天津地铁1号线东延至国家会展中心项目土建施工第 2合同段一经路站机场大道站区间隧道,2016年3月25日,1#联络通道及泵站冻结效果汇报,沈阳极地冻结工程有限公司,1,目 录,1 工程概况 2 冻结孔施工 3 冻结站安装和运转状况 4 测温孔降温情况 5 泄压孔 6 冻结壁发展情况 7 探孔 8 冻结效果验收,2,天津地铁1号线东延伸工程一经路站机场大道站区间隧道位于津南区天津大道一侧，1#联络通道及泵站位于区间里程右DK36+51.478，设计采用水平冻结法隧道内加固地层，矿山暗挖法施工。联络通道位置里程、中心间距、中心标高等参数如下表所示。,3,1.1 工程概述,联络通道及泵站所在位置的隧道管片为钢管片，钢管片共4环，每环宽度1.5m，隧道内径为5500mm，管片厚度350mm，1#联络通道及泵站的水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用的初期支护（格栅钢架+C25喷射混凝土）厚度为300mm，二次衬砌厚度为400mm的C35P10模筑防水钢筋混凝土，通道的开挖轮廓高约为6.9m，宽约为3.4m。,4,1.1 工程概述,1# 联络通道及泵站结构示意图,5,1.1 工程概述,注：联络通道详细结构以设计院施工图为准。,根据地质勘察资料，联络通道与排水泵房处的土层自上而下依次为： 杂填土、1粉质粘土、1粉质粘土、4粉质粘土、粉质粘土、1粉质粘土、1粉质粘土、1粉质粘土。 1#联络通道及泵站的通道部分位于1粉质粘土层中,集水井位于1粉质粘土层中； 1粉质粘土层和1粉质粘土层均呈灰黄色，可塑状态，无层理，属中压缩性土，局部夹砂质粉土透镜体，土质较均匀，水平方向上分布较稳定。 全新统下组沼泽相沉积层(Q41h)粉质粘土（）及下组陆相冲积层(Q41al)粉质粘土(1)属不透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。,6,1.2 工程地质和水文地质,1#联络通道及泵站上方为农田和窄幅道路，无其它重要建筑和管线，无其它重要建筑和管线。,7,1.3 地面建筑及地下管线,8,1.4 结构概况,1#联络通道及泵站左线、右线隧道中心距14.823m，埋深约19.100m，结构由喇叭口、水平通道及泵站构成。水平通道为直墙圆弧拱结构，采用的初次衬砌为钢筋格栅+C25网喷混凝土，厚度为300mm；二次衬砌厚度为400mm的C35P10模筑防水钢筋混凝土，防水层采用SBS改性沥青自粘式防水卷材通道的开挖轮廓高约为6.9m，宽约为3.4m。,9,1.4 结构概况,冻结主要技术参数表,10,1.5 主要技术参数,11,1.5 主要技术参数,12,联络通道及泵站冻结孔数64个（冷冻站侧隧道内布置51个冻结孔，冷冻站对侧布置13个冻结孔）。测温孔8个，其中右线2个，左线6个；泄压孔4个，左、右线各2个。经过地下水取样送检后发现含盐量较大（氯化物含量达到7760.06mg/L），经设计方确认，在左线增设6个加强孔（J1J6）。,2.1 冻结孔施工,13,2.1 冻结孔施工,联络通道冻结孔、测温孔、泄压孔布置立面透视图,14,2.1 冻结孔施工,联络通道冻结孔、测温孔、泄压孔开孔位置图,15,2.1 冻结孔施工,所有冻结孔都经过严格的测斜，且测斜结果均符合设计要求，偏斜量控制在150mm以内。所有冻结孔都经过打压测试，打压压力均达到0.8MPa以上， 并且30分钟内压力无变化。从各孔的打压数据看，各钻孔压力试验均达到设计要求，全部合格。,16,2.2 机房安装,冷冻站位于右线隧道2#联络通道靠近机场大道方向一侧。站内设备主要包括冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔、箱变及配电控制柜等。