DG／TJ08-902-2016  旁通道冻结法技术规程(完整清晰正版)

在施工地下构筑物之前，用人工冻结的方法，对构筑物周围 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 工安全需要的冻结壁，然后在冻结壁的保护下进行构筑物掘砌作 业的一种施工方法

以氯化钙等盐溶液（简称盐水）为冷媒剂的间接冻结系统 用盐水冻结系统的冻结法施工技术简称盐水冻结。

冻结器与周围含水地层发生热交换并便周围含水地层冻绚 形成的近似圆形的冻土柱。

用冻结技术在构筑物周围地层所形成的具有一定厚度和 的连续冻结岩土体焊接标准，又称冻土惟幕或冻土墙。冻结壁由两两札 的冻土圆柱组成，相邻冻土圆柱的交界面称冻结壁界面。

冻结壁壁面上任一点与另一壁面之间的最短距离。设计流 节壁厚度一般指在拟建构筑物开挖面外侧冻结壁所要达到的量 厚度。有效冻结壁厚度为拟建构筑物开挖面外侧冻结壁所达 的厚度。

2.0.8冻结壁交圈时间

从地层冻结开始至构筑物周围主要冻结器布置圈上月 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

从地层冻结开始至冻结壁形成达到设计要求所需的时间， 称积极冻结期

2.0.10冻结壁维护期

冻结壁形成达到设计要求后，为了保证旁通道掘砌过程中 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 段时间，也称维护冻结期

在拟建劳通道附近集中安设制冷设备和设施的场所。冷 钻主要由制冷剂（氟利昂等）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构成。

2.0.12冻结孔freezinghol

按设计要求布置在旁通道周围用于安装冻结器的钻孔，有 直孔、水平孔、倾斜孔之分。冻结孔一般围绕构筑物的环线布置 该环线称冻结孔布置圈

安设在冻结孔内，用以循环冷媒剂并与地层进行热交换的 置。冻结器由冻结管和置于冻结管内的供液管等组成，

2. 0. 14 泄压引

2. 0. 15 测温孔

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 司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. 16 测斜

检查冻结孔、测温孔、泄压孔在不同深度上的偏斜值和 方位的工作。

在使用冻结法施工的地下构筑物结构施工完成后，利用人工 加热的方法将原冻结壁解冻，缩短解冻周期的方法。

旁通道掘进后未支护面，

旁通道正常钻孔前，在钻孔位置埋设一段带有法兰的钢管 安装其他装置的基础，这段钢管即为孔口管。

旁通道正常钻孔前，在孔口管上安装的用于防止钻孔时泥水 砂喷涌的控制装置。

2.0.23 融沉 thawing settlen

冻土融化时的下沉现象，包括与外荷载无关的融化沉降和与 荷载直接有关的压密沉降

.1.1地层冻结加固应确保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。

3.1.2冻结壁宜作为开挖后临时承载结构，并应设置初其

10混凝土耐久性质量技术要求。 11工程风险等级评估等。

工程特征出现下列情况之一时： 1）旁通道结构顶部覆土厚度小于6m或大于25m； 2）两隧道轴线间距大于20m或小于9m； 3）区间圆隧道直径大于10m； 4）侧式泵站结构型式。

2水文地质条件出现下列情况之一时： 1）地下水流速大于2m/d、有集中水流或地下水水位有明 显波动； 2）土层结冰温度低于一2℃或有地下热源可能影响土体 冻结； 3）土层含水量低，可能影响土体冻结强度； 4）在含有承压水砂层中施工； 5）存在沼气、暗浜、古河道等不良地质条件或因前期施工 遗留的不利因素。 3旁通道施工区域地面影响范围（影响半径为1倍中心埋 深）竖向投影区域内存在下列情况之一时： 1）居民住宅、保护建筑、共同沟及其他重要建（构）筑物或 沉降敏感区域等； 2）城市主干道、城市高架桥或下立交； 3）上水、原水、燃气、航油等压力总管或干管、市政排水总 管（合流总管）、110kV及以上高压电缆、军缆、通信等 重要管线； 4）铁路、高速公路、机场跑道、已运营或已建成的轨道交通 设施或大型越江隧道工程； 5）江河湖泊； 6）同步施工的其他地下工程。 4其他影响因素： 1）旁通道施工与盾构推进或铺轨等施工交叉作业； 2）土体中含有聚氨脂等隔热材料，且范围、分布难以确定： 3）用其他方法扰动过的地层； 4）近3个月内进行过水泥系土体加固

3.1.5当冻结壁表面直接与大气接触或通过导热物体与大气产

不宜采取降水措施。必须降水施工时，冻结设计应考虑降水产生 的不利影响。

3.1.7冻结壁的荷载计算应符合下列规定：

1冻结壁的荷载应包括下列内容： 1）地层压力； 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 及其他临时荷载。 2砂性土地层的侧向水、土压力应采用水土分算，黏性土地 层的侧向水、土压力应采用水土合算。 3竖向土压力应按计算点以上覆土重量、地面建（构）筑物 荷载、地面超载及其他荷载计算；侧向土压力应按主动土压力计 算，可采用郎肯土压力理论计算；基底土反力可按静力平衡计算。 4侧向土压力可按式(3. 1. 7)计算:

