盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本新型設(shè)及一種±建技術(shù)，尤其是一種盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 盾構(gòu)隧道端頭加固是盾構(gòu)法施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有很大的工程施工風(fēng)險。在盾 構(gòu)進出桐時，一般采用的施工方法是先完成盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)，再對盾構(gòu)隧道端頭±體進行 改良加固，然后鑿除桐口處鋼筋混凝±圍護結(jié)構(gòu)，并割除所有鋼筋，進而完成盾構(gòu)機始發(fā)或 到達。其中，桐口破除要求的時間非常緊，施工難度大。桐口破除后對加固體強度及密封性 要求很高，加固效果不佳時，在桐口破除時極易出現(xiàn)盾構(gòu)與桐口間隙涌泥涌砂及地表沉降 現(xiàn)象，進而危及附近地下管線和建筑物的安全。為防止此類現(xiàn)象發(fā)生，W滿足強度和抗?jié)B性 的要求，如何選擇合理的盾構(gòu)隧道端頭加固處理方案，或者是選擇合理的盾構(gòu)進出桐施工 方法，是目前需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0003] 盾構(gòu)隧道端頭常用的加固方式有深層攬拌法、高壓旋噴法、SMW工法、人工凍結(jié)法、 注漿法、素混凝±灌注粧法和降水法等?！荔w加固可W采用一種工法或多種工法相結(jié)合的 加固手段。加固方式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、地下水位、結(jié)構(gòu)埋深、盾構(gòu)機型與直徑、作業(yè)環(huán)境 等條件來進行選擇，同時考慮安全性、施工方便性、經(jīng)濟性、工期等因素。
[0004] 在沿海軟±地區(qū)，特別是盾構(gòu)隧道端頭地層為富含水砂層時，采用常規(guī)的化學(xué)加 固手段很難達到工程要求，在化學(xué)加固后探孔時常常會發(fā)現(xiàn)有嚴重漏水漏砂現(xiàn)象。此時，為 提高盾構(gòu)隧道端頭±體強度和充分止水，保證盾構(gòu)進出桐安全，在富含水砂層端頭如何選 擇地層加固方式是需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁 加固結(jié)構(gòu)，該加固結(jié)構(gòu)適用于軟±地區(qū)富含水砂層端頭的地層加固，可有效解決該地區(qū)常 規(guī)加固方式加固效果不佳的問題，保證盾構(gòu)機順利進出桐。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本新型采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)，包括在工作井中沿桐口外圍水平平行均 布設(shè)置的若干水平凍結(jié)管，在靠近水平凍結(jié)管兩端處分別設(shè)置有通過地面垂直打入的垂直 凍結(jié)管，水平凍結(jié)管和垂直凍結(jié)管通入循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)后，工作井端頭區(qū)域內(nèi)的含水地 層凍結(jié)成一個封閉不透水的箱型凍±帷幕，共同形成一個整體的密閉容器;密閉容器的縱 向長度比盾構(gòu)機長度長，密閉容器的橫截面尺寸比盾構(gòu)機橫截面大。
[000引所述密閉容器中為端頭±體。
[0009] 所述垂直凍結(jié)管有平行的兩組，其中一組從地面上靠近圍護結(jié)構(gòu)位置插入到水平 凍結(jié)管周圍，另一組從地面上離圍護結(jié)構(gòu)距離為盾構(gòu)主機長度+(2~3)B的止水厚度的位置 插入到水平凍結(jié)管周圍，其中B為盾構(gòu)隧道管片寬度。
[0010] 每一組垂直凍結(jié)管均布置有一排或兩排平行的垂直凍結(jié)管。
[0011] 所述密閉容器的橫截面為矩形或圓形。
[0012] 當(dāng)密閉容器的橫截面為圓形時，在工作井中桐口周圈布設(shè)一圈水平凍結(jié)管。
[0013] 當(dāng)密閉容器的橫截面為矩形時，若干水平凍結(jié)管在工作井中桐口四周布設(shè)成"口" 字形。
