[發明專利]水平冷凍固結與鋼套箱組合盾構進洞施工方法

在審

• 申請號: 201610988159.8
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN108071400A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 葛藝超;姚喜民;凌建寶
• 申請（專利權）人: 上海寶冶集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/06
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 蔣晏雯

1.一種水平冷凍固結與鋼套箱組合盾構進洞施工方法，其特征在于，它包括：

盾構水平冷凍加固設計與施工；

凍結加固厚度設計；

P=0.013H；

P為洞口中心處水土壓力；H為洞口中心埋深；

；

h為凍結加固體厚度；D為加固體開挖內直徑；B為系數1.2；P為洞口中心處水土壓力；K為安全系數2.0；σ為抗拉折強度；

水平凍結孔的布置；

在洞門處布置凍結孔，凍結孔的數量為40-60個，其中外圈布置20-50個，中圈布置10-20個，內圈布置5-10個，內圈中有一個凍結孔布置在洞門中心；

設置測溫孔6-8個，在外圈均勻布設4-6個測溫孔，在中圈和內圈之間以及內圈和洞門中心之間各布設1-2個測溫孔；

冷凍制冷設計

凍結管的散熱系數取250kcal/m2?h，冷量損失系數取1.3，采用Q=πdHKmc，其中，Q為單個洞門凍結需冷量，d為冷凍加固直徑，H凍結加固厚度，K為冷量損失系數，m為凍結管散熱系數，c為溫差值；

單個洞門凍結制冷設備包括：冷凍機組、鹽水循環泵、冷卻水循環泵和冷卻塔；

使用到的管路包括鹽水干管、集配液管、冷卻水管、水平凍結管、垂直凍結管、測溫管和供液管；

還包括鹽水箱、冷卻水箱、冷凍機油、制冷劑和冷媒劑；

（4）凍結加固的設計要求；

a．鉆孔施工開孔誤差不大于100mm；

鉆孔最大偏斜值不得大于150mm，且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，據此確定是否補孔及補孔位置，外圈孔不進入盾構開挖面；

b．凍結管、測溫管管材均采用20號碳素結構鋼，管路連接均采用外管箍焊接連接，選擇的外管箍材質應與連接管路材質相同；

c．凍結孔鉆進深度不小于設計值，不大于設計0.5m，不能循環鹽水的管頭長度不得大于150mm；

d．凍結管下放后應進行注入清水試壓，試驗壓力為工作鹽水壓力的1.5-2.0倍，經試壓30min壓力下降不超過0.05MPa，再延續15min壓力不變為合格；

e．施工凍結孔時的土體流失量不得大于凍結孔體積，否則應及時進行注漿控制地層沉降；

f．設計積極凍結時間不小于35天；

要求凍結孔單孔流量不小于5m3/h；積極凍結7天鹽水溫度降至-18℃以下；開挖時鹽水溫度降至-28℃以下；去、回路鹽水溫差不大于2℃；

如鹽水溫度和鹽水流量達不到設計要求，應延長積極凍結時間；

g．積極凍結時，在凍結區附近200m范圍內不得采取降水措施；

在凍結區內土層中不得有集中水流；

h．開挖區凍結孔布置圈凍結壁與接受井支護交界處溫度不高于－8℃，其他部位凍結壁平均溫度為－10℃及以下；

（二）盾構鋼套箱結構與安裝；

鋼套箱包括依次螺栓連接的調整環、標準環和后端蓋，調整環前端與洞門鋼圈焊接連接；標準環下部設有支座，標準環分為上下兩半，由螺栓連接；

反力系統由反力架和鋼支撐組成，反力架設于后端后后端，鋼支撐撐在后端蓋后端的反力架上，使反力系統滿足盾構進洞時套箱的受力要求，在鋼套箱內先鋪設低標號砂漿；

安裝套箱時長度根據盾構接收井的長度進行調整，由于盾構機為曲線進洞，調整環根據盾構進洞的角度預先設置出預留角度，洞門鋼圈與調整環采用燒焊連接，鋼套箱的法蘭端與調整環采用螺栓連接；

鋼套箱定位時，要求鋼套箱架中心線、線路中心線兩條控制線重合，誤差不大于1cm，在開始安裝鋼套箱之前，首先在基坑里確定線路中心線，也就是鋼套箱的中心線，鋼套箱安裝完成后，對鋼套箱位置進行復測，在確認與盾構機到達的中心線滿足重合要求后，采用槽鋼或工字鋼對鋼套箱左右進行加撐固定；

從地面采用導管向鋼套箱頂部加料口加入填倉土，使流狀土充滿鋼套箱，剩余局部空間加水填滿，確保鋼套箱密封不漏。