式中:P 侧向土压力； P.——计算点的垂直土压力； K一侧压力系数。

3.2冻结设计基础资料

3.2.1施工前应通过物探及调查手段查明周边地面环境及地下 管线情况，包括周边地面及地下的建（构）筑物结构、设备、管线特 征及其特殊保护要求、与拟建旁通道的位置关系等。 2标

2.2勘探孔应满足下列要求

1勘探孔应位于旁通道结构外侧，与旁通道结构边缘的距 离应为3m~5m。 2每一旁通道处应至少布置2个勘探孔，其中一个为取样 孔,一个为静探孔。

3勘探孔深度应深于开挖深度至少10m，以便了解旁通道 结构底部可能存在的不利地层情况。 4勘探资料应提供勘探孔主要施工工艺、勘探孔全深范围 内的土层分布图、土层名称、层顶标高、层厚、取样点位置、包含物 及物理特征等。勘察资料应包括土层的常规物理力学特性指标： 并应包括含水层及地下水活动特征，即含水层理深、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、孔隙比，以及 含水层与地表水体的水力联系等。当旁通道附近含水层地下水 活动频繁或地下水流速超过2m/d时，还应提供该含水层的地下 水流向、流速等资料。 5当勘探孔施工完毕，应立即采取有效措施回填封孔。 3.2.3冻土试验资料应包含下列指标： 1土层的热物理特性指标，包括原始地温、结冰温度、导热 系数、比热、冻胀率和融沉率。 2冻土的物理力学特性指标，包括弹性模量、泊松比、抗压 强度、剪切强度、抗折强度、蠕变参数等。 3.2.4其他设计基础资料应包含下列资料： 1旁通道结构施工图。 2旁通道附近隧道施工的有关情况、隧道内及端头井附近 的交通及场地条件、地区气象资料等其他与旁通道冻结法设计、 施工有关的资料。 3两条已构筑隧道预留旁通道洞门的位置关系。

3.3.1冻结壁类别及结构形式选择应符合下列规定：

1冻结壁的分类应符合表3.3.1的规定。冻结壁设计应根 据冻结壁功能要求、类别选择不同形式和安全性能的冻结壁。

表3.3.1冻结壁功能类别

2冻结壁结构形式选择应符合下列要求： 1）冻结壁宜按受压结构设计； 2）在含水砂性土层中应采用封闭的冻结壁结构形式： 3）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； 4）对冻结壁有严格变形控制要求时，可采用开挖区域外有 效冻结壁与开挖区域内完全冻结相结合的冻结壁形式， 3旁通道的通道部分可采用直墙圆弧拱冻结壁，集水井可 采取满堂加固或采用“V”字形冻结壁。 4设置初期支护情况下，冻结壁承载力设计仍应按承受全 部荷载计算。 3.3.2冻结设计时，应了解冻土的基本物理力学参数及其与温 度的关系。基本物理力学参数应包括单轴抗压强度、抗折强度 抗剪强度、弹性模量、泊松比导热系数、冻胀率、融沉率。 333冻结壁平均泪度宜按 22洗服

表3.3.3冻结壁平均温度设计参考值

3.5冻结壁设计应符合下列规定： 1Ⅱ类和Ⅱ类冻结壁的厚度应按承载力要求确定。 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及数值计算方法计算。 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）采用数值计算方法时，数值计算应建立合理的计算模 型；隧道的钢筋混凝土结构的弹性模量、泊松比、重度， 未冻土的弹性模量、泊松比、重度，冻土的弹性模量、泊

3.5冻结壁设计应符合下列规

松比、重度，宜根据现场试验或者参考类似材料进行 选取。 3冻结壁应进行抗压、抗折和抗剪强度验算。冻结壁的强 度验算可按式（3.3.5）进行：

选取。 3冻结壁应进行抗压、抗折和抗剪强度验算。冻结壁的强 度验算可按式（3.3.5)进行： Ko

表3.3.5冻结壁强度检验安全系数

5若布置单排冻结孔在规定冻结时间内达不到设计冻结壁 厚度和平均温度时，宜布置多排冻结孔，在确保冻结效果的前提 下，宜少布置冻结孔。 6冻结孔宜均匀布置并应避开地层中的障碍物。在隧道管 片上布置冻结孔时，开孔位置应避开管片接缝、螺栓孔、钢筋混凝 土管片主筋和钢管片肋板。 7冻结孔深可按式（3.3.6）确定：

Lks=Lsj+L。+L

3.3.7冻结管选择应符合下列规定：

1冻结管宜优先采用低碳钢无缝钢管，应符合现行国 准《输送流体用无缝钢管》GB/T8163的规定。 2冻结管外径可为89mm~127mm，不宜小于73mm 厚度不宜小于5mm。