[0014] 所述垂直凍結(jié)管直徑為127mm，水平凍結(jié)管直徑為108mm。
[0015] 所述垂直及水平凍結(jié)管的材質(zhì)均為無縫低碳鋼管、PVC、PPR、ABS或PE塑料管；當(dāng)循 環(huán)低溫冷媒介質(zhì)采用液氮凍結(jié)時，垂直及水平凍結(jié)管采用塑料管。
[0016] 所述垂直及水平凍結(jié)管的截面為圓形、工字形、X形、T形或Y形。
[0017] 本實用新型是一種盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)，其通過在地面打入垂直凍 結(jié)管和在工作井中打入水平凍結(jié)管，循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)從而在盾構(gòu)隧道端頭形成箱型凍結(jié) 壁加固結(jié)構(gòu)。該箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)橫截面可W為矩形或圓形，尺寸比盾構(gòu)機橫截面略大， 該箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)的縱向長度比盾構(gòu)機長度略長。整個箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)為一個整 體的密閉容器，在其中為端頭±體。盾構(gòu)在整個進出桐過程中始終處于內(nèi)外±壓平衡的狀 態(tài)，保證水±不會流失，最大限度地減少盾構(gòu)進出桐過程中對周邊環(huán)境的影響。本實用新型 具有施工實用性強、施工質(zhì)量控制方便、加固效果特別是止水效果好且安全可靠等突出優(yōu) 點，具有較大的推廣應(yīng)用價值。
[0018] 凍結(jié)施工是在盾構(gòu)掘進前，用人工制冷的方法，將工作井端頭區(qū)域內(nèi)的含水地層 凍結(jié)成一個封閉不透水的箱型凍±帷幕，用于抵抗地壓、水壓，隔絕地下水，盾構(gòu)機在整個 進出桐過程中始終處于內(nèi)外±壓平衡的狀態(tài)。
[0019] 該加固結(jié)構(gòu)適用于軟±地區(qū)富含水砂層端頭的地層加固，可有效解決該地區(qū)常規(guī) 加固方式加固效果不佳的問題，保證盾構(gòu)機順利進出桐。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型縱向剖面圖；
[0021 ]圖2是本實用新型實施例1橫向剖面圖；
[0022] 圖3是本實用新型實施例2橫向剖面圖；
[0023] 圖4是本實用新型平面圖；
[0024] 圖5是凍結(jié)施工工藝流程圖；
[0025] 圖6是鉆孔施工流程圖；
[0026] 圖7是凍結(jié)施工流程圖；
[0027] 圖8是探孔布置圖；
[0028] 其中，1.垂直凍結(jié)管，2.圍護結(jié)構(gòu)，3.內(nèi)襯，4.工作井，5.盾構(gòu)機，6.水平凍結(jié)管，7. 箱型凍結(jié)帷幕，8.桐口，9.探孔，10.地面。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和實施例對本新型進一步說明。
[0030] 實施例1:
[0031] 如圖1、圖2、圖4所示，盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)，包括在工作井4中沿桐 口 8外圍水平平行均布設(shè)置的若干水平凍結(jié)管6,在靠近水平凍結(jié)管6兩端處分別設(shè)置有通 過地面10垂直打入的垂直凍結(jié)管I，水平凍結(jié)管6和垂直凍結(jié)管I通入循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)后， 工作井4端頭區(qū)域內(nèi)的含水地層凍結(jié)成一個封閉不透水的箱型凍±帷幕7,共同形成一個整 體的密閉容器;密閉容器中為端頭±體;密閉容器的縱向長度比盾構(gòu)機5長度長，密閉容器 的橫截面尺寸比盾構(gòu)機5橫截面大。
