地层加固
施工方案
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中铁三局集团有限公司
二○一○年六月
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1.编制说明 .............................................................................................. 2 1.1编制依据： .................................................................................. 2 1.2工程概况 ...................................................................................... 2 2.施工方案 .............................................................................................. 6 2.1冻结法 .......................................................................................... 6 2.2水平注浆 .................................................................................... 23 3.监测 .................................................................................................... 28 3.1水平注浆阶段监测 .................................................................... 28 3.2冻结阶段监测 ............................................................................ 30 4.安全质量技术措施 ............................................................................. 31 4.1水平注浆 .................................................................................... 31 4.2冻结法 ........................................................................................ 31 5.应急措施 ............................................................................................ 34
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1.编制说明
1.1编制依据：
⑴《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）。 ⑵《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）。 ⑶《钢结构设计规范》》GB50017-2003。 ⑷《地基基础设计规范》GB50007-2002。 ⑸《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。 ⑹《建筑抗震设计规范》GB50011-2001。 ⑺《地下铁道设计规范》GB50157-2003。 ⑻《天津轨道交通2号线工程地质勘察报告》。
⑼《旁通道冻结法技术规程》，DG/TJ08-902-2006 J10851-2006。 ⑽井巷工程设计规范及其他相关国家、天津市安全文明施工规范。 1.2工程概况
1.2.1水文地质
天津站盾构进洞时主要的土层主要是粉质粘土。粉土层。隧道轴线距离地面20.27米；粉砂层顶距离地面24米，层厚（设计）5米。地铁工程影响范围内微承压水主要赋存于粉土及粉砂层内，主要接受上层潜水的渗透补给，天然含水量≥20%。（见图12101地质剖面图）
天津站2008年年底发生了漏砂、涌水，其位置正是盾构接收井位置，在处理过程中，局部注浆对该地层土体进行了置换，使土体成分发生了一些变化。
1.2.2地面建筑物
天津站是新开路~天津站盾构区间的盾构接收端，盾构端头井处地面建筑物主要是惠森花园2#（7层）、裕阳花园17#楼（8层）。均为桩基础，天津站去年漏水对已有建筑物也造成了影响。（见图12201平面布置图）
1.2.3地下管线
雨水管线φ800（埋深2.66米）；两根φ400（埋深0.9米）φ600（埋深0.64米）铸铁输配水管线；两根φ400的污水管线；0.38KV供电和
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路灯管线各一根；一根未知管线可能是电缆。（见图12301管线平面图）
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12101地质剖面图
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杂填土粉质粘土杂填土天津站盾构端头井地质剖面图粉土淤泥质粘土粉土粉土深层加固区粉质粘土夹粉土深层加固区粉质粘土粉质粘土夹粉土粉质粘土粉土粉砂层粉质粘土粉砂
