DB∕T 29-251-2018 （备案号 J 14178-2018）城市轨道交通冻结法设计施工技术规程.pdf

DB/T 29-251-2018 备案号 J14178-2018 城市轨道交通冻结法设计施工 技术规程 Technical code for designing and construction of freezing method in urban rail transi2018-02-14 发布 2018-04-01 实施 天津市工程建设标准 城市轨道交通冻结法设计施工技术规程 Technical code for designing and construction of freezing method in urban rail transit DB/T29-251-2018 J14178-2018 主编单位：天津市建设工程技术研究所 中国铁路设计集团有限公司 批准部门：天津市城乡建设委员会 实施日期：2018 年 4 月 1 日 2018 天 津 天津市城乡建设委员会文件 津建设201872 号 市建委关于发布城市轨道交通冻结法设计施工技术规程的通知 各有关单位： 根据市建委关于下达 2015 年天津市建设系统第一批工程建设地方标准编制计划的通知 （津建科2015286 号）要求，天津市建设工程技术研究所、 中国铁路设计集团有限公司等单位编制完成了城市轨道交通冻结法设计施工技术规程 ，经市建委组织专家评审通过，现批准为天津市工程建设地方标准，编号为DB/T29-251-2018，自 2018 年 4 月 1 日起实施。 各相关单位在实施过程中如有不明之处及修改意见， 请及时反馈给天津市建设工程技术研究所或中国铁路设计集团有限公司。 本规程由天津市城乡建设委员会负责管理。 本规程由天津市建设工程技术研究所和中国铁路设计集团有限公司负责具体技术内容的解释。 （此件主动公开） 天津市城乡建设委员会 2018 年 2 月 14 日 前 言 本规程是根据天津市城乡建设委员会津建科2015286号文件要求， 由天津市建设工程技术研究所和中国铁路设计集团有限公司会同有关单位参加编制完成。 本规程全面总结了10多年来天津市轨道交通工程建设中应用冻结法对特殊部位、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城市轨道交通工程的设计、 施工及工程质量监督检查验收的科学化、规范化，以适应天津市轨道交通建设的需要。 本规程的主要技术内容包括：总则、术语、基础资料、联络通道地层冻结设计、联络通道冻结孔与冻结器、联络通道冷冻站、联络通道冻结壁检测与判断、联络通道冻结工程收尾工作、联络通道开挖与构筑、 盾构始发与接收加固、 周边环境监控量测、 应急管理。 本规程由天津市城乡建设委员会负责管理， 由天津市建设工程技术研究所和中国铁路设计集团有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议，请寄至天津市建设工程技术研究所（马场道211号城建大厦，邮编：300204）或中国铁路设计集团有限公司（天津市河北区中山路10号，邮编：300140） 。 本 规 程 主 编 单 位：天津市建设工程技术研究所 中国铁路设计集团有限公司 本 规 程 参 编 单 位：天津轨道交通集团有限公司 天津市建设工程质量安全监督管理总队 天津大学 同济大学 天地科技股份有限公司设计研究院 中煤第三建设（集团）有限责任公司 天津泰达城市轨道投资发展有限公司 本规程主要起草人员：杨贵生 任忠利 田巧焕 穆永权 孙立强 胡向东 王书磊 闫澍旺 何 乐 董金奎 韩圣章 邱长林 石 磊 王建彬 王彦洋 郑习羽 唐 扬 边坤艳 许 嘉 刘 义 奚守仲 王 斌 刘世龙 王永明 牛 刚 刘 洋 本规程主要审查人员：林鸿苞 刘宝昌 王书雄 王世友 柴寿喜 张稳军 贺维国 目 次 1 总 则 .1 2 术 语 .2 3 基础资料 .6 4 联络通道地层冻结设计.8 4.1 一般规定.8 4.2 冻结壁设计.10 4.3 制冷系统设计.15 5 联络通道冻结孔与冻结器.20 5.1 冻结孔.20 5.2 冻结管.22 5.3 供液管.23 5.4 质量验收.24 6 联络通道冷冻站 .25 6.1 冷冻站位置.25 6.2 冷冻站安装.25 6.3 冷冻站运转.27 6.4 停冻.28 7 联络通道冻结壁检测与判断.29 7.1 测温孔布置.29 7.2 