旁通道(联络通道)冻结法技术规范(051216)[1]

冻胀试验
-5~-15℃选 3 种不同温度
单轴抗压强度
-5~-15℃选 3 种不同温度
三轴剪切强度
-5~-15℃选 2 种不同温度
导热系数测定（冻土与非冻土） 测定
热容量测定
测定
冻结温度
测定
3.4 编制冻结施工组织设计应有下列构筑物设计有关资料 1 项目设计概况； 2 构筑物特征； 3 构筑物上下场所地形地貌特征； 4 构筑物周围永久、临时设施（含管线、建筑物、设备等）布置； 5 构筑物施工图； 6 地区气象资料。
8 当只需要加固地层深部土体时，可采用浅部冻结管保温或下双供液管的方 法进行局部冻结。
9 冻结壁扩展厚度可按下式计算
E yj = vdpt
ห้องสมุดไป่ตู้
式 4.2.4-2
式中 Eyj 为预计冻结壁厚度，m； vdp 为冻结壁平均扩展速度，m/d； t 为冻结时间，d。
冻结壁平均扩展速度可按表 4.2. 4-3 选取或采用通用计算方法计算。 表 4.2. 4-3 单排孔冻结壁扩展速度设计参考值
在规程执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，有何意见和 建议请及时告知主编单位，供今后修订时参考。
主编单位：上海申通轨道交通研究咨询有限公司 参编单位：北京中煤矿山工程有限公司
煤炭科学研究总院北京建井研究所 主要起草人：
白廷辉 李功洲 毕湘利 楼根达 徐兵壮 李长忠 周兴旺 陈朝晖 李方政 王建平 韩圣铭 杨国伟 王圣公 吴小光 陆仁财
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成的冻结岩土柱均相交、连接成冻结壁所需的时间。 2.0.5 冻结壁形成期 frost wall formative period
从地层冻结开始至构筑物周围所有冻结岩土柱相连，且形成达到冻结壁设 计厚度、强度所需的时间。 2.0.6 冻结壁维护期 frost wall holding period
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9 开挖与构筑 9.1 试挖 9.2 正式开挖 9.3 永久结构钢筋混凝土施工 9.4 壁后充填注浆和融沉注浆 9.5 工程监测 9.6.应急预案 附录 1 钻孔泥浆分类 本规范用词说明
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前言
本规程是根据上海市建设和交通委员会沪建建[2004]78 号文的要求，由上海 申通轨道交通研究咨询有限公司、北京中煤矿山工程有限公司、煤炭科学研究总 院北京建井研究所等单位参加编制完成。
2．术语
2.0.1 冻结施工法 freezing method 在构筑物（旁通道）掘砌之前，用人工制冷的方法，将构筑物周围含水松
散不稳定的冲积层、岩层进行冻结，形成封闭的符合工程施工安全要求的起到临 时保护作用的冻结壁（俗称冻土帷幕或冻土墙），然后在冻结壁的保护下进行构 筑物掘砌工作的一种施工方法。 2.0.2 冲积层 alluvium
3．2 地下水流速 3.2.1 地层中的含水层自然和人为抽水后形成的地下水流速，当超过一定限度 （5m/d）时，将影响地层正常冻结。 3.2.2 对冻结构筑物附近的水源井应进行调查，收集水源井的用途、数量、方位、 距离、深度，抽水层位及深度，抽水时间，日抽水量以及抽水影响半径等资料。 3.2.3 当在冻结构筑物附近 600m 范围内有大抽水量（600m3/h）的水源井时，或 抽水量≥200 m3/h 的连续抽水，或有地下古河道，必须实测构筑物穿过的含水层 的地下水流向、流速并提供实测报告。 3.3 人工冻土 3.3.1 在检查孔地质报告中应有人工冻土物理力学性能试验报告。
在构筑物附近集中安设制冷设备和设施的场所，其中主要有制冷剂（氟利 昂或其它制冷剂）循环系统、盐水循环系统、冷却水循环系统及供电系统。 2.0.9 冻结孔 freezing hole
按设计要求布置在构筑物周围用于安装冻结器的钻孔，有垂直孔、水平孔、 倾斜孔之分。 2.0.10 冻结器 frigo
安设在冻结孔内，用以循环冷媒剂并与地层进行热交换的装置。冻结器由 冻结管、供液管、回液管等组成，要求封闭性好，不渗漏。 2.0.11 水位观测孔 stage measurement hole