12201平面布置图
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12301管线平面图
惠森花园2#楼裕阳花园17#楼2号线9标天津站端头管线平面图2.施工方案
由于接收端隧道埋深比较深（隧道轴线距离地面20.27米），隧道底有一层5米厚的粉砂层，基于对地面建筑物、地下管线和周边环境的保护，端头加固采用冻结法+水平注浆的加固的方案。 2.1冻结法
2.1.1冻结参数
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A.冻土墙厚度h的确定
设冻土墙平均温度为-10℃，冻土抗压强度σ压=3.5MPa，抗拉强度σ拉=1.8MPa，抗剪强度τ剪=1.5MPa。洞口采取板状冻结方式加固。冻结加固体在盾构接收破壁时，起到抵御水土压力、防止土层塌落和泥水涌入工作井的作用。
⑴ 计算水土压力：
洞口的中心埋深为20.27m，当开洞直径为6.7m 时，开洞口的底缘深度为23.28m。
则按重液公式计算得到水土压力为： P=0.013H=0.30MPa
定加固体为整体板块而承受水土压力，运用日本计算理论计算加
KPD 固体的厚度：h4122计算得冻土墙厚度为2.12m。（见表2101）
表1运用日本计算理论的数据及结果
冻土弯拉 强度σ 1.8Mpa 水土压力 P 0.30MPa 加固体开挖内直径D 6.7m 系 数 β 1.2 表2101 安全系数 计算加固体k 厚度 h 2.0 2.12 冻土平均 温度℃ -10 运用我国建筑结构静力计算理论公式进行验算： 圆板中心所受最大弯曲应力计算公式为果见表2102
表2102
水土压力 加固体开挖 P 内直径D 0.30MPa 6.7m 冻土泊松比 μ 0.27 计算加固体 h 2.2m 计算得加固体 最大弯拉应力σmax 0.35MPa σmax<<σ-10℃ 冻土弯拉强度σ-10℃ 1.8MPa 安全系数 k 5.54 max3PD/21128h2，计算结
剪切验算加固体厚度：
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沿槽壁开洞口周边验算加固体剪切应力max计算结果见表2103
PD
4h。
表2103
水土压力 P 0.30Mpa 加固体开挖内直径D 6.7m 加固体厚度h 2.2 最大剪切应力τ 冻土抗剪强度τ-10 τmax=0.232MPa τmax<<τ-10 τ-10=1.5Mpa 安全系数K 6.46 根据以上计算结果和设计院设计原则，冻土墙厚度h接收洞口冻结壁厚度取2.3m，外圈维护冻结帷幕厚度取1.6 m。
B.冻结范围及冻结孔的布置
鉴于盾构接收对加固体强度及密封性要求很高，以及实际现场施工情况和条件（施工场地的原因），采用水平冻结方案。主要技术参数：冻结体为洞口处冻结板块厚2.30m，直径10m。接收洞门每个冻结孔数：水平冻结孔57个，外圈32个，冻结孔深度为11米，内圈3圈25个，冻结孔深度为2.6米。测温孔9个。冻结管管材选择：选用φ89×8mm20#低碳无缝钢管。
C.主要冻结施工参数的确定 ⑴积极期盐水温度-25~-30℃。 ⑵冻结孔偏斜率β≤1%。
盾构接收加固冻结孔外圈最大终孔间距Lmax=lmax+2βH=1.1m。内圈最大孔间距为1.2m。
⑶盾构始发、接收加固冻土平均发展速度v=28mm/d。 ⑷盾构始发、接收加固冻土墙交圈时间T=Lmax/2v=22天。 ⑸盾构始发、接收加固冻土墙达到设计强度的时间为35天。 ⑹冷凝温度 +35℃。
根据以上参数选定，当冻结孔最大间距处交圈时，冻土墙与槽壁完全胶结。
D.冻结孔施工
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（1）冻结孔布置
盾构接收每个洞圈共布置水平冻结孔57个，内圈25个，外圈32个；冻结孔如下图。（见21101冻结孔布置图）
21101冻结孔布置图
（2）冻结孔施工
①冻结管、测温管和供液管规格
冻结管选用φ89×8mm20#低碳钢无缝钢管，采用丝扣连接加焊接；测温管采用φ50×3mm无缝钢管（内圈用PVC管）。
②打钻设备选型
水平冻结孔施工，选用MD-60A型钻机进行施工，冻结管连接采用丝扣加焊接方式。钻孔使用灯光测斜，冻结孔终孔偏斜控制在1%以内。
选用BW-250/50型泥浆泵１台，电机功率14.5KW。 ③水平冻结孔施工方法：
水平冻结孔施工较复杂，工序为：定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。
具体如下：
a定位开孔及孔口管安装：根据设计在隧道内定好各孔位置。根据孔位在槽壁上定位开孔，首先注意槽壁内主筋干涉时，调整孔位，用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130㎜，
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当开到深度300㎜时停止钻进，安装孔口管；孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内开孔，开孔直径为110㎜，一直将槽壁开穿，这时，如地层内的水砂流量大，就及时关好闸门。
b孔口装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。（见图21102孔口装置示意图）
地层槽壁车站内衬结构膨胀螺丝孔口管闸阀孔口装置钻杆预埋管Ф140小闸阀 示意图21102孔口装置示意图
施工中当第一个孔开通后，没有涌水涌砂，可继续开孔施工，但继续开孔仍要装孔口装置，防止突发涌水涌砂现象出现；若涌水涌砂较厉害，还应当进行注水泥浆（或双液浆）止水及地层补浆。
c钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上1.5寸阀门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。钻机选用MD-60A型锚杆钻机，钻机扭矩3000N〃M，推力25KN。
d封闭孔底部：用丝堵封闭好孔底部，具体方法是，利用接长杆
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将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。
e打压试验：封闭好孔口用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8MPa时，停止打压，关好闸门，经试压30min压力下降不超过0.05MPa,再延续15min压力保持不变为合格。
f管漏：设计在管漏发生时的处理方法是：逐根提出孔内管子，并用泥浆泵逐个焊缝打压，找出泄漏焊缝及原因，及时处理，并作好记录，二次下入后仍须自检。在实际施工中，发生冻结孔打压保压不合格的冻结孔，要采用在泄漏孔冻结管内下入小一级冻结管（套管）的方法处理此类事故。
2.1.2冷冻站设计： A.制冷系统
盾构接收需冷量Q=1.3πqNΣHd=4.08万大卡/小时 D=0.089，H=450，q=250
盾构始发、接收根据冷量计算选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组2台套，备用一台，单台设计工况制冷量为8.75万大卡/小时。
冷冻站首次充氟立昂500Kg。 B.冷却水系统
冷却水总需水量：W=120m3/h，选IS-150-125型水泵，流量200m3/h,电机功率22.5kw。设计冷却水进水温度+25℃，出水温度+28~32℃。选用2台NBL－50型冷却水塔，补充新鲜自来水10m3/h左右，水温+21℃。
C.盐水系统
设计盐水比重1250kg/m³(28.9°Be),比热为0.665,盐水凝固点-34.6℃,即盐水流量113m3/h。设计单孔盐水流量不小于5m3/h。
盐水泵选用IS-150-125型水泵，流量200m3/h,电机功率45kw。 冻结孔为每3孔一组串联安装。
计算盐水干管,则选用Ф159×5低碳钢无缝钢管供回液。 D.冻结站需N-46号冷冻机油800Kg。 E.用电负荷为250KVA。
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2.1.3冻结法施工工序、工期 A施工工序
通过测温孔观测计算，确定冻结帷幕交圈、冻土与槽壁完全胶结，并达到设计强度后，开始破除洞口槽壁直至槽壁最后一层钢筋砼（不少于300mm），再将洞口内冻结管拔出，槽壁完全破除，最后实施盾构始发、接收推进。（见图21301工艺流程图）。
冻结站安装与钻孔施工同时进行，钻孔施工结束即可转入冻结器安装冻结阶段。后再对土体进行加固冻结运转。
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冻结法施工工艺流程图
施工前的准备工作（进场、加工件组织）
冻结器连接 冻结管打压 下冻结器 钻孔定位及开孔 钻冻结管及测斜 冻结系统部分安装
冻结系统调试
工程监测 盾构机始发、接收 解冻封孔、注浆 拔除盾构机顶进范围内的冻结管 用水泥砂浆预制块及快干水泥密闭封堵 积极冻结 开槽破壁、安装止水环 开机冻结
竣工验收 21301工艺流程图
B.工期（单个洞门）
冻土平均发展速度取28mm/d，冻结孔最大间距1200mm，冻土墙交圈时间:T=1200÷28÷2=21.4天（取22天）,达到厚度及强度需要35天，因此冻结天数达到后可完全破壁，进行盾构接收。
工期安排：
⑴钻孔下管及冻结站安装 25天
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⑵积极冻结 水平冻结35天 ⑶拔冻结管 2天 ⑷盾构推进始发（接收） 5天 ⑸融沉注浆 90天
总工期 67天（不包括融沉注浆）
具体工期（根据盾构推进实际情况）。
为保证盾构接收时的安全和冻结加固不因时间暴漏过长而融化，应做好冻结施工与盾构施工工序的相互配合；在破完第一层槽壁后（约为槽壁厚度的60%~70%），冻结达到设计要求，再进行最后一层钢筋的割除，最后一层工序为先拔除盾构区域内的冻结管然后盾构（接收）施工。根据实际工程进度安排，在盾构接收前70天内进场开始施工。
2.1.4劳动组织、配套计划 A.劳动力配备计划
劳动力配备计划见下表 “劳动力配备计划表”。打钻工先进场施工，然后进入冻结站安装。同时施工最多人数为48人。见表 21401
表21401
工 种 打钻工 冻安工 机修工 电 工 人 数 20 16 2 2 工 种 电焊工 技术人员 管理人员 合计 人 数 4 2 2 48 B.设备与材料供应计划
地层冻结施工的设备与材料用量分别见表21402。 施工参数见表21403
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表21402
编 号 一 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 项 目 主要设备 冷冻机W-YSLGF300Ⅱ型 IS150-125-315水泵 IS125-100-215C 真空泵（或抽氟机） 经纬仪 测温仪 NBL-50冷却塔 MD-60A钻机 电焊机 主要材料 Ф159×5无缝钢管 Ф127×4.5无缝钢管 Ф89×8无缝钢管 1.5”钢管 高压胶管 冷冻机油 氟里昂R22 氯化钙 逆止阀 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 T T T T m KG KG T 只 只 只 M2 数量 2 2 2 1 1 1 2 1 2 10 5 10 25 600 800 800 10 64 100 50 200 备 注 盐水泵 清水泵 冻结管 耐压0.8Mpa N46 11”阀门 28”阀门 保温材料