测温孔检测.29 7.3 泄压孔及其它检测工作.30 7.4 质量验收.31 8 联络通道冻结工程收尾工作.33 8.1 冷冻站拆除.33 8.2 冻结管充填.33 8.3 技术档案.34 9 联络通道开挖与构筑.36 9.1 隧道支撑和防护门.36 9.2 开挖准备及试挖.37 9.3 正式开挖.39 9.4 质量控制与验收.40 9.5 结构施工.41 9.6 衬砌后充填注浆和地层融沉注浆 .41 10 盾构始发与接收加固.43 10.1 加固冻结设计.43 10.2 冻结加固体的检测与判断.47 10.3 施工.48 10.4 融沉注浆.50 10.5 技术档案.51 11 周边环境监控量测.52 11.1 基本要求.52 11.2 监测项目及要求.52 12 应急管理 .54 附录 A 盾构始发接收地层加固冻结加固体温度场解析解及厚度和平均温度测算方法 .56 附录 B 市区及滨海新区土层热物理特性指标和人工冻土物理力学特性指标表 .67 本规程用词说明 .74 引用标准名录 .75 条文说明 .77 Contents 1 General Provisions.1 2 Terms .2 3 Basic Data.6 4 Frozen Design of Connecting Bypass.8 4.1 General Requirements.8 4.2 Design of Frezzing Wall.10 4.3 Design of Refrigeration System.15 5 Freeze Hole and Apparatus of Connecting Bypass.20 5.1 Freeze Hole.20 5.2 Freeze Pipe.22 5.3 Liquid Supply Pipe .23 5.4 Quality Acceptance.24 6 Refrigeration Plant of Connecting Bypass.25 6.1 Position of Refrigeration Plant.25 6.2 Installation of Refrigeration Plant.25 6.3 Operation of Refrigeration Plant.27 6.4 Freezing Ending.28 7 Freezing Wall Test of Connecting Bypass .29 7.1 Layout of Temperature Measurement Hole.29 7.2 Test of Temperature Measurement Hole .29 7.3 Pressure Release Hole and Tests.30 7.4 Quality Acceptance.31 8 Ending Work for Freezing of Connecting Bypass .33 8.1 Demolition of Refrigeration Plant.33 8.2 Filling of Freeze Pipe.33 8.3 Technical Data .34 9 Excavation and Support of Connecting Bypass.36 9.1 Tunnel Support and Safe Door.36 9.2 Preparing for Excavation .37 9.3 Excavation .39 9.4 Quality Control and Acceptance .40 9.5 Structural Construction.41 9.6 Grouting Behind Lining and Thaw Settlement.41 10 Soil Reinforcement for Shield Originating and Arriving.43 10.1 Reinforcement Frezzing Design.43 10.2 Test of Reinforcement.47 10.3 Construction.48 10.4 Grouting for Thaw Settlement.50 10.5 Technical Data .51 11 Monitoring for Environment.52 11.1 General Requirement .52 11.2 Monitoring Items and