4．地层冻结设计
4.1 一般规定 4.1.1 本章适用于浅埋地下结构施工中含水地层的冻结加固设计。包括：隧道、 旁通道、地下室、竖井、基坑、盾构和顶管进、出洞口的地层冻结加固。 4.1.2 地层冻结加固应在设计的时间内保证土方开挖和结构施工的安全，并使周 围环境和建（构）筑物不受损害。 4.1.3 冻结壁宜作为临时承载结构。当要求承载时间较长时，宜设立内支撑形成 复合承载体系（重力式冻结挡土墙除外）。
水位观测孔是布置在构筑物范围内，用以观测其水压变化来判断冻结壁是否 交 圈 孔 （ 管 ）。当冻结壁交圈后孔内的水位有规律增大。 2.0.12 温度观测孔 temperature measurement hole
布置在冻结壁内外侧，用于安装温度传感器监测不同时期内冻结壁的纵向及 横向温度的分布状况的钻孔。以获得冻结壁形成过程中的温度动态变化，用来计 算冻土扩展速度、冻结壁平均温度和冻结壁形成特性。 2.0.13 测斜 deviational survey
本规程全面总结了 10 多年来上海市工程建设中应用冻结法对地铁隧道特殊 部位、特殊构筑物的加固设计、施工经验和教训。进一步实现冻结法应用于地铁 隧道工程的设计、施工及工程质量监督检查验收的科学化、规范化，以适应上海 地铁隧道建设的需要。
本规程的主要技术内容包括：1.总则，2.术语，3.勘探要求，4.地层冻结设 计，5.冻结孔与冻结管，6.冷冻站，7.冻结壁检测与判断，8.冻结工程收尾工作， 9.开挖与构筑。
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1．总则
1.0.1 为了保证地铁建设工程应用冻结施工法的质量和安全，做到技术先进、经 济合理、使用可靠，特制订本规程。 1.0.2 本规程适用于上海地铁建设中旁通道应用冻结法技术的工程勘探、地层冻 结设计、冻结壁形成及其检测、冻结孔施工与冻结管质量、冷冻站制冷系统、掘 砌及监控等方面，采用冻结施工法的端头井、建筑基坑等工程，可根据工程的特 征，工程地质及水文地质条件，参照本 规 程 。。 1.0.3 在旁通道地层冻结设计和掘砌施工中，应因地制宜、因时制宜、合理设计、 精心施工、严格监控。在地层冻结设计时，应综合考虑工程条件、地质条件及水 文地质条件、冲积层厚度及土层的特征、富水特征，选择合理的结构、冻结方式 、 冻结深度（长度）及冻结壁厚度、强度。在旁通道掘砌施工中应做到地层冻结与 掘砌的协调配合，确保冻结器安全运转。 1.0.4 采用冻结施工法，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家和本市现行的 有关标准、规范和规程。
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6 冻结孔宜均匀布置并避开地层中的障碍物。在隧道管片上布置冻结孔时，
开孔位置宜避开管片螺栓口、钢筋混凝土管片主筋和钢管片肋板。
7 冻结孔深度可按下式确定
Lks = Lsj + L0 + L1
式 4.2.4-1
式中 Lks 为冻结孔深度，m； Lsj 为从冻结孔孔口到冻结壁设计边界的距离，m； L0 为不能循环盐水的冻结管端部长度，m； L1 为冻结管端部冻结削弱影响深度，m。
覆盖于基岩露头之上的第三系、第四系地层。 2.0.3 冻结壁 frost wall
用人工制冷的方法在构筑物周围土层（或岩层）所形成的具有一定厚度和强 度的连续封闭的冻结岩土体。又称冻土帷幕或冻土墙。 2.0.4 冻结壁交圈时间 frost wall enclose time
从地层冻结开始至构筑物周围主要冻结器布置圈上的所有的冻结器单独形
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3.3.2 人工冻土试验，当构筑物穿过多个地层（粘土和砂性土）时，应进行不同
层位土层的冻土物理力学性能试验，其中应包括冻结壁设计控制层的试验资料。
3.3.3 人工冻土物理力学性能试验项目应符合表 3.3.3 中的规定，试验方法应符合
MT/T593 规定。
表 3.3.3 人工冻土试验项目
试验项目
试验内容
检查冻结孔、温度测温孔、水位观测孔在不同深度上的偏斜率和偏斜方位的 工作。测斜应在钻进施工中进行，并于成孔后在进行最终测量。 2.0.14 掘进步距（段长）drivage step size