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表21403
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 参 数 名 称 冻结孔深度 冻土墙设计厚度 冻土墙平均温度 积极冻结时间 垂直冻结孔数 水平冻结孔数 冻结孔开孔间距(一~三排孔) 冻结孔平均偏斜率 设计最低盐水温度 单孔盐水流量 冻结管规格（外圈）水平 测温孔 冻结制冷量 最大用电量 用水量 单位 m m ℃ 天 个 个 m % ℃ m3/h mm 个 Kcal/h kw m3/h 数 量 11 2.3 -10 35 0 64 0.78~1.12 1 -25～-28 5 φ89×8 6 4.08万 250 10 (入土4.5/33个;入土2.6/31个) 冻结7天盐水温度达到-20℃以下 20#低碳钢无缝钢管 φ40×3mm无缝钢管（PVC） 工况条件 新水补充 备 注 2.1.5拔管
当冻结帷幕满足设计要求时开始破除槽壁60cm，破除完后，在进行探孔检测，达到设计后，再对最后一层槽壁20cm钢筋砼进行破除，对内圈的（3圈）冻结孔内盐水吹出，进行洞口内冻结管拔除（第1、2、3圈），然后盾构靠上冻结壁；冻结段推进过程中严格控制推进速度和压力。（见图21501盾构接收流程图）
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槽壁破除50-80cm 探 孔 盾构靠近冻土停止 破除槽壁最后一层 盾构推进 钢筋 冻结孔盐水 吹出 开始洞口内冻结管拔除 盾构接收 21501盾构接收流程图
A冻结效果检测指标
（1）盐水去回路温差不大于-1.5℃。
（2）各孔组温差不大于-2℃，盐水流量≥5立方米。 （3）盐水温度降至-25℃~ -28 ℃以下。 （4）积极冻结时间要达到设计值（35天以上）。 （5）冻结过程中无断管和盐水漏失。
（6）选择合理测温孔测点温度，计算冻结壁厚度及平均温度达到设计值。
（7）打探孔无水，且探孔内温度在-5℃以下已结冰。 （8）经过四方验收合格后方可破槽壁进行盾构机接收工作。 B拔管方案
盾构接收水平冻结管拔除：水平冻结孔共4圈，先拔盾构接收口内的三圈孔，先拔中心孔第1圈及第2圈上部孔、第3圈孔上部孔继续冷冻。拔完后，开始拔下部孔，拔第3圈孔时要间隔拔除。考虑到盾构始发时盾构机离洞门圈较近，拔管过程中冻结孔不能一次拔出。
利用人工局部解冻的方案，进行拔管，具体方法如下：利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达到50mm～100mm时，开始拔管。（见图21502盐水加热循环图）
(1)盐水加热
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用一只2m3左右的盐水箱储存盐水，用15～45kw的电热丝进行加热盐水。
(2)盐水循环
利用流量为10m3/h盐水泵循环盐水，先用20～30℃的盐水循环5分钟左右，然后盐水温度逐步升高到30～60℃循环达30分钟左右，当回路盐水温度上升到25～30℃时，即可进行边循环边试拔。
(3)冻结管起拔
水平孔管拔除：用热盐水循环解冻15～25分钟后，利用48#大牙钳转动冻结管，用5吨手拉葫芦拔出冻结管（连同孔口管一起拔除）。手拉葫芦固定在搭设的脚手架上，冻结管范围内的脚手架须特殊加固使其与槽壁紧密连接便于力的传递。（见图21503拔管示意图）
上述方法不能拔出冻结管时，利用两个5吨千斤顶架设在槽壁上，水平向外顶推冻结管。（见图21504顶推拔管示意图）
盐水箱热盐水流向压风流量盐水泵冻结管热盐水循环及吹盐水系统图21502盐水加热循环图
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φ48×3.5脚手架管加固槽 壁冻结管孔口管手拉葫芦 拔管示意图21503拔管示意图
千斤顶槽 壁冻结管图25 拔管示意图21504顶推拔管示意图
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C.注意事项
（1）冻结帷幕满足设计要求后，开始破除洞口槽壁0.6米。 （2）破槽壁时必须注意冷冻系统的保护，不得碰或砸冷冻管路及测温系统。
（3）洞圈内冻结孔拔除后盾构始发（接收）不宜超过1天，以防冻结帷幕融化，影响其强度。
（4）冻结孔拔除的保温工作，采用聚乙烯保温材料对拔除后的冻结进行充填；人工破壁的同时对破壁后的加固体进行保温工作。
（5）抜管所使用的支架与人员工作平台支架必须是各自独立的体系，两个支架间不得有任何连带关系。
（6）盾构接收时推进到冻结区域如果停止推进应每隔10分钟转动刀盘一次，每次转动时间不少于5分钟，防止刀盘被冻住。
2.1.6盾构穿越冻结区主意事项 A.温度控制
为了保证盾构能够推进，因此盾构外周的冻土温度必须得到有效的控制，冻土温度通过测温孔得到。控制盾构外周的冻土温度不高于－5℃。最终通过测温手段确定冻结已达既定要求后才进行盾构接收施工
B.打设槽壁探孔
通过测温孔观测计算，确认冻结帷幕达到设计厚度及强度，在洞门槽壁上均布的打若干探孔，以判断冻土与槽壁的胶结情况。探孔在两测温孔之间布置，按照各探孔的布置在洞门上定点，然后用开孔钻机打探孔，探孔进入冻土内深度控制在10～15cm，探孔打好后，采用高精度的温度计或测温仪进行量测，各探孔实测温度必须低于－4℃。
C.槽壁凿除