Requirements.52 12 Security Risk Management.54 Appendix A Calculating Method of Thickness and Temperature for Shield Originating and Arriving Reinforcement.56 A.1 Calculation of Temperature Field.56 A.2 Calculating Method of Thickness.61 A.3 Calculating Method of Temperature.63 Appendix B Tables for Thermally Physical and Mechanical Char- acteristics of Artificial Frozen Soil in Tianjin.67 Explanation of Wording in This Code.74 List of quoted standards .75 Explanation of Provisions.77 1 1 总 则 1.0.1 为贯彻执行工程建设的方针、政策，保证轨道交通建设工程冻结法施工质量，促进技术进步，做到安全可靠、经济合理，制定本规程。 1.0.2 本规程适用于天津市轨道交通建设中应用盐水制冷系统冻结法技术的工程勘察、设计、施工、检测、监测及验收。 1.0.3 在盾构区间联络通道和盾构始发接收勘察、设计和施工中，应根据地质条件、 周边环境、 工况条件， 做到精心设计、 精心施工、严格监控、确保安全。 1.0.4 采用冻结法施工的城市轨道交通地下工程，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。 2 2 术 语 2.0.1 冻结法 freezing method 在地下工程施工中，用人工制冷的方法，将构筑物周围含水地层进行冻结， 形成具有临时承载和隔水作用并满足工程施工安全需要的冻结加固体， 在冻结加固体的保护下进行工程施工作业的一种施工工法。 2.0.2 盐水制冷系统 brine refrigeration system 以氯化钙等盐溶液为冷媒剂的间接制冷系统。 采用盐水制冷系统的冻结法施工技术简称盐水冻结。 2.0.3 表土层 soil layer 覆盖于基岩露头之上的第三系、第四系地层。 2.0.4 冻土圆柱 frozen soil column 冻结器与周围含水地层发生热交换并使周围含水地层冻结所形成的近似圆柱体的冻土柱。 2.0.5 冻结壁 freezing wall 用制冷技术在构筑物周围地层所形成的具有一定厚度和强度的连续冻结岩土体。又称冻土帷幕或冻土墙。冻结壁由两两相交的冻土圆柱组成，相邻冻土圆柱的交界面称冻结壁界面。 2.0.6 冻结温度 freezing temperature 土体中的水分开始冻结并形成冰晶时的温度， 是判断土体是否处于冻结状态的指标。 2.0.7 冻结壁厚度 freezing wall thickness 冻结壁壁面上任一点与另一壁面之间的最短距离。 冻结壁厚度设计值一般指在拟建构筑物开挖面外侧冻结壁所要达到的最小厚度。 2.0.8 冻结壁平均温度 average temperature of freezing wall 冻结壁任一截面上温度分布的平均值。 冻结壁平均温度设计值 3 一般指拟建构筑物开挖面外围冻结壁界面处所要达到的平均温度。 2.0.9 冻结壁交圈时间 freezing wall closing time 从地层冻结开始至构筑物周围主要冻结器布置圈上所有相邻的冻结器所形成的冻土圆柱按设计要求完全相交所需的时间。 2.0.10 冻结壁形成期 formation period of freezing wall 从地层冻结开始至冻结壁形成达到设计要求所需的时间。 也称积极冻结期。 2.0.11 冻结壁维护期 maintenance period of freezing wall 冻结壁形成达到设计要求后， 为了保证构筑物开挖衬砌过程中的安全，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。也称维护冻结期。 2.0.12 人工冻土 artificial frozen soil 用人工制冷技术使含水地层降温冻结所形成的冻土。 2.0.13 冷冻站 refrigeration plant 在拟建构筑物附近集中安设制冷设备和设施的场所。 