盾构接收：冻结加固及水中进洞接收

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地铁隧道盾构接收,端头井冻结加固封水及盾构水中进洞施工工艺流程,1,1 概述,2 钻孔及冻结加固施工方法,3 盾构进洞破除槽壁及液氮环形管的安装,4 端头井泥、水回填,5 冻结管拔除,6 盾构进洞推进施工,7 洞圈封堵、井内清理或环形管液氮冻结,8 监测,9 地层融沉注浆,目 录,2,1.1 地铁隧道盾构接收：,冻结加固及水中进洞施工工艺流程,1.2 地质概况,1 概述,3,1 概述,1.1地铁隧道盾构接收工艺流程：,该方法主要适用于具有承压水的含水地层中盾构进洞接收（盾构进洞时，承压水沿着盾构机外壳与槽壁之间的空隙进入接收井）。,盾构进洞流程：,地基加固洞圈放样基座(发射架)安装水平探孔进洞条件验收洞门混凝土凿除环形冻结管安装环形冻结管保护及后续混凝土凿除井内水土回填冻结管拔除及冻结孔回填盾构进洞隧道内进洞段注浆充填井内清理开挖弧形钢板焊接洞圈密封。,冻结加固及水中进洞施工工艺流程,（见下页流程图）,4,施工前的准备工作,钻孔施工,积极冻结完成,冻结系统安装,洞门槽壁凿除,洞圈开槽安装环形液氮冻结管,盾构机推进进站施工,停冻拔除全部冻结管,洞圈管片后注浆封水或环形管液氮冻结,端头井内泥水清理，盾构机接收完成,开 机 冻 结,工 程 监 测,拔除盾构机顶进范围内的冻结管及双液浆封孔,端头井泥、水回填,盾构机,基座（底座）安装,洞圈止水装置安装,融沉注浆,施,工,工,艺,流,程,图,盾构机推进到达冻结位置,5,1 概述,1.2地质概况,新浦路站到达端盾构中心埋深12.45米，洞门处主要地层为-2b4淤泥质粉质粘土粉质粘土、-2c-d2-3粉砂粉土，隧道底部距-3d2粉细砂承压水层底部为2.33.8米，承压水层厚度为1.43.3米。,（详见下页柱状图图）,6,7,2 钻孔及冻结加固施工方法,进行人工地层冻结，根据冻结管的布置形式，有垂直冻结、水平冻结，全深冻结、局部冻结之分。针对工程特点和现场条件的要求，将分别选择采用不同的施工方法。,（1）地面环境满足冻结施工条件时，采用地面垂直钻孔进行冻结叫垂直冻结加固；对钻孔全深进行冻结叫全深冻结，对钻孔部分孔段进行冻结叫局部冻结。,（2）地面环境（有管线、道路、建构筑物等地面没有施工场地）不具备冻结施工条件时，采用工作井（端头井）内水平钻孔进行冻结叫水平冻结加固。,（3）盾构进出洞冻结加固采取的方法多为垂直局部冻结、垂直局部冻结+水平冻结和水平冻结三种。,该处采用垂直冻结。,8,2.1,为保障盾构顺利进出洞，施工方案考虑要点,1、保障冻结壁的厚度及封水性能必须满足盾构到达时土体的安全质量要求。,2、在破开预留钢筋混凝土洞门时，防止涌砂涌水发生，保证盾构能够安全、顺利到达。,3、在保障安全的前提下，尽量减少冻结壁体积，以减轻冻胀融沉对周围地面环境的影响，对可能受影响的构筑物采取有效的保护措 施。,4、施工方案应符合现场实际条件，具有良好的施工可行性和可操作性，满足安全施工、文明施工、环境保护及节能要求。,5、施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力。,6、施工方案应科学合理，施工计划安排合理完整，劳动力安排、施工机具设备配备充足合理。,9,按照冻土帷幕平均温度-10，冻土强度指标取单轴抗压强度3.6MPa，抗弯强度2.0MPa，抗剪强度1.6MPa。进出洞口冻土帷幕厚度的确定一般为1.83m不等，保证洞门槽壁凿除后，冻结壁能够安全承担水土压力而不被破坏（,一般,运用日本计算理论计算加固体的厚度和我国建筑结构静力理论公式计算加固体的厚度并进行安全系数验算,）。,该工程洞门已进行了搅拌桩加固，垂直冻结只考虑冻结封水，不承担侧向水土压力。,2.2冻结帷幕厚度确定,10,2.3 冻结孔及测温孔布置,冻结孔的布置,采用垂直局部冻结方案，冻结孔平面布置如下图，板块部分冻结孔布置2排，孔距0.8m，冻结孔总数31个，梅花布置。第一排孔数16个，,距槽壁0.4m,。