当通过探孔实测温度判断冻结帷幕与槽壁完全胶结后，方可拔管，然后将槽壁全部破除， 最后一层破壁时间不宜超过1天，以防冻结帷幕融化，影响其强度。应采取措施作好保温工作，以确保冻土的低
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温强度。
盾构接收时，最后一层破壁可采用粉碎性破除，如破壁时间来不及的情况下直接用盾构破壁，防止冻结帷幕融化，造成不良后果。
2.1.7冻胀与融沉控制措施 A.冻胀对周围环境的影响及控制
土层冻胀主要是地层中孔隙水结冰膨胀引起的，多数土层结冰时均要产生冻胀，冻胀量的大小与土层力学特性，约束条件，冻结速度，土层含水量及水分迁移的多少有关，水变冰的体积膨胀量约9%，而土体膨胀量一般约为3%-4%，依据施工经验，在浅土层进行冻结时易产生较大的冻胀量，一般取冻土体积的15%。影响范围可能波及到非冻土区1～1.5m，因此，冻结施工前，只要对所有影响范围内的管线采取适当的保护措施；施工过程中，加强检测，冻胀影响完全可以控制。（如采用定向钻孔，局部冻结，热水循环等）
冻土产生的冻胀压力与冻土的平均冻胀率及周围土性的弹性模量、泊松比有关。经实测。由于冻结区域是开放式的，槽壁为C30钢筋砼，因此冻胀力不会对槽壁产生较大影响。
B.融沉控制和环境保护措施
融沉主要是冻土融化时排水固结引起的，滞后于冻土的融化,冻土融化时的沉降量与融层厚度、融层土的特性有关。根据施工经验和土工试验,冻土融化后，其标高可能略低于原始地层的标高，为减少融沉量，解冻后，可在隧道内进行适当的跟踪注浆，减小冻结对周围环境的影响。在冻结管拔出的同时在孔内灌注水泥––粘土浆或粉煤灰浆，为防止低温对注浆强度的影响，在水泥–粘土浆或粉煤灰浆内掺防冻早强剂氯化钙（2～3%）。
⑴融沉补偿注浆 a注浆管布置
在盾构始发（接收）完成后，利用隧道中管片预留孔进行融沉注浆。注浆孔深度应穿越冻结加固区0.3-0.5米。
b注浆材料：注浆材料采用水泥单液浆或水泥—水玻璃双液浆。
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水泥－水玻璃双液浆比为：水泥浆与水玻璃溶液体积比为1：1。水泥浆水灰比为1：0.8。 注浆压力为0.4~0.5MPA。
c注浆顺序
注浆的顺序是先下部后上部。 d注浆原则及方法
注浆遵循多次少量均匀的原则。单孔一次注浆量为0.5 m3，最大不超过1m3。注浆压力按设计要求为静水压力的2倍，压力小于0.5MPa。一天地层沉降大于0.5mm，或累计地层沉降大于3mm时应进行融沉补偿注浆；地层隆起达到3mm时应暂停注浆。具体要根据地面变形监测情况做适当调整。以少量多次为原则，按融化冻土体积15%控制注浆量；注浆范围为整个冻结区域。
⑵注浆施工过程的监测
控制地面沉降变形是注浆的目的。因此，解冻过程中，要加强地面变形监测、冻土温度监测、冻结壁后水土压力监测。以上综合监测数据是注浆参数调整的依据。
⑶融沉注浆结束条件
地层隆起达到3mm时应暂停注浆。具体要根据地面变形监测情况做适当调整。融沉注浆的结束是以地面沉降变形稳定为依据。若冻结壁已全部融化，且不注浆的情况下实测地层沉降持续一个月每半个月不大于0.5mm，累计沉降量小于1mm；即可停止融沉注浆。
C.其他控制技术措施
⑴为了预防冻胀和融沉,设计选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量。
⑵掌握和调整盐水温度和盐水流量,必要时可采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。
⑶预计融沉量较大的部位可采取压浆充填,以把融沉造成的危害降低到最低限度。
D.冻结保温措施：
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由于气温较高，为减少冷量损失，冻结器及盐水干管采用绝热材料进行保温，必要时槽壁使用泡沫板覆盖保温，同时做好防雨措施。
E.环境设施保护措施
盾构接收加固施工为防止施工时对周边建筑、地下管线、民用及公共设施带来不良影响，必须制定严格的保护措施。
（1）必须选用无污染、效率高、安装运输方便的螺杆冷冻机组作为制冷系统的主机。防止挥发性气体污染环境。
（2）采取必要的措施，防止打冻结孔时水土流失；在钻孔施工期间加强沉降的监测，发现跑泥漏沙水土流失严重引起的沉降，影响到建筑物和地下管线，应立即停止施工，马上注浆，防止沉降影响周围建筑物和地下管线，到没有沉降为止，待地层较稳定后再施工钻孔
（3）施工之前必须认真查清周遍建筑、地下管线、民用及公共设施的具体情况，针对性制定具体保护措施。
（4）加强冻胀与融沉监测，发现冻胀影响到建筑物和地下管线，通过打设的卸压孔减小冻胀或从冻结孔加热循环，进行解冻；布置注浆孔，进行跟踪注浆，防止融沉影响周围建筑物和地下管线。
（5）施工过程中接收洞口所处的地面沉降和隆起量应控制在规范要求以内。在隧道轴线上，沿中心线每5m布置一沉降测点。每一测量断面以轴线为中心，向两侧2m、4m、6m各布置一沉降测点，共计7点。
（6）接收加固施工全过程中沿隧道方向设立沉降观察标志。测试频率为1次/天；施工结束后15天内对隧道范围1～2次/周。
（7）随时向甲方及监理工程师汇报地面沉降变形测量情况。 2.2水平注浆
水平注浆是注入到地层内的浆液通过物理化学作用，将周围松散的土体胶结成整体，增加围岩的稳定性，同时起到堵水、防水、止水作用；如果在接收过程中出现漏水，也可在一定程度上防止水土流失。
2.2.1注浆孔位及加固长度
受地质、周边环境等条件的影响，本次盾构接收风险非常大（盾
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构接收洞口隧道底0.8米处有5米厚的粉砂层；地面加固区距离惠森花园2#楼；端头有输配水、污水、雨水等14根管线）。