冷冻站主要有制冷剂循环系统、冷媒（盐水等）循环系统、冷却水循环系统及供电系统。 2.0.14 冻结孔 freeze 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。冻结孔一般沿围绕构筑物的环线布置，该环线称冻结孔布置圈。 2.0.15 冻结器 freezing apparatus 安设在冻结孔内用以循环冷媒剂并与地层进行热交换的带底锥的金属管。一般由冻结管、供液管、回液管等组成。 2.0.16 泄压孔 pressure release hole 用来观测和释放土层水土压力的孔（管） 。可以通过观测冻结壁围护结构内泄压孔水压变化来判断冻结壁是否交圈， 通过泄压孔泄水、排泥来缓减土层冻胀对周围环境的影响。 2.0.17 温度观测孔 temperature measurement hole 4 布置在冻结壁及冻结降温区内、 用于安装温度传感器监测不同时期地层温度分布状况的钻孔。测温数据用来计算冻结壁扩展速度、冻结壁厚度和冻结壁平均温度等冻结壁形成特性参数。 2.0.18 冻结孔间距 freeze holes spacing 相邻两冻结孔之间的距离。 冻结孔不同深度处的冻结孔间距一般也是不同的。相邻冻结孔孔口之间的距离称冻结孔开孔间距。实际施工完成的冻结孔间距称为冻结孔成孔间距。 2.0.19 测斜 deviational measurement 检查冻结孔、测温孔、泄压孔或水位观测孔在不同深度上的偏斜值和偏斜方位的工作。测斜应在钻进施工中进行，并于成孔后再进行最终测量。 2.0.20 冻土压力 pressure of freezing wall 冻结壁作用于支护上的法向压力的统称，亦称冻结压力。冻土压力为临时荷载。 2.0.21 联络通道 connecting bypass 连接地铁区间上下行隧道之间的横向安全疏散通道。 联络通道一般由水平通道、 集水井和水平通道与地铁隧道连接的喇叭口三部分组成。 2.0.22 盾 构 始 发 接 收 加 固 soil reinforcement for shield originating and arriving 盾构机从地铁车站始发或进入地铁车站接收时， 为了保证施工安全，在车站结构端头外一定范围内采用搅拌桩、旋喷桩或冻结技术对土层进行加固处理。 2.0.23 垂直冻结 vertical frozen 在加固区地面上施做垂直冻结孔， 通过安装垂直冻结管进行低温盐水循环对加固区进行竖向冻结。 2.0.24 水平冻结 horizontal frozen 在车站内部水平施做冻结孔， 通过安装水平方向冻结管进行低温盐水循环对加固区进行水平向冻结。 5 2.0.25 局部冻结 partial freezing 只对地层某一部分含水地层进行冻结的方法。 6 3 基础资料 3.0.1 地层冻结加固设计和施工应具备下列勘察资料： 1 周边地面及地下的建（构）筑物结构、设备、管线特征及其与拟建工程的位置关系，建（构）筑物、设备和管线等的特殊保护要求； 2 勘察孔坐标位置、孔口高程和深度、勘察孔主要施工工艺及主要施工过程、勘察孔全深范围内的土层分布图、土层名称、层顶标高、层厚、取样点位置、土体性状、包含物及物理特征； 3 含水层埋深、厚度、渗透系数、地下水水位、地下水氯离子含量及其变化幅度，以及含水层与地表水体的水力联系。当工程附近含水层地下水活动频繁、地下水流速度有可能超过 2m/d 时，尚应提供该含水层的地下水流向、流速等资料； 4 土层的密度（容重） 、含水率、含盐量、塑性指标、颗粒组成、 内摩擦角和粘结力、 膨胀量和承载力等常规物理力学特性指标。 3.0.2 地层冻结加固设计和施工应具备下列冻土试验资料： 1 原始地温、冻结温度、导热系数、比热、冻胀率和融沉率等土层的热物理特性指标； 2 弹性模量、泊松比、抗压强度、剪切强度、抗折强度、蠕变参数等冻土的物理力学特性指标； 3 土层热物理特性指标和冻土的物理力学特性指标未进行试验时可参照本规程附录 B 进行选取。 3.0.3 地层冻结加固设计和施工应具备下列结构资料： 1 联络通道结构施工图或拟建地下冻结工程结构施工图； 2 车站端头井处围护与主体结构施工图； 3 盾构始发接收处地基加固图； 7 4 其它与联络通道或拟建地下冻结工程、始发接收冻结加固设计、施工有关的资料。 8 4 联络通道地层冻结设计 4.1 一般规定 4.1.1 地层冻结加固设计应以保证土方开挖和结构施工的安全，并使周围环境、地下管网和建（构）筑物不受损害为原则。 