5
掘进施工过程中，开挖与支护循环作业的长度。 2.0.15 冻土压力 frozen ground pressure
4.1.5 在地层冻结区域内有以下情况时，设计中应进行深入分析并采取针对性措 施：
1 地下水流速大于 5m/d、有集中水流或地下水水位有明显（≥2m/d）波动； 2 土层结冰温度低于-2℃或有地下热源可能影响土体冻结； 3 地层含水量低影响土体冻结强度； 4 用其他施工方法扰动过的地层； 5 有其它可能影响地层冻结或地层冻结可能严重影响周围环境的情况。 4.1.6 当冻结壁表面直接与大气接触，或通过导热物体与大气产生热交换时，应 在冻结壁或导热物体表面采取保温措施。 4.1.7 在冻结壁形成期间，冻结壁内或冻结壁外 200m 区域内的透水砂层中不宜 采取降水措施。必须降水施工时，冻结设计应充分考虑降水产生的不利影响。 4.1.8 冻结壁的荷载计算 1 冻结壁的荷载应包括下列各项： 1）土压力； 2）水压力; 3 土方开挖影响范围以内地面建（构）筑物荷载、地面超载及其它临时荷 载。 2 土压力和水压力对砂性土宜按水土分算的原则计算；对粘性土宜按水土 合算的原则计算；也可按经验公式计算。 3 冻结壁上覆土压力按上覆土体重量及地面建（构）筑物荷载、地面超载
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4.1.4 地层冻结设计应包括以下内容： 1 冻结壁结构方案比较与选择； 2 冻结壁的承载力和变形验算（I 类冻结壁除外）； 3 冻结孔布置设计； 4 冻结壁形成验算； 5 冻结制冷系统设计； 6 对冻结壁的监测与保护要求； 7 可能对周围环境和建（构）筑物产生影响的分析； 8 对周围环境和建（构）筑物的影响监测与保护要求。
衬砌支护后，冻结壁作用于衬砌上的法向压力的统称，是临时荷载，亦称冻 结压力。
3．勘探要求
3.1 地质检查钻孔 3.1.1 编写旁通道冻结法施工组织设计时，必须有该旁通道的检查孔地质报告。 3.1.2 检查孔地质报告提供的资料应能满足地层冻结、衬砌设计要求，应包括下 列资料：
1 检查钻孔位置，检查钻孔主要施工工艺及主要施工过程； 2 构筑物全深的地质柱状图，包括岩（土）性、层厚、倾角、岩芯采取率、 累计深度、岩（土）层主要特征的描述； 3 地质构造及地温； 4 冲积层主要土层的常规土工试验指标，其土样的层位、深度应与冻土物理 力学性能试验一致； 5 冲积层、基岩中各含水层的特征，应包括含水层埋深、层厚、静止水位、 水位波动情况、渗透系数、流向、流速、水质、水温。表土层各含水层之间、表 土层与基岩的水力联系。
冻结时间 t（d）
20
30
40
50
60
冻结壁平均扩展速
34
28
24
22
20
度 vdp（mm/d）
如为密集布孔，内部冻结孔之间的冻结壁扩展速度可比上表给出的设计参
考值增加 5%~20%。
10 冻结壁交圈时间可按下式估算
t jq
=
Smax v dp
式 4.2.4-3
式中 tjq 为预计冻结壁交圈时间，d； Smax 为冻结孔成孔控制间距，m； vdp 为冻结壁平均扩展速度，m/d。
冻结壁达到设计要求后，为了保证构筑物掘砌过程中的安全，继续向冻结器 输送冷量，以维持冻结壁满足设计要求的一段时间。 2.0.7 人工冻土 artificial frozen ground
用制冷技术使含水松散不稳定土层降温冻结，具有一定强度的冻土。 2.0.8 冷冻站 freezing station
上海市工程建设规范
旁通道冻结法技术规程
Technical code for Bypass freezing method （报批稿）
2005 年 上海
目次
前言 1．总则 2．术语 3．勘探要求 3.1 地质检查钻孔 3.2 地下水流速 3.3 人工冻土 3.4 其他资料 4．地层冻结设计 4.1 一般规定 4.2 冻结壁设计 5．冻结孔与冻结管 5.1 冻结孔 5.2 冻结管 5.3 验收 6. 冷冻站 6.1 冷冻站位置 6.2 冷冻站安装 6.3 冷冻站运转 7. 冻土帷幕检测与判断 7.1 测温孔检测 7.2 卸压观测孔及其它观测孔 7.3 冻土帷幕形成的判断 8．冻结工程收尾工作 8.1 冷冻站拆除 8.2 冻结管充填 8.3 技术档案