根据有关规定（盾构接收加固长度为盾构自身长度再加上两环管片的长度），本次接收水平注浆11米。每个洞门布设82个注浆孔。见附图一
2.2.2注浆参数
A.配合比：选择双液注浆。水泥选用42.5R的普通硅酸盐水泥；水玻璃选用浓度30～40波美度，模数M=2.8～3.1的水玻璃原液。
水泥浆浓度：水灰比1：1，即15袋水泥搅拌成1m3浆液，用水750升；
水玻璃浆浓度：30—35Be
水泥浆：水玻璃（体积比）C：S=1：0.5
实际注浆过程中根据进浆量变化及压力的变化可适当调浓或调稀一级，以确保施工质量，施工过程中做好施工记录。
B.注浆压力：注浆压力为0.5~1.0MPa,根据监测数据调整注浆压力，加强现场观察，发现地面跑浆或有隆起时，立即停止注浆。
C.进浆流量：控制在15～20升／分。 D.注浆有限扩散半径：R=0.8~1.0m。 E.注浆量：
单孔注浆量：Q=0.49ηπd2L
η——孔隙率 d——孔间中心距 L——注浆孔长度
按单孔每米进浆量预计1.41～2.12m3/m。
F.注浆结束标准：单孔单次注入量及注浆压力均达到设计值时，持续10分钟注浆。
G.封闭死角注浆：在检查探孔不出水后，在洞门底部紧贴地连墙按45°倾角进行死角封闭注浆。
2.2.3水平注浆加固施工
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A.注浆孔施工 ⑴施工准备
根据现场实际情况，需焊接搭设钻机平台，平台结构为双层工字钢结构：每层平台高度3.2m，其他尺寸根据现场和钻机布置需要而定，要保证平台强度以便立钻打孔，确保施工安全。同时为了确保注浆质量在盾构洞门位置设置止浆墙。
⑵测量放线、标定孔位
施工前测量组根据设计图纸放出盾构中心线，现场按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。采用罗盘确定注浆外插角，调整钻机满足设计钻孔方向要求。
⑶开孔：钻机采用低压力、慢钻速，采用Φ89mm的钻头开孔，钻深600mm，退出钻杆安装孔口管。
⑷安装孔口管及高压球阀
开孔完成后，在孔口上安装孔口管及高压球阀，（孔口管及高压球阀必须事先加工完成,具体加工形式如图所示） 孔口管采用Ф89×5mm无缝钢管加工制成，孔口焊法兰盘，孔口管设计长600mm，尾外侧车成鱼鳞扣，安装时缠绕麻丝打入孔内，外留100～150mm长。
另外加固三根膨胀螺丝，在孔口管上安装高压球阀，利用孔口管上1寸球阀进行注双液浆加固孔口管。
⑸注浆孔钻进：钻进前必须在孔口管上安装高压球阀，在高压球阀上安装防喷装置后才允许钻进；钻进时采用钻杆为Ф50x1000mm，钻头为合金钢，钻头直径Ф65mm，采用MD-60A型锚杆钻机钻孔。
B注浆施工
⑴注浆泵选用SYB50-45II液压注浆泵，该泵的最高压力、流量可以自行设定，调节方便，是压密注浆的新型注浆设备。
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⑵选用300L的快速拌浆机，加入定量的水，然后加入水泥重量3%的速凝剂搅拌均匀后，再加入定量的水泥搅拌，均匀后过滤放入灰浆桶内。
⑶注浆前先用清水调试泵的压力和流量，先压5分钟清水后再进行压浆。
⑷注浆浓度一般是先注稀浆后注浓浆，当该孔单次注浆量达到设计值一半，注浆压力还没有上升时， 可适当的调浓度浆液，直至注入量，注浆压力均为设计值时，可持续10分钟停注浆。
⑸当注浆压力达到设计值，注入量还未达到时，可采用间歇注浆，直至注入量达到设计值范围即可。
⑹当地面隆起或地面跑浆时，立即停止注浆，后退注浆点，增加浆液浓度，降低注浆流量，降低注浆压力，可预防地面隆起和地面跑浆。
⑺每孔最后一次注浆结束时采用水玻璃双液浆封孔。 D.注浆量
⑴注入量：每孔每米注入量按1.41～2.12m3 ／m计算，取平均值计算注入量：
（1.41+2.12）÷2×1557.436=2748.875（m3） ⑵预计消耗注浆材料： 水泥：2748.875×0.75=2061.7(吨) E.劳动组织及工期
劳动组织：按“三八”制安排工作，执行八小时工作制，每天出勤人数见表22301:
表22301
工种 钻机司机 注浆司机 电工 机工 拌浆工
一班出勤人数 1 1 1 1 4 26
三个班出勤人数 3 3 3 3 12 搬运工 技术员 钻机工 孔口观察工 地面观察工 测量工 材料员 班长 安全员 合计
4 1 2 1 1 2 1 1 1 22 12 3 6 3 3 6 3 3 3 66 工期：右线40天，左线50天
F.注浆施工主要材料，设备计划见表22302：
表22302
名称 普通硅酸盐水泥 水玻璃 双液注浆泵 高压注浆软管 孔口管 拌浆机 高压球阀 防喷装置 锚杆装机 泥浆泵 钻杆 合金钢钻头 脚手架管 钻杆变接 规格型号 Po.42.5 30~35Be’ KBY-50/70 10mpa／cm2 Ф89×5×600mm 300L Ф89mm Ф54mm MD-60A BW-250/50 Ф50×1000mm Ф65×100 Ф1.5寸 单位 吨 吨 台 根 根 台 个 个 台 台 根 个 根 个 数量 2062 983 1 10 80 2 20 20 2 2 40 40 若干 10 备注 20m/根 另外加工 另加工 2.2.4水平注浆质量保证措施
A.认真执行质量管理责任制，开工前组织有关人员对设计图纸、规范规程和施工工艺进行熟悉，做好施工作业技术交底，明确施工控制要点。施工过程中坚持三检制度，加强过程控制。
B.加强原材料管理，水泥等主要材料必须要有质保书，按有关规定做好取样试验工作，合格后方可使用，严禁使用不合格产品。
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C.选择信誉好的材料供应商，保证材料供应质量。进场材料必须具备“三证”，即：生产许可证、天津市建筑工程材料准用证和出厂检验报告单。材料运至现场后要进行取样送检，合格后方可使用。