4.1.2 冻结壁应作为临时结构，开挖暴露后应及时设立初期支护结构或保温层封闭冻结壁，隔绝暴露冻土与空气的接触，形成复合承载体系或封水体系。 4.1.3 采用冻结法施工的联络通道，其二次衬砌结构应按承受全部外荷载进行设计。 4.1.4 地层冻结加固设计应包括下列内容： 1 冻结壁结构形式与选择； 2 冻结壁的承载力和变形验算（类冻结壁除外） ； 3 冻结孔、泄压孔、测温孔布置与设计； 4 冻结壁形成预计； 5 冻结制冷系统； 6 对冻结壁的检测、监测与保护要求； 7 对周围环境和建（构）筑物产生的影响分析及监测与保护要求。 4.1.5 出现下列情况之一时，设计中应采取针对性措施： 1 工程特征出现下列情况之一时： 1）联络通道结构顶板覆土厚度小于 5m，或大于 25m； 2）两个隧道中心距大于 20m，或小于 9m； 9 3）区间盾构直径大于 10m； 4）隧道泵房采用侧式结构型式。 2 地下水流速2m/d、有集中水流或地下水位有明显波动； 3 土层结冰温度低于-2或有地下热源影响土体冻结； 4 土层含水量低影响土体冻结强度； 5 用其它施工方法扰动过的地层； 6 同步施工的其它地下工程； 7 有其它影响地层冻结或地层冻结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， 冻结壁附近 200m 范围内的透水砂层中不应采取降水措施。必须降水施工时，冻结设计应考虑降水产生的不利影响。 4.1.8 冻结壁的荷载应包括下列各项： 1 土压力； 2 水压力； 3 通道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。 4.1.9 冻结壁的荷载应按下列规定确定： 1 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； 2 垂直土压力按计算点以上覆土重量及地面建（构）筑物荷载、地面超载计算；侧向土压力按主动土压力计算，可采用朗肯土压力理论计算；基底土体反力按主动土压力计算，也可按静力平衡计算； 3 侧向土压力可按下列经验公式计算： stPKP (4.1.9) 10 式中：sP侧向土压力（kPa） ； tP计算点的垂直土压力（kPa） ； K侧压系数，可按照建筑基坑工程技术规程DB29-202 中规定取值。 4.2 冻结壁设计 4.2.1 冻结壁结构形式按照功能与要求分为三类，应按表 4.2.1 的规定选择不同形式和安全性能的冻结壁结构。 表 4.2.1 冻结壁功能分类表 类别 功能与要求 说明 仅用于止水面无承载要求 如岩石裂缝和混凝土界面缝隙止水 仅用于承载而无止水要求 如不透水粘性土层的加固 既要求承载又要求止水 如含水砂土层的加固与止水 4.2.2 冻结壁结构形式选择应符合下列规定： 1 冻结壁宜按受压结构设计； 2 在含水土层中应采用封闭的冻结壁结构形式； 3 冻结壁的几何形状宜与拟建地下结构的轮廓接近，并易于冻结孔布置； 4 冻结壁结构形式选择应有利于控制土层冻胀与融沉对周围环境的影响； 5 联络通道的通道部分可采用直墙圆拱冻结壁，集水井可采用“v”字形冻结壁或采取满堂冻结加固。 4.2.3 联络通道开挖时应设初期支护，但冻结壁承载力设计需按承受全部荷载计算。 4.2.4 冻结设计基础参数应符合下列要求： 1 冻结壁平均温度应根据冻结壁承受荷载大小（或开挖深度） 、冻胀融沉可能对环境造成影响等综合确定，冻结壁平均温度 11 可采用数值分析法、成冰公式法或面积法进行计算。联络通道冻结壁平均温度可按表 4.2.4-1 选取，冻结壁承受荷载大、安全要求高的工程宜取较低的冻结壁平均温度， 冻结壁与隧道管片交界面平均温度不应高于-5。 表 4.2.4-1 冻结壁平均温度设计参考值 开挖深度 Hj,m 30 30 冻结壁平均温度 Tp, -8-12 -12 注：平均温度设计参考值适用于各土层含盐量不超过 10000mg/kg，如实测含盐量数值超过此标准，建议根据附表适当加强或采取其它措施。 2 盐水温度与盐水流量应满足下列要求： 1）盐水温度与盐水流量应满足在设计的时间内使冻结壁 厚度和平均温度达到设计值的需要； 2）最低盐水温度确定应根据设计冻结壁平均温度、地层环境及气候条件确定，一般可按表 4.2.4-2 选取。