[發(fā)明專利]一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310537258.0
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103527214A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 楊平;何文龍;賀飛;張婷;張翔宇
• 申請（專利權）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

1.一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭，其特征是包括凍結帷幕、泄壓注漿孔、凍結孔、測溫孔及管棚鋼花管和管棚鋼管；其中凍結孔和測溫孔位于凍結帷幕內，泄壓注漿孔、管棚鋼花管和管棚鋼管位于凍結帷幕的上方，泄壓注漿孔位于外圈凍結孔上部1100mm處，管棚位于泄壓注漿孔上部1000mm處。

2.根據權利要求1所述的一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭，其特征是所述的凍結帷幕位于盾構始發(fā)范圍內，凍結孔按水平角度布置，凍結孔數56個，其中圓柱體凍結孔沿洞口φ8.0m圓形布置，外圈凍結孔開孔間距為0.78m，凍結孔數33個，長度為6.9m，板塊凍結孔沿洞口φ5.4m、φ2.7m圓形布置，中圈孔開孔間距為1.123m，凍結孔數為15個；內圈孔開孔間距為1.171m，凍結孔數為7個；開洞口中心布設1個凍結孔，凍結孔長度3.8m，凍結管用Φ89、t=9mm的20#無縫鋼管。

3.根據權利要求1所述的一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭，其特征是所述的測溫孔位于凍結帷幕內，4個測溫孔布設在凍結管外圈，測溫孔深與外圈凍結管一致，板塊凍結區(qū)范圍內每層土內至少布設一個測溫孔，且數量不少于2個，測溫孔孔深與板塊凍結區(qū)范圍內凍結管長度一致，測溫點間距1~1.5m，且凍土與圍護結構界面兩測各布設一個測溫點，測溫管采用Φ89、t=9mm的20#低碳無縫鋼管。

4.根據權利要求1所述的一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭，其特征是所述的外圈凍結孔上部1100mm處布設一排Φ89@700卸壓注漿孔，孔深8m，卸壓孔數為11個。

5.根據權利要求1所述的一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭，其特征是所述的在卸壓注漿孔上方1000mm處，布置一排27根Φ89、t=9mm長管棚進行隔離保護，管棚曲線半徑11050mm，管棚環(huán)向間距300mm，管棚長25m；管棚仰角1°，水平方位角12.5°，管棚鋼花管和管棚鋼管交錯布置，管棚鋼花管壁設置卸壓注漿孔，孔徑10～16mm，孔間距110~150mm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段1100mm，注漿壓力0.5MPa，管棚鋼管注單液水泥漿。

6.如權利要求1的一種水平凍結與管棚聯(lián)合加固地鐵盾構進出洞端頭的方法，其特征是該方法包括如下內容：

1）凍結帷幕

凍結孔按水平角度布置，凍結孔數56個，孔位布置見圖1；圓柱體凍結孔沿洞口φ8.0m圓形布置；外圈孔開孔間距為0.78m，凍結孔數33個，長度為5m-10m；板塊凍結孔沿洞口φ5.4m、φ2.7m圓形布置，其中中圈孔開孔間距為1.123m，凍結孔數為15個；內圈孔開孔間距為1.171m，凍結孔數為7個；開洞口中心布設1個凍結孔，凍結孔長度3.5m-4m，凍結管采用Φ89、t=9mm的20#無縫鋼管，凍結孔布置參數見表2；

表2?凍結孔布置參數表（單洞）

2）測溫孔

凍結管外圈布設4個測溫孔，孔深與外圈凍結管一致，板塊凍結區(qū)范圍內每層土內至少布設一個測溫孔，且數量不少于2個，孔深與區(qū)域內凍結管長度一致；測溫點間距1~1.5m，且凍土與圍護結構界面兩測各布設一個測溫點，測溫管采用Φ89、t=9mm的20#低碳無縫鋼管；

3）卸壓注漿孔

在外圈凍結孔上部1100mm處布設一排Φ89@700卸壓（注漿）孔，孔位布置見圖1；孔深8m，卸壓孔數為11個；

4）管棚，管棚包含管棚鋼花管和管棚鋼管，

為控制地表隆沉及減小土體在凍結與解凍期間對上部敏感建/構筑物的影響，在卸壓注漿孔上方1000mm處，布置一排27根Φ89、t=9mm長管棚進行隔離保護，孔位布置見圖1；管棚曲線半徑11050mm，管棚環(huán)向間距300mm，管棚長25m；管棚仰角1°，水平方位角12.5°，可根據實際情況適當作調整，管棚鋼花管和管棚鋼管交錯布置，管棚鋼花管壁設置注漿孔，孔徑10～16mm，孔間距110~150mm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段1100mm，注入單液水泥漿，注漿壓力0.5MPa，鋼管注單液水泥漿；

5）施工

（1）布置凍結孔及測溫孔、卸壓孔及管棚，鉆孔施工工序為：定位開孔及孔口管安裝→孔口密封裝置安裝→鉆孔→測量偏斜→封閉孔底→壓力試驗；

鉆機安裝前應將工作面封閉嚴密、牢固，清理干凈，測出精確鉆機位置后方可施工，各種鉆孔施工開孔誤差不得大于100mm；

鉆孔最大偏斜不得大于1%，所有鉆孔均應進行終孔測斜，并繪制鉆孔偏斜圖和各鉆孔位置成孔圖；管棚外插角1度，鉆孔的外插角允許偏差為5‰；

凍結管內充填M10水泥砂漿，充填深度不少于1500mm；

管棚注漿漿液采用1:0.8水泥單液漿，管內注漿管外排出泥漿，等管外泥漿排凈排出水泥漿時，關閉排漿閥，泵壓控制不大于0.5MPa以內停止注漿，控制好注漿量、注漿壓力，確保管內外填充質量；

管棚孔注漿后在孔口蓋一塊厚10mm鋼板，鋼板后充填環(huán)氧樹脂以對側墻孔洞進行填充密實并保證防水效果，鋼板周圍通過植筋與側墻固定；

凍結管安裝好后應進行注入清水試壓，試驗壓力為0.8MPa，經試壓30min壓力下降不超過0.05MPa，再延續(xù)15min壓力不變?yōu)楹细瘢?/p>

（2）安裝凍結制冷系統(tǒng)，凍結站內設備主要包括配電柜、清水池、冷凍機組、鹽水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔、鹽水箱，之后連接管路、安裝保溫設備與測試儀表，溶解氯化鈣并對機組充氟加油；

（3）開始凍結施工，保持最低鹽水溫度-28～-30℃，直至設計加固區(qū)域完成；

凍結壁凍結前應對洞門內槽壁進行保溫，保溫可以采用噴射發(fā)泡聚氨酯材料，噴射厚度不小于30mm，亦可采用泡沫保溫板保溫，保溫板厚度不小于30mm；

凍結期間應對去回路鹽水溫度、測溫管內各測點溫度、地表隆沉、建/構筑物沉降進行監(jiān)測，確保每個凍結孔工作正常；

凍結加固完成停機標準：積極凍結期鹽水溫度為-28℃～-30℃，維護凍結期溫度為-25℃~-28℃、去回路鹽水溫度差小于2℃；凍結壁平均溫度≤10℃；凍結壁厚度達到設計凍結壁厚度3.0/1.6m；加固體與圍護結構交界處測點平均溫度小于-5℃。