冻结站于2016年2月2日完成安装调试。,17,2.2 机房安装,冷冻站位于右线隧道2#联络通道靠近机场大道方向一侧。站内设备主要包括冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔、箱变及配电控制柜等。冻结站于2016年2月2日完成安装调试。,18,2.2 机房安装,冻结站于2016年2月9号正式运行，至2016年3月25日，积极冻结共进行46天。至2016年2月13日，盐水温度降至-20以下，盐水去回路温差在2以内；从2月23日起，盐水温度已降至-28以下，去回路温差在1.5左右；从盐水去、回路温度以及温差来看，盐水降温趋势正常。温度下降趋势符合设计要求和天津地铁联络通道施工手册中相关要求。从盐水去、回路温度来看，盐水降温幅度比较正常；去回路温差目前约1，联络通道内热负荷已经明显减小。,19,20,21,4 测温孔降温情况,C1孔深2.0m，设计共设4个测点。目前各测点温度均降至-9.9以下,4.1 右线,22,4 测温孔降温情况,C2孔深2.0m，设计共设4个测点，目前各测点温度均降至-9.1以下,4.1 右线,C3孔深3.0m，设计共设6个测点，目前各测点温度均降至-5.5以下,23,4.2 左线,C4孔深3.0m，设计共设6个测点，目前各测点温度均降至-5.8以下,24,4.2 左线,C5孔深3.5m，设计共设7个测点。目前各测点温度均降至-8.5以下,25,4.2 左线,C6孔深4.5m，设计共设9个测点，目前各测点温度均降至-6.1以下,26,4.2 左线,C7孔深2.0 m，设计共设4个测点。目前各测点温度均降至-6.9以下,27,4.2 左线,C8孔深2.0 m，设计共设4个测点，目前各测点温度均降至-9.5以下,28,4.2 左线,29,5 泄压孔,根据设计情况，左右线各有2个泄压孔，压力变化曲线如下：,30,5 泄压孔,X3压力观测,X1压力观测,31,5 泄压孔,4个泄压孔最初压力值都在0.15MPa左右，X1在3月6日左右达到最大值 0.4MPa，X2在3月6日达到最大值0.4MPa，X3在3月6日左右达到最大值0.42MPa，X4在3月6日左右达到最大值0.41MPa。从左线和右线泄压孔的压力变化分析，左右线冻结围幕均已开始形成封闭体。通过泄压孔泄压前后的压力变化情况和出泥出水情况看，左右线冻结围幕具有承受其所处位置的水土压力的能力，至现在为止，左右线泄压孔未出现涌泥情况，说明冻结围幕里土体有了一定的自立性。,32,6冻结壁发展情况,根据从冻结开始至今的温降情况，求出的平均温降，再根据平均温降和初始温度求出到零度的天数，进而根据测温孔到冻结孔的最小距离求得各测点冻土的发展速度，再根据冻土发展速度画出冻结孔交圈图，推断出冻结帷幕形成情况。,6.1 冻土发展半径,33,各测点冻土发展速度表,34,通过以上资料看，冻土最慢发展速度取大于28mm/d的最小值，为28.61mm/d。以最慢发展速度计算到冻土发展半径为1287.45mm，按冻结发展半径1287.45mm作交圈图。,6.1 冻土发展半径,35,6.2 冻结壁厚度,A-A、B-B、C-C截面位置图,36,6.2 冻结壁厚度,冻结45天A-A截面冻土发展交圈图,37,6.2 冻结壁厚度,冻结45天B-B截面冻土发展交圈图,38,6.2 冻结壁厚度,冻结45天C-C截面冻土发展交圈图,39,分析A-A、B-B、C-C一共三个截面。从图上测量出：通道部位冻结帷幕最薄有效厚度分别为2.24m、1.71m、1.75m，冻结帷幕厚度满足设计要求（冻结壁设计厚度为2.0m，喇叭口处为1.5m）。