当设计冻结壁平均温度低且地温高时宜取较低的盐水温度； 表 4.2.4-2 最低盐水温度设计参考值 冻结壁平均温度 Tp, -8-12 -12 最低盐水温度 Ty, -28-30 -30 3）积极冻结 7 天盐水温度应降至-18以下，积极冻结 15天盐水温度应降至-24以下（设计最低盐水温度高于-24时取设计最低盐水温度） ， 开挖过程中盐水温度应降至设计最低盐水温度。 施工初期支护后可进行维护冻结，维护冻结盐水温度不宜高于-25，冻结壁与隧道管片的交界面温度不宜高于-5； 4）开挖过程中，在保证冻结壁平均温度和厚度达到设计要求且实测判定冻结壁安全的情况下， 盐水温度可适当提高，但不宜高于-25； 5）开挖时，去、回路盐水温差不宜高于 2； 6）冻结孔单孔盐水流量应根据冻结管散热要求，去、回路盐水温差和冻结管直径确定。 冻结管内盐水流动状态宜 12 处于层流与紊流之间。 并联的冻结孔单孔盐水流量之和不得小于盐水循环总流量。 一般情况下冻结孔单孔盐水流量可按表 4.2.4-3 选取，冻结管直径大时宜取较大的盐水流量。 表 4.2.4-3 单孔盐水流量设计参考值 冻结孔串联长度 Lk,m 40 4080 80 单孔盐水流量 Qyk,m3/h 3.05.0 5.08.0 8.0 3 冻结管应符合下列要求： 1）冻结管应选用导热和低温性能好的材质，宜采用低碳钢无缝钢管； 2）冻结管外径可选用 89127mm，不宜小于 73mm，管壁厚度不宜小于 5mm。 4.2.5 冻结壁厚度与强度检验应符合下列规定： 1 冻结壁厚度设计应根据联络通道的结构形式、几何特征、埋藏深度、 工程地质及水文地质条件和可能达到的冻结壁平均温度等条件确定；类和类冻结壁应按承载力要求设计冻结壁厚度。 2 冻结壁的计算方法应符合下列要求： 1）冻结壁内力宜采用结构力学与数值模拟方法计算； 2）采用通用力学计算时，冻结壁的力学计算模型可按均质线弹性体简化， 其力学特性参数宜取设计冻结壁平均温度下的冻土力学特性指标。 3 联络通道喇叭口处的冻结壁设计厚度不应小于 1.0m，其它部位的冻结壁设计厚度不应小于 1.4m。 4 冻结壁设计时应验算冻结壁的变形。 5 开挖后应及时施工初期支护，冻结壁的暴露时间不宜大于24 小时。 6 一般情况下应进行抗压、抗折和抗剪强度检验，冻结壁的强度检验可按下式进行： KR0 （4.2.5） 13 式中：冻结壁应力（MPa） ； R冻土的强度指标（MPa） ； 0K安全系数，类冻结壁强度检验安全系数可按表4.2.5 选取，类冻结壁强度检验安全系数宜取类冻结壁的 0.9 倍。 表 4.2.5 类冻结壁强度检验安全系数 项目 抗压 抗折 抗剪 安全系数 2.0 3.0 2.0 4.2.6 冻结壁形成预计应包括下列内容： 1 冻结壁形成参数应包括冻结壁交圈时间、冻结壁厚度和冻结壁平均温度等。 2 冻结壁厚度可按下式计算： 2yjdpjrEV tE (4.2.6-1) 式中： Eyj冻结壁厚度（m） ； Vdp冻结壁单侧平均扩展速度（m/d） ，可按表 4.2.6选取或采用通用计算方法计算； t冻结时间（d） ； Ejr冻土进入开挖面内厚度（m） 。 表 4.2.6 单排孔冻结壁（或冻土圆柱）单侧扩展速度设计参考值 冻结时间 t（d） 20 30 40 50 60 冻结壁单侧平均扩展速度 Vdp（mm/d） 34 28 24 22 20 注：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%。 3 冻结壁交圈时间可按下式估算： max=jqdpStV (4.2.6-2) 式中：jqt冻结壁交圈时间（d） ； maxS冻结孔成孔控制间距（m） ； 14 dpV冻结壁单侧平均扩展速度（m/d） 。 4 冻结壁形成期不应少于冻结壁厚度和平均温度达到设计要求的时间。 5 冻结壁交圈后的温度分布可简化为定常温度场计算；冻结壁扩展过程和平均温度可采用通用数值方法、 图解法或通用经验公式计算。 4.2.7 冻结孔布置原则应符合下列要求： 1 冻结孔的布置应满足设计冻结壁的厚度和平均温度要求； 2 线间距小于等于 20m 的联络通道，可采用单侧布置主要冻结孔，线间距大于 20m 的联络通道宜采用双侧共同布置冻结孔； 3 单排冻结孔不能满足冻结壁设计要求时，冻结孔可多排布置； 4 冻结孔开孔应避开管片接缝、螺栓、结构主筋和钢管片肋板； 5 冻结孔设计应布置不少于 2 个透孔，以验证隧道预留通道口位置并为对侧冻结管与冷冻排管供冷。 