 5.2地層快速融沉的應(yīng)急處理 在聯(lián)絡(luò)通道施工期間及停止凍結(jié)后，應(yīng)對(duì)施工影響范圍內(nèi)的隧道管片、地下管線、地面及其建(構(gòu))筑物變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦監(jiān)測(cè)結(jié)果達(dá)到了警戒值或者隧道管片、地下管線和建(構(gòu))筑物有損壞跡象，地面沉降將影響車輛或行人安全通行，應(yīng)立即采取以下方法行應(yīng)急處理。 （1）對(duì)地下管線、地面及其建(構(gòu))筑物的安全狀況進(jìn)行評(píng)估，如果存在安全隱患或險(xiǎn)情，按相關(guān)規(guī)定對(duì)地下管線、地面和建(構(gòu))筑物采取保護(hù)措施。 （2）觀察隧道管片和聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)是否有破壞、滲漏情況，如隧道管片和聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)有破壞或隧道變形超過了規(guī)定要求，立即報(bào)設(shè)計(jì)單位，制定技術(shù)方案對(duì)隧道進(jìn)行加固處理。如果隧道管片接縫、凍結(jié)孔孔口和聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)等有滲水，立即采用注漿方法進(jìn)行堵漏，注漿材料可以采用化學(xué)漿液或水泥一水玻璃漿液。 （3）采用注漿方法控制地層沉降。注漿區(qū)域應(yīng)選在地層沉降較大的位置，最好是地面注漿與隧道內(nèi)注漿相結(jié)合。應(yīng)先注地層沉降大的位置，再注地層沉降較小的位置，先注地層深部，再注地層淺部。注漿應(yīng)遵循少量、多次、均勻的原則，注漿引起的地面抬升要嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。注漿漿液宜以水泥一水玻璃雙液漿為主，單液水泥漿為輔。水泥一水玻璃雙液漿配比可為：水泥漿與水玻璃溶液體積比1:1，其中水泥漿水灰比1:1，水玻璃溶液可采用B35～B40水玻璃加l～2倍體積的水稀釋。在隧道附近注漿壓力不得大于0.5MPa或隧道和聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的允許值。 6凍結(jié)孔成孔偏斜過大 6.1凍結(jié)孔成孔偏斜過大原因 凍結(jié)孔成孔最大偏斜度在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有嚴(yán)格的規(guī)定，凍結(jié)孔成孔偏斜過大會(huì)減小凍結(jié)帷幕有效厚度，成為整體帷幕中的最薄弱點(diǎn)，開挖過程中成為最大隱患點(diǎn)；凍結(jié)孔偏斜過大往往是因?yàn)樵趦鼋Y(jié)孔開孔及鉆孔過程中為控制好開孔角度，未能按設(shè)計(jì)角度進(jìn)行開孔。 6.2凍結(jié)孔偏斜過大解決措施 開孔器安裝后應(yīng)仔細(xì)核準(zhǔn)開孔器的偏斜度和開孔角度，確保偏斜度和開孔角度符合設(shè)計(jì)要求。 鉆進(jìn)過程中，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)鉆孔質(zhì)量，鉆進(jìn)結(jié)束后，及時(shí)對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行測(cè)斜、打壓試驗(yàn)、復(fù)測(cè)其深度。鉆孔偏斜要控制在200mm以內(nèi)，否則應(yīng)補(bǔ)孔。 凍結(jié)孔完成后因及時(shí)對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行檢漏實(shí)驗(yàn)，確保每個(gè)凍結(jié)孔是密封的、不漏鹽水。檢漏實(shí)驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)控制在0.8MPa，穩(wěn)定30min為合格。 7凍結(jié)過程中管片表面散熱過大 凍結(jié)帷幕與隧道管片接觸，管片暴露在空氣中，在凍結(jié)過程中管片混凝土作為熱量的傳送介質(zhì)，使凍結(jié)熱量損失較大，為制冷帶來不便，為止應(yīng)有以下幾點(diǎn)解決措施： （1）設(shè)備安裝完畢進(jìn)行調(diào)試與運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)組各種狀態(tài)參數(shù)在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)備要求下運(yùn)行。 （2）由于混凝土結(jié)構(gòu)相對(duì)土層容易散熱，會(huì)嚴(yán)重影響管片近土層的凍結(jié)速度，為此在管片上粘貼保溫層，以確保凍土帷幕不產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)。 （3）加強(qiáng)凍結(jié)過程監(jiān)測(cè)，在凍土帷幕內(nèi)布置測(cè)溫孔和卸壓孔，以便正確測(cè)定凍土帷幕厚度和判斷凍土帷幕是否交圈。 第 9 頁(yè) 共 9 頁(yè)