[0032] 垂直凍結(jié)管1有平行的兩組，其中一組從地面10上靠近圍護結(jié)構(gòu)2位置插入到水平 凍結(jié)管6周圍，另一組從地面10上離圍護結(jié)構(gòu)2距離為盾構(gòu)主機5長度+(2~3)B的止水厚度 的位置插入到水平凍結(jié)管1周圍，其中B為盾構(gòu)隧道管片寬度。圍護結(jié)構(gòu)2內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)襯3， 如圖4所示。每一組垂直凍結(jié)管1均布置有一排或兩排平行的垂直凍結(jié)管1。
[0033] 如圖2所示，密閉容器的橫截面為圓形，在工作井4中桐口 8周圈布設(shè)一圈水平凍結(jié) 管6。
[0034] 垂直凍結(jié)管1直徑為127mm，水平凍結(jié)管6直徑為108mm。垂直及水平凍結(jié)管1、6的材 質(zhì)均為無縫低碳鋼管、PVC、PPR、ABS或PE塑料管；當(dāng)循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)采用液氮凍結(jié)時，垂 直及水平凍結(jié)管1、6采用塑料管。垂直及水平凍結(jié)管1、6的截面為圓形、工字形、X形、T形或Y 形。
[0035] 實施例2:
[0036] 如圖1、圖3、圖4所示，盾構(gòu)隧道端頭箱型凍結(jié)壁加固結(jié)構(gòu)，包括在工作井4中沿桐 口 8外圍水平平行均布設(shè)置的若干水平凍結(jié)管6,在靠近水平凍結(jié)管6兩端處分別設(shè)置有通 過地面10垂直打入的垂直凍結(jié)管1，水平凍結(jié)管6和垂直凍結(jié)管1通入循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)后， 工作井4端頭區(qū)域內(nèi)的含水地層凍結(jié)成一個封閉不透水的箱型凍±帷幕7,共同形成一個整 體的密閉容器;密閉容器中為端頭±體;密閉容器的縱向長度比盾構(gòu)機5長度長，密閉容器 的橫截面尺寸比盾構(gòu)機5橫截面大。
[0037] 垂直凍結(jié)管1有平行的兩組，其中一組從地面10上靠近圍護結(jié)構(gòu)2位置插入到水平 凍結(jié)管6周圍，另一組從地面10上離圍護結(jié)構(gòu)2距離為盾構(gòu)主機5長度+(2~3)B的止水厚度 的位置插入到水平凍結(jié)管1周圍，其中B為盾構(gòu)隧道管片寬度。圍護結(jié)構(gòu)2內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)襯3， 如圖4所示。每一組垂直凍結(jié)管1均布置有一排或兩排平行的垂直凍結(jié)管1。
[0038] 如圖3所示，密閉容器的橫截面為矩形，若干水平凍結(jié)管6在工作井4中桐口 8四周 布設(shè)成"口"字形。
[0039] 垂直凍結(jié)管1直徑為127mm，水平凍結(jié)管6直徑為108mm。垂直及水平凍結(jié)管1、6的材 質(zhì)均為無縫低碳鋼管、PVC、PPR、ABS或PE塑料管；當(dāng)循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)采用液氮凍結(jié)時，垂 直及水平凍結(jié)管1、6采用塑料管。垂直及水平凍結(jié)管1、6的截面為圓形、工字形、X形、T形或Y 形。
[0040] 前述實施例1、2的具體施工工藝如下：
[0041] 保證盾構(gòu)進出桐的安全。
[0042] 首先進行凍結(jié)孔的鉆孔施工，同時進行凍結(jié)站的安裝施工。凍結(jié)孔施工完畢后，進 行凍結(jié)孔串聯(lián)管路及保溫工作。然后進行積極凍結(jié)，通過測溫孔觀測計算，確定凍結(jié)滿足桐 口鑿除條件后，開始破除桐口槽壁，盾構(gòu)進出桐前垂直凍結(jié)管強制解凍，水平凍結(jié)管維護凍 結(jié)，同時將垂直凍結(jié)管1拔出至盾構(gòu)機上部維護凍結(jié)，待盾構(gòu)機進出桐完畢后解凍拔出垂直 和水平凍結(jié)管1、6,融沉注漿。整個施工流程如圖5所示。
[00創(chuàng)一、凍結(jié)設(shè)計
[0044] (I)箱型凍結(jié)帷幕7厚度設(shè)計
[0045] 結(jié)合工程特點、±層條件及施工現(xiàn)場情況對凍結(jié)帷幕7厚度進行設(shè)計?？拷ぷ骶?4圍護結(jié)構(gòu)2的垂直凍±墻厚度應(yīng)大于1.6m。
[0046] 1)凍結(jié)帷幕物理參數(shù)
[0047] 凍±平均溫度取-10°C，凍±強度指標(biāo)需進