4.2.8 冻结孔布置参数应满足下列规定： 1 冻结孔布置参数应包括冻结孔成孔控制间距、冻结孔开孔间距、冻结孔孔位、冻结孔深度和冻结孔偏斜精度要求等。 2 冻结孔成孔控制间距应按设计冻结壁厚度、冻结壁平均温度、盐水温度和冻结工期要求等确定。冻结孔最大成孔控制间距应为设计冻结壁范围内相邻两冻结孔最大垂直距离， 单排冻结孔时冻结孔成孔控制间距可按表 4.2.8-1 选取。多排冻结孔密集布置时，内部冻结孔成孔控制间距可取边孔的 1.2 倍。 表 4.2.8-1 单排冻结孔成孔控制间距设计参考值 冻结孔类型 水平或倾斜冻结孔 竖直冻结孔 冻结孔深度H （m） 10 1020 2030 40 4060 冻结孔成孔控制间距 Smax，mm 1100130013001500150016001200140014001600 3 冻结孔偏斜（成孔轨迹与设计轨迹之间距）的精度要求可 15 按表 4.2.8-2 选定。 表 4.2.8-2 冻结孔偏斜精度要求 冻结孔类型 水平或倾斜冻结孔 竖直冻结孔 冻结孔深度 H（m） 10 1020 2030 40 4060 冻结孔最大偏斜 RP，mm 150 150250 250350 150250 250300 4 冻结孔开孔间距不宜大于冻结孔成孔控制间距与冻结孔最大偏斜之差。 4.2.9 隧道管片保温应符合下列要求： 1 保温层应敷设在冻结壁附近隧道管片内侧，保温层敷设范围不得小于设计冻结壁边界外 1m。 2 隧道管片保温应采用导热系数和吸水率小、阻燃性好的保温材料。导热系数不应大于 0.04W/mh,吸水率不应大于 2，可采用聚氨酯、橡塑、聚苯乙烯和聚乙烯软质泡沫等保温材料。保温层厚度不应小于 30mm，在一般情况下可取 3050mm。 3 采用保温板材时，保温板应密贴在隧道管片上，板材之间搭接宽度不得小于 150mm。 4 冷冻排管应在冻结孔未穿透管片的隧道管片内表面敷设，以补强冻结壁与隧道管片交界面处的冷量损失。 冷冻排管的敷设范围不应小于冻结壁设计厚度，冷冻排管的内径不应小于 30mm，管间距不应大于 500mm；冷冻排管外侧应用保温材料覆盖严实。 4.3 制冷系统设计 4.3.1 冻结管吸热能力可按下式计算： gQqA （4.3.1） 式中：gQ冻结管总吸热能力（KJ/h） ； q冻结管吸热系数，可取 10471172KJ/ m2h； A冻结管总表面积（m2） 。 16 4.3.2 冷冻站所需制冷能力可按下式计算： zg=mQQ （4.3.2） 式中：zQ计算制冷能力（KJ/h） ； m冷量损失系数，可取m=1.151.25。 4.3.3 冷冻机应符合下列要求： 1 制冷剂循环系统的冷凝温度应高于冷却水循环系统的出水温度 35； 2 制冷剂循环系统的蒸发温度宜低于设计最低盐水温度 57； 3 冷冻机的型号与数量可通过计算制冷能力、制冷剂循环系统的冷凝温度、蒸发温度确定，选定冷冻机的总制冷能力不得小于计算制冷能力，并应考虑足够的备用。 4.3.4 盐水应符合下列规定： 1 地层冻结用盐水（冷媒剂）可采用氯化钙水溶液。 2 氯化钙水溶液的凝固点应低于设计盐水温度 810，比重不宜高于 1.27 kg/m3。 3 盐水中可掺加氢氧化钠或重铬酸钠以减轻盐水对金属的腐蚀。 4 氯化钙水溶液应充满循环系统中所有容器和管路。氯化钙用量可按下式计算： 1231.2G（V +V +V） （4.3.4） 式中：G氯化钙用量（kg） ； 单位盐水体积固体氯化钙含量（kg/m3） ； 固体氯化钙纯度，一般无水氯化钙取 96，晶体氯化钙取 70； 1V冻结器内盐水体积（m3） ； 2V干管及集、配集液管内盐水体积（m3） ； 17 3V蒸发器和盐水箱内盐水体积（m3） 。 4.3.5 盐水管路应符合下列规定： 1 供液管、干管和配集液管管径应按盐水流速计算。盐水在冻结器环形空间的流速宜为 0.10.3m/s，在供液管中的流速宜为0.61.5m/s,在干管及配集液管中的流速宜为 1.52.0m/s。 2 盐水干管及配集液管可选用普通低碳钢无缝钢管或焊接钢管， 管壁厚度不宜小于 4.5mm。 供液管可选用钢管或聚乙烯增强塑料管， 所有管路接头强度不得低于母材强度的 60%， 且其密闭性应满足密封打压试验要求。 当设计对管路接头方式、 强度提出要求时，应按设计要求连接。 4.3.6 盐水泵应满足下列要求： 1 盐水循环总流量应按下式计算： t cTQW （4.3.6-1） 式中：W盐水泵循环计算总流量（m3/h） ； TQ计算制冷能力（KJ/h） ； 盐水密度（kg/ m3） ； c盐水比热（KJ/kg） ； t去回路盐水温差，一般取t=12。 