D.进场的水泥材料要妥善保存，做好防雨、防潮工作。 E.施工过程中，注意做好各项技术资料，做到技术资料与工程进度同步进行。
F.根据现场实际情况，适时认真调整各项施工控制参数，并在加固过程中严格执行，保证注浆加固质量。
G.严格按照既定的配比拌制浆液，杜绝偷工减料情况发生。 H.端头加固完成后，必须进行探孔检测，确保止水效果。
3.监测
3.1水平注浆阶段监测
A.监测项目
该阶段的监测项目主要是地面沉降、建筑物沉降、倾斜、管线沉降。
B.监测仪器
精密水准仪、铟钢尺、全站仪、反射片等。 C.监测频率
除第三方监测按要求进行监测外，我方监测人员在水平注浆期间24小时不间断进行监测。
D.测点埋设
见图3101测点布设图
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3101监测点布置图
E报警值
根据天津市地下铁道建设公司2005年3月1日印发的30号文件精神，结合本工程施工特点、设计要求以及有关规范规定，对盾构隧道掘进引起的地面沉降（隆起）、地面建/构筑物沉降/倾斜、管线沉降等建立相应的控制值和预警值见表3101。
区间盾构隧道施工监测控制标准与预警值 表3101
序号 1 2 监测项目 地表沉降及裂缝监测 周边建筑物及地下管线常规沉降监测 控制标准 -30mm～+10mm -20mm～+10mm 预警值 控制值的80% F.数据分析与处理
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对地表沉降及裂缝量测及时监测，并将各沉降测点沉降值绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度、加速度曲线图。
对建筑物倾斜的观测值应绘制位移—时间曲线散点图，具体分析方法同地表沉降监测。当位移—时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预测最大倾斜量。根据所测建筑物倾斜值，判断建筑物倾斜是否超过安全控制标准及采用的工程措施的可靠性。 3.2冻结阶段监测
3.2.1监测内容
A.冻土的发展速度及冻结壁的平均温度, 冻结孔去回路温度；冷却循环水进出水温度；盐水泵工作压力；冷冻机吸排气温度；制冷系统冷凝压力；冷冻机吸排气压力；制冷系统汽化压力。
B.槽壁与冻土接合面的温度；
C.冻结地面的冻胀及融沉（位移）；（数据处理同水平注浆监测） 3.2.2温度传感器布置监测说明 盐水流量与盐水温度监测
在去、回路盐水干管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水温度。在去路盐水干管上安装流量计测量总盐水流量，测量冻结器回路的盐水流量。在每组冻结器上设测温口，安装热电偶温度传感器测量盐水回路温度。冻结系统总流量在开冻时测量，其它温度与流量测量每班1次；确保每组冻结孔盐水流量≥5m3/小时，盐水去回路温差在冻结壁交圈以后应小于1.2℃。冻结加固体内布置相应数量的测温孔，每一孔内布置1~3个测点（接收时外圈测温孔布置4-5个测点），从冻结深度向上每间隔1~2米布置一个测点。
3.2.3地面管线沉降监测
为保护地面环境和管线，冻结加固工程施工过程和结束后的融沉过程，委托监测单位进行跟踪监测。
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4.安全质量技术措施
4.1水平注浆
A.施工前测量组根据设计图纸放出盾构中心线，现场按设计在工作面上将开孔位置用红油漆标出。采用罗盘确定注浆外插角，调整钻机满足设计钻孔方向要求。
B.注浆孔钻进：钻进前必须在孔口管上安装高压球阀，在高压球阀上安装防喷装置后才允许钻进。
C.注浆顺序
⑴单孔注浆采用后退式注浆，当钻孔钻到设计孔深时注浆，以后每退1米注浆一次，直至把该孔注完为止。
⑵在注浆孔开孔布置图中，各孔的注浆顺序是：先上后下、先两侧后中间、采用间隔跳孔进行压密注浆。
D.注浆浓度一般是先注稀浆后注浓浆，当该孔单次注浆量达到设计值一半，注浆压力还没有上升时， 可适当的调浓度浆液，直至注入量，注浆压力均为设计值时，可持续10分钟停注浆。
E.当注浆压力达到设计值，注入量还未达到时，可采用间歇注浆，直至注入量达到设计值范围即可。
F.当地面隆起或地面跑浆时，立即停止注浆，后退注浆点，增加浆液浓度，降低注浆流量，降低注浆压力，可预防地面隆起和地面跑浆。
G.每孔最后一次注浆结束时采用水玻璃双液浆封孔。 4.2冻结法
4.2.1盾构穿越冻结区保证措施
A.冻土墙解冻要适量，控制平均温度在-5～-8℃之间，强度为2.2～2.5Mpa之间。
B.盾构在穿越冻结区时，不宜停留，在拼装管片或处理故障时，每隔10～15分钟将刀盘转动5分钟，以防刀盘被冻死。
4.2.2冻结工程质量的主要措施
A.建立健全质量保证体系、质量管理机构、组织机构和监督机构，
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为保证质量提供组织保证。
B.认真分析该工程地质资料，精心编制施工技术设计和施工组织设计。
C.控制造孔和冻结器施工质量，确保冻结质量符合要求。 D.严控冷冻站安装质量，提高制冷效率，确保盐水降温符合要求。 4.2.3冻结孔施工方面的具体要求及措施
A.认真按图纸要求施工钻机操作平台，确保钻机平台平整、稳固。 B.造孔上部采用取芯钻进，下部使用液压顶进。
C.测温孔布置在相邻冻结孔终孔间距较大的界面上。具体位置由现场技术负责人和项目经理共同商定。测温管的下放及焊接严格按冻结孔的质量要求施工，并及时绘制偏斜平面图。
D.冻结管应进行地面编组，丈量全长，做好记录。
E.偏斜。冻结孔平均偏斜率不得大于1%，冻结孔终孔间距不大于设计值，否则应予以补孔，冻结深度应满足设计要求，冻结管长度应不小于设计冻结深度。
