[發明專利]盾構對接地層彎管單側凍結法及其凍結管打設裝置

無效

• 申請號: 201110321819.4
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102392653A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 胡向東;曹明亮;張洛瑜;舒暢;賀龍鵬
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/093
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松;周醒

技術領域

本發明屬于隧道工程領域，涉及盾構對接地層的凍結法，還涉及該凍結法中所使用的凍結孔打設裝置。

背景技術

凍結法在盾構對接工程中有良好的應用價值，其封水性與維護地層的強度與穩定性是其他工法所無法比擬的。

盾構對接中的凍結法是在一側或雙側盾構中安裝凍結器進行冷凍，使得盾構對接段外圍的土體凍結形成封閉、有較高強度的凍土帷幕，阻止地下水進入對接工作面、抵抗外部水土壓力，給盾構對接工作提供既有強度又有封水性的臨時支護。凍結器的一般安裝方法是從對接的一側或雙側盾構開孔向地層內布設有一定傾角的放射狀直線型凍結管，有時在盾構機內表面敷設貼附凍結管以加強凍結效果。凍結器的安裝一般在對接盾構到達對接位置并提供作業條件之后開始。

目前常采取的盾構對接凍結法地層加固的凍結管布置方式有以下幾種：

從單側盾構打設放射狀直線型凍結管結合另外一側盾構內表面貼附凍結管。當兩側盾構推進到達對接位置后，從一側盾構打出單排放射狀直線型凍結管，打到對側盾構外圍一定位置，并在對側盾構內表面沿圓周布置貼附凍結管。貼附凍結管用于克服放射狀凍結管距離盾構較遠的不足，兩種凍結管結合可以保證形成連續、封閉的凍土帷幕。這種方式下，分別在兩側隧道中設置冷凍站。

兩側盾構分別打設單排放射狀直線型凍結管凍結地層進行盾構對接。此種工法需要從兩側盾構分別施工，無論從強度還是封水性都容易得到保證。這種方式下，同樣是在兩側隧道中設置冷凍站。

兩側盾構分別打設雙排放射狀直線型凍結管凍結進行盾構對接。此種工法與兩側分別打設單排管相比，凍土帷幕的厚度與強度都有更高的保證，與單排凍結管方案相比，適合于大埋深、高壓力情況。

從目前國內外盾構對接實際工程來看，在不同條件下，以上幾種工法都有著不同程度的應用，但是也存在以下幾點不足：

第一，當由于某種原因人員無法進入一側盾構、或不具備凍結管施作條件時，凍結施工只能從另外一側盾構進行，此時以上幾種方法均無法實施。

第二，以上幾種凍結工法施工過程都比較繁瑣，都需要在兩側盾構進行打孔、貼附凍結管操作，以及設置兩座冷凍站，需要投入大量的人力物力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種盾構對接地層彎管單側凍結法及其凍結管打設裝置，其采用彎曲凍結管，使得全部凍結施工作業完全僅在單側盾構中進行。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

一種盾構對接地層彎管單側凍結法，其包括以下步驟：

1)在盾構機殼體上裝設孔口管，孔口管遠離盾構機殼體一端設有球閥，球閥另一端設有直線形密封管，打開球閥，選用尺寸適合的鉆桿依次穿過直線形密封管、球閥和孔口管，并鉆透盾構機殼體，退出鉆桿以及關閉球閥；

2)將直線形密封管更換為曲線形密封管，將彎曲的凍結管插入曲線形密封管并與夯管錘連接，調整凍結管與夯管錘方位，使凍結管和夯管錘在所預設的凍結管軸線上，打開球閥，開始夯管使得凍結管進入孔口管、盾構體；

3)逐段夯入凍結管，并焊接后續凍結管管段，直至凍結管端部抵達另一側盾構體外殼處。

進一步，所述曲線形密封管的長度大于直線形密封管，且其曲率與凍結管的曲率相同。

所述孔口管四周設置加勁肋板與孔口管托盤焊接并固定位置，孔口管托盤固定于盾構機殼體上。

所述曲線形密封管與穩定架的一端固接，穩定架的另一端通過密封管托盤固定于盾構機殼體上；密封管托盤與盾構機殼體的連接處焊接加勁肋板。

所述孔口管上還設有旁通管。

一種上述方法中所使用的凍結管打設裝置，包括孔口管、球閥、密封管、鉆桿和凍結管，孔口管一端固定于盾構機殼體上，另一端與球閥一端連接，球閥另一端與密封管一端相連；密封管包括直線形密封管和曲線形密封管，鉆桿通過密封管、球閥和孔口管對盾構機殼體鉆孔時，密封管選用直線形密封管，凍結管通過密封管、球閥和孔口管穿過盾構機殼體時，密封管選用曲線形密封管。

進一步，所述曲線形密封管的長度大于直線形密封管，且其曲率與凍結管的曲率相同。

所述孔口管四周設置加勁肋板與孔口管托盤焊接并固定位置，孔口管托盤固定于盾構機殼體上。

所述曲線形密封管與穩定架的一端固接，穩定架的另一端通過密封管托盤固定于盾構機殼體上；密封管托盤與盾構機殼體的連接處焊接加勁肋板。

所述孔口管上還設有旁通管。