2 盐水泵扬程应按下式计算： c1234567=1.15Hh hhhhhh（ + ）+ （4.3.6-2） 式中：cH盐水泵计算扬程（m） ； 1h盐水干管和集配液管中的压力损失（m） ； 2h供液管中的压头损失（m） ； 3h冻结器环形空间的压头损失（m） ； 4h盐水管路中弯头、三通、阀门等局部阻力，取值为123h hh（ + ）的 20（m） ； 5h盐水泵的压头损失，35m； 6h封闭式循环系统中回路盐水管高出盐水泵的高 18 度，一般取 1.5m； 7h蒸发器内的盐水压头损失（m） 。 其中：21232Lhhhdg ， 40.3164eR（紊流） ， 64eR（层流） ，edRg 式中：d盐水管的直径（m） ； L盐水管的长度（m） ； g重力加速度，9.81 m/s2； 盐水流速（m/s） ； 盐水流动阻力系数； e雷诺数； 盐水动力粘度系数（Pa s） 。 3 盐水泵电动机功率可按下式确定： 121.25102 3600cWHN （4.3.6-3） 式中：1盐水泵的效率,取 0.75； 2电动机的效率,取 0.85。 4 水泵型号和台数可按盐水循环计算总流量、盐水泵扬程和电动功率选择， 配备盐水泵在计算扬程下的总流量不得小于计算流量，并应设足够的备用泵。 4.3.7 冷却水应满足下列要求： 1 冷冻站冷却水总循环量可按下式计算： 012WWW （4.3.7-1） 式中：0W冷却水计算总循环量（m3/h） ； 1W冷凝器冷却水用量（m3/h） ； 2W冷冻机冷却水用量（m3/h） 。 2 采用壳管式冷凝器时的冷却水用水量可按下式计算： 19 11000zQWt （4.3.7-2） 式中：zQ冷结站总制冷能力（KJ/h） ； t冷凝器进出水温差，取 t=35。 3 采用蒸发式冷凝器时的冷却水用量和冷冻机的冷却水用量可由厂家提供。 4 补充水量可按下式计算： 021320()W ttWtt （4.3.7-3） 式中：3W补充水量（m3/h） ； 2t冷凝器出水温度（） ； 1t冷凝器进水温度（） ； 0t补充水温度， （） 。 5 补充水量可通过安装冷却塔进行减少。 6 冷却水宜采用生活用水，水温宜低于 28。 7 按冷却水计算总循环量选择冷却水循环泵型号和台数，水泵扬程以 1220m 左右为宜，冷却水循环泵应有足够备用。 4.3.8 低温容器及管路保温设计除应符合工业设备及管道绝热工程设计规范GB50264 的规定外，尚应符合下列规定： 1 制冷剂循环系统的中压、低压容器和管路、盐水箱、盐水干管和配集液管等低温容器和管路必须保温； 2 保温层敷设应使其外表面温度比环境露点温度高 2左右，不得产生凝结水且冷量损失应在允许范围内； 3 保温材料可参照本规程第 4.2.9 条规定执行； 4 低温容器及管路的保温层均应铺设防潮层。 20 5 联络通道冻结孔与冻结器 5.1 冻结孔 5.1.1 冻结孔的开孔位置、偏斜值、成孔间距及深度应符合设计要求。 5.1.2 冻结孔施工平台应根据隧道的允许空间搭设，平台应牢固平整，有利于冻结孔成孔设备移位和固定，并应符合有关技术规程的规定。 5.1.3 冻结孔成孔方法可选用跟管钻进法、夯管法和顶管法施工方法。在地层沉降控制要求高的地层中应用跟管钻进法时，宜实施干钻钻进。 5.1.4 在隧道管片上施工冻结孔时，带法兰和旁通阀的孔口管应首先安装。孔口管宜采用低碳钢无缝钢管，孔口管内径宜大于冻结管外径 1020mm、管壁厚度宜为 57mm。安装在混凝土管片上孔口管的管端应加工长度不小于 200mm 的鱼鳞扣。 5.1.5 在钢管片上固定孔口管时应采用焊接方法，焊接高度不得小于孔口管管壁厚度；在混凝土管片上固定孔口管时，应先用取芯钻机钻进深220250mm、 直径大于孔口管管径约24mm的钻孔，然后插入缠上麻丝的孔口管， 并用不少于 3 个膨胀螺栓与隧道管片固定。孔口管插入钻孔深度不得小于 200mm，与钻孔配合要紧密，不渗漏， 必要时可用压浆法在孔口管与钻孔之间充填水泥水玻璃浆液。固定孔口管用膨胀螺栓直径不得小于 12mm，膨胀螺栓与孔 21 口管之间可用等直径钢筋焊接。 5.1.6 冻结孔开孔位置误差不得大于 100mm，冻结孔开孔间距误差不得大于 150mm。孔口应避开隧道管片接缝，并宜避开混凝土管片主筋和钢管片肋板。 5.1.7 开孔倾角和方位角可采用经纬仪、罗盘或全站仪确定。经纬仪、罗盘和全站仪在开工前和施工过程