第二排孔数15个，第一排孔与第二排排距0.7 m。冻结孔深度17.8米，冻结深度为11.7米，冻结宽度为12.8米。,垂直冻结孔,冻结管选用1274.5mm20#低碳钢无缝管,；,测温孔布置,共布置测温孔3个，深度和冻结孔相同，采用503mm无缝钢管,。详见下图。,11,垂直冻结孔平面布置图,12,盾构进洞垂直冻结孔剖面布置图,13,2.4 冻结制冷设计计算,冻结孔终孔间距,Lmax1000mm,，冻结帷幕交圈时间为,25,天，可进行洞门破壁施工。积极冻结期盐水温度为,-25,-30,。维护冻结期温度为,-25,-30,。,冻结需冷量计算：,Q=1.3dHK=4.2万kcal/h,。,选用W-YSLGF300型螺杆机组一台套，设计工况制冷量为8.75104 Kcal/h，电机功率110KW。另备用一台。,单台机组总用电负荷约,250kw/h,。,14,2.5 冻结加固主要技术要求,(1)冻结孔开孔位置误差不大于50mm，在施工受限时可适当调整孔位或调整钻孔角度，但要保证不超过最大孔间距，内排孔冻结段距地连墙不超过400mm。,(2)冻结孔终孔最大允许间距为1000mm。,(3)冻结孔钻进深度不小于设计值，不大于设计0.5m。不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。,(4)冻结管耐压不低于1.0MPa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。冻结管接头抗拉强度不低于母管的80%。,(5)施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。,(6)施工成孔后，必须进行打压试验，并满足设计打压要求。,(7)设计积极冻结时间为25天。要求冻结孔单孔流量35m3/h；积极冻结7天盐水温度降至-20以下；冻结15天盐水温度降至-24以下；开挖时盐水温度降至-28-30，去、回路盐水温差不大于2。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。,(8)开挖区冻结孔布置圈冻结壁与地连墙交界处温度不高于5，其他部位冻结壁平均温度为10及以下。,(9)积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中不得有集中水流。,(10)在洞门凿除及盾构到达前冰冻土体应有良好的自立性，并确保在凿除洞门过程中正面冰冻土体不产生渗水现象。,(11)洞门分层凿除时间过长时要在凿除面上敷设保温层，保温层采用阻燃(或难燃)的软质塑料泡沫软板，厚度40mm，导热系数不大于0.04W/Mk。,15,2.6冻结孔施工,垂直冻结孔施工，选用XY-2型钻机2台进行施工，冻结管连接采用管箍焊接方式。,钻孔使用灯光测斜，冻结孔终孔偏斜控制在1%。,16,单个洞门冻结施工主要技术参数,序号,参数名称,单位,数量,备注,1,冻结深度,m,17.8,冻结段11.7m,2,冻结壁设计厚度,m,1.5,环形冻结1m,3,冻结壁平均温度,-10,4,冻结壁交圈时间,天,2023,5,积极冻结时间,天,25,6,维护冻结,天,14,凿除洞门及回填水土,7,液氮冻结,天,9,8,冻结孔个数,个,31,环形冻结2环,9,测温孔个数,个,3,环形冻结8个,10,冻结孔控制间距,mm,1000,11,设计盐水温度,-28-30,冻结7天达-20,12,单孔盐水流量,m,3,/h,6,13,冻结管总长度,m,551.8,14,测温管总长度,m,53.4,15,冻结总需冷量,万kcal/h,4.2,工况条件,17,2.7 冷冻站安装,冻结站设置在冻结站设置在地面上，占地面积约70平方米。站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。设备安装按设备使用说明书的要求进行，冻结设备采用双套，其中一套备用（见下图）。,18,冻结站安装示意图,盐水泵,盐水箱,闸阀,螺杆压缩机,冷却塔,清水泵,19,2.8 积极冻结与维护冻结,冷冻站设备安装完毕，进行调试和试运转后，进入积极冻结期。