3.3.8在冻结孔未穿透管片的隧道管片内表面应敷设冷冻排

式中：E, 设计冻结壁有效厚度（mm）； Udp 冻结壁单侧平均扩展速度（mm/d）； E.r 冻土侵人开挖面以内厚度（mm）； 冻结时间（d）。 冻结壁单侧平均扩展速度可按表3.3.10选取或采用通用计 算方法计算。 表3.3.10， 单排孔冻结壁（或冻士圆柱） 单侧平均扩展速度设计参考值 冻结时间t(d) 0~20 21~30 31~40 41~50 51~60 冻结壁单侧平均扩展速度 34 28 24 22 20 Uap(mm/d)

Smax jq 20dp

式中：tiq——预计冻结壁交圈时间(d)； Smax一一冻结孔成孔控制间距（m）； 3冻结壁形成期不应少于预计冻结壁厚度和平均温度达到 设计要求的时间。

4冻结壁交圈后的温度分布可简化为稳态温度场计算，冻 结壁扩展过程和平均温度可采用通用数值方法、图解法、解析法 或通用经验公式计算。

3.3.11隧道管片保温应满足下列要求：

1在冻结壁附近隧道管片内侧应敷设保温层，保温层应与 管片表面密贴，粘结牢固，保温层敷设范围不应小于设计冻结壁 边界外1m。 2隧道管片保温应采用导热系数和吸水率小的保温材料， 导热系数不应大于0.04w/（m：h），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，可取30mm~50mm。 3保温层应采用阻燃型材料，燃烧性能等级不低于现行国 家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB8624所规定的B1 级；保温板材应采用专用胶水密贴在隧道管片上，板材之间不得 有缝隙。

3.4.1冷冻站需冷量计算

式中：Q,冷冻站需冷量(kJ/h)；

3.4.2冷冻机选择应满足下列规定

2冷冻机选择应满足下列规定

1制冷剂循环系统的冷凝温度应比冷却水循环系统的出水 温度高3℃~5℃。 2制冷剂循环系统的蒸发温度应比设计最低盐水温度低 5℃7℃。 3冷冻机型号与数量应根据冷冻站需冷量、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 于冷冻站需冷量，并应考虑备用机。

.4.3地层冻结盐水应符合下列规定：

1地层冻结用盐水（冷媒剂）宜采用氯化钙水溶液。 2盐水中可掺加氢氧化钠或重铬酸钠 3氯化钙水溶液应充满盐水循环系统中所有的容器和管 路。氯化钙用量可按式（3.4.3）计算确定：

1.2g(V,+V2+V3) G O

式中：G 一 氯化钙用量（kg）； 固体氯化钙纯度，无水氯化钙取96%，晶体氯化钙 取70%； V一一冻结器内盐水体积（m）； V一一干管及集、配集液圈内盐水体积（m"）； V3一一蒸发器和盐水箱内盐水体积（m3）。 3.4.4盐水管路设计应符合下列规定： 1供液管、干管和集、配液圈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0.1m/s～0.3m/s，在供液管中的 流速宜为0.6m/s~1.5m/s，在干管及集、配液圈中的流速宜为 1. 5 m/s~2. 0 m/s。 2盐水干管及集、配液圈可选用普通低碳钢无缝钢管，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：

1供液管、干管和集、配液圈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0.1m/s0.3m/s，在供液管中的 流速宜为0.6m/s~1.5m/s，在干管及集、配液圈中的流速宜为 1. 5 m/s~2. 0 m/s。 2盐水干管及集、配液圈可选用普通低碳钢无缝钢管，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，

供液管接头必须有足够强度。 3在盐水干管管路较长时，应安装软接头及截止阀，间距不 宜大于100m。

3.4.5盐水泵设计应符合

Q At : x. c

钙镁磷肥标准w; 0.3164 （紊流） R.

64(层流) Rei Re =; d, . μ:g

WA+W.+W W,: 600

式中：W，一补充水量(m/h); W冷却塔循环水量（m"/h）； △t一一冷却塔进出水温差（℃）； W4一一冷却塔的飞溅损失水量（m/h），取0.01W~0.02W； Ws一一其他排放水量（m/h）。 4冷却宜采用不易结垢冷却水，水温不宜高于28℃。 5清水泵型号和数量应根据冷却水计算总需用量确定，水 泵扬程宜为12m～40m三层标准规范范本，并应配置满足设计能力的备用泵。 3.4.7低温容器及管路保温设计除应符合现行国家标准《工业 设备及管道绝热工程设计规范》GB50264的规定外，还应符合下 列规定： 1制冷剂循环系统的中压和低压容器、管路和盐水循环系

统中的盐水箱、盐水干管、集液圈、配液圈等必须进行保温 2保温材料应参照本规程第3.3.11条进行设计。 3低温容器、管路的保温层均应铺设防潮层

流中的盐水箱、盐水干管、集液圈、配液圈等必须进行保温。 2保温材料应参照本规程第3.3.11条进行设计。 3低温容器、管路的保温层均应铺设防潮层