隧道冻结法开挖与构筑

隧道冻结法 开挖与构筑

1、隧道支撑和防护门

在联络通道开挖时，应按联络通道结构设计要求安装隧道支撑。在联络通道结构设计无明确规定时，可以按以下要求设计和安装隧道支撑：

①隧道内每个旁通道预留口设 2 榀隧道支撑，分别安装在洞口两侧的第一条隧道管片环缝处。

②每榀隧道支撑设 7～8 个支撑点均匀地支撑隧道管片上，每个支撑点应能提供最大到 500kN 的支撑力。

③支撑上半部的 4～5 个支撑点上安装最大顶力 500kN 的千斤顶以调整支撑力。

④隧道支撑框架用型钢制作，应满足有关钢结构设计规范要求。

⑤隧道支撑安装偏离隧道管片环缝处截面不宜大于 20mm。

⑥安装好隧道支撑后顶实千斤顶，每个千斤顶的顶力不得大于 100kN，且各千斤顶的顶力应基本均匀。

⑦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顶力大，不收敛的部位千斤顶不加力。隧道收敛达到报警值 10mm 时千斤顶顶力达到设计最大值 500kN。

⑧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。

在施工范围内有透水的砂性土层时，应在开挖侧通道预留洞口上安装应急防护门。防护门设计、安装与使用应符合以下要求：

①防护门应能灵活开关，关闭后应能承受安装位置的地下水压，有效阻止旁通道内水、土流出，开启后不得影响正常的开挖和结构施工。

②在防护门上应安设压风管、排风管、注浆管及控制阀门，并配备风量不小于 6 m3/min 的空压机为防护门内供气。

③防护门可安装在联络通道预留洞口隧道钢管片上。防护门结构设计和安装应符合相关规范的规定。

④安装好防护门后应进行气密性试验，要求在不停空压机时试验气压能保持在设计值。

⑤防护门开关应便于人工操作，紧固螺栓、风管及连接件、扳手等配件及操作工具应准备到位。

⑥当联络通道开挖时发生透水、冒砂事故，应立即关闭防护门，并向防护门内压气，使防护门内气压维持在设计压力。

⑦联络通道挖通并施工初期支护后即可拆除防护门。

在集水井位置有透水的砂性土层时，应设集水井井口防护门（或盖板）。开挖集水井时如发生透水冒砂事故，应立即关闭防护门，并向集水井内压气或注入聚氨酯等注浆充填材料。防护门应能承受所在深度的地下水压。

2、试挖

在未冻结的开挖区中部开一试挖窗口，窗口尺寸不宜大于 400×400mm，开窗要逐步扩大。用锹、风镐等从试挖窗口挖深 400～600mm，检查土体含水及稳定情况。若土体干燥、能自立，或者挖深至 800～1000mm 无泥水流出时间持续 24h 以上。则可判定具备正式开挖条件。否则应回填、封闭试挖窗口，采取相应措施，直至下次试挖满足上述要求为止。

3、正式开挖

经试挖判定具备开挖条件后可进行正式开挖。

联络通道开挖应采取短段掘砌的作业方法，随挖随支，严格控制冻结壁温度升高和变形。

宜采用以下施工顺序：

①在施工完通道衬砌后再施工集水井。

②联络通道施工顺序：开挖侧开门洞→通道开挖和初期支护→喇叭口开挖

（刷大）和初期支护→隧道钢管片拆除→外防水施工→钢筋绑扎、预埋件安设和立模→混凝土浇筑。

③集水井施工顺序：开挖和初期支护→外防水施工→钢筋绑扎、预埋件安设和立模→混凝土浇筑。

④施工完集水井衬砌后施工井盖和防火门门框，根据联络通道结构设计要求施工内防水或抹面。

⑤应在施工完初期支护后、施工外防水或衬砌之前再割除开挖区内的冻结管，但施工喷射混凝土时可暂停给受影响位置的冻结管供冷 12～24h。

4、开挖与支护施工参数

初期支护可采用由喷射混凝土、型钢支架、木背板和砂浆充填层组成的结构形式。

初期支护钢支架可采用 18～22 号工字钢等型钢制作，钢支架内侧净尺寸按联络通道结构轮廓外放 20～30mm 计算；喷射混凝土强度设计等级宜采用 C15～C20，厚度与钢支架型钢高度一致；木背板厚度可取 30～50mm；充填层可采用粗砂或水泥砂浆，厚度以 30mm 为宜。

初期支护的承载力应经计算确定。初期支护应能承受 25～50％以上的冻结壁荷载。在以下情况下初期支护宜按承受全部冻结壁荷载设计：

①通道位置有砂土层。

②通道长度大于 15m 或通道开挖时间需要 15d 以上。

③通道开挖区附近 3m 内有特殊变形控制要求的重量建（构）筑物。

④初期支护的承载力计算方法应符合有关结构设计规范的规定。

⑤可采取全断面开挖方式，开挖面土体难以自稳时可以放坡。

⑥掘进段长宜取 500～800mm，并宜与初期支护的钢支架间距一致。