,6.2 冻结壁厚度,40,6.3 冻结壁平均温度分析,根据公式法计算,得到的各截面的冻土平均温度如下：,t冻土平均温度， tb盐水温度， l孔间距，m E冻土厚度，m,41,6.3 冻结壁平均温度分析,综合实测温度经验推断、成冰公式的计算，喇叭口处冻结帷幕有效厚度为1710mm，平均温度-10.66；通道处冻结帷幕有效厚度为2240mm，平均温度-10.84；集水井处冻结帷幕有效厚度为2276mm，平均温度-11.32。冻结45天时，冻结壁厚度和平均温度均达到设计要求。,42,6.4 有限元分析,为了准确分析整个温度场的全貌，计算选取A、B、C三个计算截面。其中选取截面以选取最薄弱截面和最具有代表性为原则。使用ANSYS有限元分析软件，模型采用Plane55平面4节点热分析单元划分网格，土体的原始地温资料取为14，土体结冰温度取-1，得到各截面的单元划分、温度场云图、冻结帷幕形状图如下：,43,6.4 有限元分析,A截面有限元模型网格划分图,A截面3月24日的温度场分布云图,44,6.4 有限元分析,A截面3月24日的冻土帷幕形状图,采用后处理方法得到冻结壁厚度范围为2.13-2.95m，有效厚度为2.13m，有效厚度内冻结壁平均温度为-11.3。,45,6.4 有限元分析,B截面有限元模型网格划分图,B截面3月24日的温度场分布云图,46,6.4 有限元分析,B截面3月24日的冻土帷幕形状图,采用后处理方法得到冻结壁厚度范围为1.76-5.08m，有效厚度为1.76m，有效厚度内冻结壁平均温度为-10.9。,47,6.4 有限元分析,C截面有限元模型网格划分图,C截面3月24日的温度场分布云图,48,6.4 有限元分析,C截面3月24日的冻土帷幕形状图,采用后处理方法得到冻结壁厚度范围为1.75-2.38m，有效厚度为1.75m，有效厚度内冻结壁平均温度为-11.2。,49,6.4 有限元分析,选取联络通道中部A截面（联络通道和泵站同时计算）、 左线喇叭口B截面、右线喇叭口C截面3个控制截面进行计 算，3个截面上冻结壁的有效厚度和平均温度分别为：,50,6.5 冻结壁分析结论,通过冻结交圈图和有限元模拟，可以判断 A-A、B-B、C-C截面已形成已形成封闭完整的冻结帷幕。综合现场实测温度推断、成冰公式的计算和有限元分析，至2016年3月24日即冻结45天时，喇叭口处冻结帷幕有效厚度为1710mm，平均温度-10.66；通道处冻结帷幕有效厚度为2130mm，平均温度-11.3；集水井处冻结帷幕有效厚度为2130mm，平均温度-11.3；冻结壁的有效厚度和平均温度均满足设计要求。,51,7 探孔,3月23日，在左右线隧道冻结区域共打设7个探孔（其中T2、T5分别利用原有的X1、X3孔），对各探孔是否有泥水流出和进行温度测量，进一步验证冻结壁的厚度和平均温度。处于通道中心部分糖心部位的T2、T5、T7不属于冻土范围内，3月24日，T2|、T7有少量的水下滴，T5无水滴出，其它各探孔均无泥水流出，土体坚硬。各探孔温度见下表。,52,7 探孔,探7,探6,53,8 冻结效果验收,1、冻结系统自开机至今未发生停机24小时以上的故障，保证了冻结的进行。 2、自开机至今，未发现冻结管盐水漏失，且盐水比重不低于1.265Kg/L。 3、泄压孔持续上涨并已达到最大值，从而可确认冻结壁已交圈。目前已泄压，并保持泄压孔常开。 4、根据各测温孔温度下降、冻结壁的有效厚度和平均温度均满足设计要求。 5、预应力支架在开机后19天内安装完毕。 6、安全防护门于2016年3月18日安装完毕，3月24日，在监理和总包相关人员监督下，在不停空压机的情况下进行压力实验，试验压力为0.21Mpa，符合设计要求。,54,8 冻结效果验收,综上，目前冻结效果符合设计要求、天津地铁联络通道施工手册相关要求以及经过专家论证的专项方案中的要求，现申请验收，请各位专家、各位领导提出宝贵的意见和建议！,汇报完毕！ 谢谢！,55,