[發明專利]一種水平凍結與管棚聯合加固地鐵盾構進出洞端頭及方法

有效

• 申請號: 201310537258.0
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103527214A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（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

技術領域

本發明涉及的是一種地鐵盾構始發或到達時穿越復雜環境（敏感建（構）筑物）的水平凍結與管棚聯合加固地鐵盾構進出洞端頭及方法，具體地說是用水平凍結和管棚聯合加固地鐵盾構端頭，確保盾構順利始發或到達且對始發范圍內建（構）筑物的影響最小化的一種方法。屬于地鐵盾構端頭加固技術領域。

背景技術

地鐵盾構法施工時，為了保證地鐵盾構順利始發或到達并保證影響范圍內建（構）筑物的安全，通常需要對端頭進行加固。其作用是阻止端頭外地下水土流入及使加固體本身具有一定的強度和剛度。通常端頭加固采用注漿法、深層攪拌樁、高壓旋噴法、凍結法、降水法等方法，每種方法各具有優缺點，如表1。

表1常見地鐵盾構端頭土體加固方式對比

隨著城市地鐵網的逐步完善，地鐵施工特別是在市中心遇到的復雜環境越來越多，經常遇到因場地限制無法使用各類化學加固方式，而采用凍結法加固由于其凍脹及融沉特性，不能滿足復雜環境的保護要求的情況。

為了確保端頭加固的有效性，從地鐵工程施工技術和建（構）筑物保護方面入手，開發新的盾構端頭加固方式，具有重要工程意義和社會效益。

發明內容

本發明提出的是一種水平凍結與管棚聯合加固地鐵盾構進出洞端頭及方法，其目的旨在滿足復雜環境的保護要求的情況，在洞內利用水平凍結孔凍結加固地層，使洞門破除后洞口范圍內土體凍結，形成圓柱加板塊、強度高、封閉性好的凍結帷幕。為控制凍結過程中凍土層產生的融沉與凍脹影響，在凍結孔上部預留一排卸壓（注漿）孔，凍結期間根據卸壓（注漿）孔內水土壓力增長情況、測溫孔的溫度和建(構)筑物沉降監測情況，卸除建筑物底板下方水土壓力；解凍期間在上部預留卸壓（注漿）孔內進行注漿，防止建筑物下沉。同時，為控制地表隆沉及減小凍結土體在凍結與解凍期間對建（構）筑物的影響，在正上方布置一排管棚使加固區域位移、應力等變化量與上部建（構）筑物予以隔離保護。

本發明的技術解決方案：一種水平凍結與管棚聯合加固地鐵盾構進出洞端頭，其結構是包括凍結帷幕、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，泄壓注漿孔和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。

一種水平凍結與管棚聯合加固地鐵盾構進出洞端頭的方法，包括如下步驟：

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(據建筑物距離圍護結構的距離確定)。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

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，鋼管與鋼花管交錯布置，鋼花管壁設置注漿孔，孔徑10～16mm，孔間距110~150mm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止漿段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。