根据实测温度数据判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度，然后再进行探孔检测，确认冻土帷幕与槽壁完全交结后方可进行最后一层砼的完全破壁。,积极冻结期是冷冻机开始开机冻结到冻结土体厚度和强度达到设计值所用的时间。温度变化是：高,降低平衡。,维护冻结期是冻结土体达到设计要求后开始破槽壁到盾构机进出洞完成冷冻机停机所用的时间。温度变化是：,低略升,高,平衡。,20,3 盾构进洞破除槽壁及液氮环形管的安装,3.1破除洞门槽壁应具备下列条件,冻结壁达到设计的厚度、强度及封水效果。,盾构机推进到达距离冻结壁约1米左右停推。,盾构机接收基座（底座）安装完毕。,全部破除洞门槽壁（一般分两次破除）。,21,3 盾构进洞破除槽壁及液氮环形管的安装,3.2 安装液氮环形管（一般两环）,凿除连续墙70cm后，在地连墙中间开凿20cm宽*10cm深的环形槽，两环液氮管路埋设其中，管路材质采用323mm不锈钢管，环形管在地面预制，中心圈径6.80m。井内垂直冻结管应采用1根605mm无缝钢管作为固定管,隔4-5m焊接一道22mm螺纹钢，螺纹钢长度50cm，固定进、出液管。60mm无缝钢管间隔4-5m用钢筋焊接与连续墙固定，引出到地面。液氮管路用12#铁丝及扎丝同螺纹钢进行捆绑连接固定。槽壁内的液氮冻结管安装完毕后，使用双快水泥进行表面保护处理。安装后及时进行试验，保证冻结管在后序施工中不受破坏，确保填土后能正常使用。,安装工作由专业冻结队实施，冻结管的开槽工作由洞门凿除队伍进行，在凿除70cm地下连续墙的过程中进行。冻结管的相对位置详见：液氮冻结管安装位置示意图，采用“两进两出，一主一备”的原则。,22,3.3 液氮冻结监测,为准确掌握冻结温度场变化情况，在安装液氮冻结管时设置测温点（不少于6个），测温点沿液氮冻结管环形面位置上均布，其测温数据将作为水中进洞是否满足井内抽水的依据。同时测温计和测温线做好固定防护，避免在填土和清土的过程中损坏。(1)垂直冻结25天时，可凿除连续墙70cm安装好环形液氮冻结管，液氮供用槽车设置在地面，利用324不锈钢管将液氮接至冻结工作面，进行冻结。,23,洞,门,地下连续墙,内衬墙,水泥砂浆基础,挡土墙,A,B,冻结管1,冻结管2,环形液氮安装槽,用快速水泥填平,地下连续墙,环形液氮冻结管1,环形液氮冻结管2,A详图,环形液氮冻结管1进出液管,环形液氮冻结管2进出液管,液氮管固定架,环形液氮管进出液管孔,内衬墙,地下连续墙,B详图,在洞门上方的内衬墙上开孔,液氮冻结管安装示意图,24,25,4 端头井泥、水回填,（1）,井内盾构基座及液氮环形管安装完成、槽壁凿除结束。,（2）洞圈止水装置（止水钢板两道内加止水海绵）安装完成。,（3）待上述工作完成后后，进行井内回填。为确保井内清理时隧道注浆效果，在盾构进洞前需在井内回填一定高度的泥土。井内泥土回填高度为洞圈往上34m，考虑盾构进洞时穿越搅拌桩加固体。故待井内全部回填后，冻结停止施工，拔除进洞圈范围内的冻结管，并及时对拔出后的冻结孔用双液浆回填密实。为避免井外地下水通过洞圈渗入井内，回填后在井内回灌水，保持回填土含水量。端头井内下部回填泥土时，要边回填边夯实，泥土回填高度达到要求后，端头井上部用清水回灌到地表水,承压水位高度,（根据地质勘查报告，确定承压水位）。,26,回填土示意图,5 冻结管拔除,5.1 盾构进洞垂直冻结管拔除,盾构机在隧道内推进，头部距冻土墙约0.5米时，开始拔除盾构机进洞洞圈内的全部冻结管，冻结管采取一次全拔出，冻结孔内的冻结管拔出后及时用双液水泥浆进行充填封孔，防止上部未冻地层进入井内。其它冻结管停止冻结。,在隧道范围内所有,垂直,冻结管全部拔出后，盾构机方可开始推进，防止盾构机推进时损坏冻结管。,27,5.2 拔管方法,利用人工局部解冻的方案，进行拔管，具体方法如下：利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达到50mm1