F.测斜。冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图。
4.2.4确保冷冻站正常运转的安全技术措施 A.安全措施
（1）进点前对全体施工人员进行安全思想教育，提高遵章守纪、安全生产、文明施工、安全用电、用火、防毒的安全意识。
（2）认真贯彻执行保安规程、井巷工程施工验收规范、安全操作规程等各项安全生产规程、规范，健全落实岗位责任制，忠于职守，各尽其责。
（3）健全组织、发挥专职安全工作人员的作用，建立以项目经理为第一责任者的安全生产责任制，支持兼职安全人员的工作，发挥他们的监督指导作用，坚持每月一次安全大检查制度。
（4）合理使用并定期检修机械设备，提高设备有效生产时间和效率，保证设备状况良好，杜绝氟、水、油的跑、冒、滴、漏现象。
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（5）强化生产指挥系统，做到分工明确、调度指挥有力、工序衔接合理，保证生产环境整洁有序，道路畅通，做到安全生产和文明施工。
（6）做好防汛、防火工作，冷冻站10米以内严禁吸烟及明火，并备好消防器材，在必要的位置安装警戒牌。
（7）认真执行各项安全生产规定，严禁违章指挥和违章操作。 B.技术措施
（1）按《矿山井巷工程施工及验收规范》要求及企业内部质量标准安装冷冻站，设备安装前应认真检修、除锈，制冷附属设备严格按标准要求进行打压试漏，使用的各种阀门在安装前要进行彻底检修，确保阀门开启灵活，关闭严密。
（2）冷冻站安装完毕后要认真进行系统打压、试漏及抽真空密封性能试验，试验合格后，要进行系统排污。
（3）冻结器中安装φ11/2” 焊接管，安装前要进行畅通及外观检查，确保冻结器正常工作。
（4）盐水系统要设过滤网，防止杂物进入冻结器，造成冻结器堵塞。
（5）加强制冷运转期间制冷系统、盐水系统、清水系统的各种技术参数的监测，确保较高制冷率。为了便于技术分析，坚持质量日报制度，发现异常情况及时汇报，及时处理。
（6）加强与业主、总承包商、监理方的联系，经常通报冻结施工情况，认真快速处理业主、总承包方、监理单位对冻结施工提出的建议及要求，根据冻结施工情况，必要时向他们提出建议。
（7）加强各种记录、报表的收集、整理工作，以便查阅。 4.2.5加强监测
A.发现冻胀影响到建筑物和地下管线，通过打的卸压孔减小冻胀或打冻结孔加热循环，进行解冻；进行跟踪注浆，防止融沉影响周围建筑物和地下管线，以及槽壁变形位移。
B.在管线交底后，对离冻结区较近的管线与建筑物进行暴露或保
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温，防止冻坏。
5.应急措施
为保证盾构接收施工的安全以及万一发生险情的情况下有条不紊地进行处理，结合本工程的特点制定以下应急措施。
A.盾构接收前我公司成立应急抢险小组，由项目经理担任小组长，各种抢险物质并有专人负责，负责人员全部安排为现场24小时值班制，对施工的各个环节要起到及时的检查和督促作用，抢险队员不少于20人，在施工现场准备足够的备用设备和物资，以备应急之用。
B.根据地质资料始发穿越④层粉土，⑥层粉土，⑦层粉土。接收穿越⑥层粉土，⑦1层粉土，⑦4粉砂。盾构始发（接收）时，破槽壁后万一发生含水层水未冻实及局部渗漏，现场准备足够的砂袋、钢板，木塞、水泥等，发现问题及时封堵。
C.出现问题可在洞口处布置注浆孔，利用一次注浆用BW250型变速注浆泵，二次补浆用YBL200型双液注浆泵，以方便调整注浆工艺，浆液选用水泥—水玻璃或丙烯酸盐类浆液用来封堵破槽壁时出现的渗漏现象。
D.为保证盾构接收期间，冷冻机完好运转，冻结设备采用双套设备，即冷冻机、清盐水泵同时在现场安装两台，保证因一台设备出现故障时，另一台继续运转维护冻结；
E.由于破槽壁时间长，有化冻现象，暴露面不断有土块掉下，且影响面积很大，应立即通知冻结站，加强冻结，同时用PEF保温板做好洞口破壁面的保温。
F.采用通讯系统有效的监控施工现场，对施工中发现的问题及时汇报处理，杜绝一切不安全的施工现象和违章的操作，把事故制止在萌芽状态。
G.人员安全事故处理措施
施工现场提前掌握周边医院所在位置，交通，联系电话，联系人以及交通工具；若出现人员伤害，及时拨打120，请求救助，同时采取现场包扎，人工呼吸等方法实施及时救护，严重时及时送往医院，
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使救护工作有条不紊地进行。
H.抢险（应急）物资 见表501
表501
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 材料名称 425#水泥 水玻璃 压风机 注浆泵 潜水泵 交流电焊机 钢板 钢丝绳 黄砂 砂袋 铁锹 聚氨酯 数量 10吨 2吨 2台 2台 2台 2台 5m2 5根 5吨 100袋 5把 0.5吨 存放地点 施工现场 施工现场 施工现场 施工现场 施工现场 施工现场 施工现场 工地仓库 施工现场 施工现场 工地仓库 工地仓库 备注 I.材料设备管理制度
储备物资的管理由物资部进行统一管理，分项目单独存放。 储备物资的调用必须由抢险小组下令后方可领用。
储备物资的定期检查、更换、补充、调整工作由物资部进行做好动态管理。
储备物资、设备的使用培训由物资部组织，质检部门工程部进行培训。
所有储备物资不得挪作他用。
在突发事件发生后，如储备物资不能满足现场需要时，物资部必须按紧急情况立即进行购置或从外单位借调，指令由抢险领导小组组
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长下达。
附图一：
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