CN104653189A - 一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法 - Google Patents

一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法 Download PDF

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王世友
杜亚明
李树槐
季岩涛
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining

Abstract

本发明公开了一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，包括以下步骤：（1）环境分析；（2）方案优化。本发明方法能够满足全包加固要求，止水能力不减；有效减少盾构线路上加固土体厚度，不但有利于小曲线内施工控制，而且在部分冻结区域内，在高强度冻结壁的束下，还能有效防止盾构偏移；减低实际冻土体积，使得冻土冻胀与冻融导致的体积变化量下降；控制冻胀率，明显减低地面沉降影响能力；减小加固区内温度场影响，根源上防止盾构刀盘被冻结的施工风险。

Description

一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法
技术领域
本发明具体为一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法。 
背景技术
随着城市建设的迅速发展，地上、地下工程规模的不断扩大，盾构施工条件越发复杂，针对地面周边建构筑物的保护越显重要。国内盾构施工危害周边安全的事故亦屡见不鲜，尤其盾构进出洞施工成为最主要的施工风险点，越来越受到业界的高度重视。冻结法土体加固技术作为凿井业的成熟工艺，目前已被广泛地运用于市政领域。针对富含水地层，冻结法加固依靠其独有的均匀性、止水性好、强度高优点成为盾构进出洞土体加固的替代方法被不断采用。但限于其工艺特点，针对盾构区间端头加固常见长度为3-5m，以减小盾构被冻结的风险。本工程实例介绍国内首次11m超长范围全包式水平冻结加固工艺在盾构进洞施工中的成功运用，提出无降水条件下，盾构接收过程中承压水控制思路与解决办法；总结国内首次300m小曲线半径盾构连续进洞过程中轴线控制与超长距离加固的矛盾处理与施工技术措施，以利于为国内今后类似工程提供可借鉴的施工经验。 
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，包括以下步骤： 
（1）环境分析：
①地质情况：地质以粉土、粉质粘土、粉砂为主，场地类别为三类，属中复杂场地；
② 到达端头存在承压水、邻近重要建筑物和到达端头小曲线施工都会影响工程实施进度，不能满足预期效果要求；
（2）方案优化：
①轴线控制；
② 土压力控制；盾构进入冻土前，盾构轴线控制在设计轴线上部30mm位置处，同时较设计轴线坡度高千分之二，随盾头与洞门距离的不断缩短而及时调整；
③ 刀盘防冻结措施；冻土区域大，且盾构处于正常土压力设定推进，土仓内冻渣土饱满，且设计冻土平均低于-10℃，温度施工期间盾构刀盘被冻于加固土内的风险较高，因此应该：1）适当超挖，超挖刀伸出行程控制在10cm；2）添加防冻剂：采用浓度为5%的NaCl溶液作为防冻剂，防止刀盘冻结；3）定期对刀盘进行旋转，进入冻土范围后，当盾构处于拼装状态时，每间隔5-20分钟进行刀盘的旋转；
④工序控制：在洞门部分破除完毕即保留250mm地连墙厚度后，盾构进入8m局部冻结区域期间掌握施工进度适时安排拔除3m全部冻结区域内部冻结管，继而盾构进入全冻结区达地连墙，全部破除洞门后盾构接收。
进一步，步骤（2）中所述的轴线控制包括冻结加固范围选取、使用铰接装置和适当超挖。 
有益效果：
    [0006]本发明方法能够满足全包加固要求，止水能力不减，有效减少盾构线路上加固土体厚度，不但有利于小曲线内施工控制，而且在部分冻结区域内，在高强度冻结壁的束下，还能有效防止盾构偏移；减低实际冻土体积，使得冻土冻胀与冻融导致的体积变化量下降；控制冻胀率，明显减低地面沉降影响能力；减小加固区内温度场影响，根源上防止盾构刀盘被冻结的施工风险。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面结合本发明具体实施例，进一步阐述本发明。 
实施案例一：
一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，[0009]包括以下具体步骤： 
（1）环境分析：
①地质情况：地质以粉土、粉质粘土、粉砂为主，场地类别为三类，属中复杂场地；
② 到达端头存在承压水、邻近重要建筑物和到达端头小曲线施工都会影响工程实施进度，不能满足预期效果要求；
（2）方案优化：
①轴线控制；
② 土压力控制；盾构进入冻土前，盾构轴线控制在设计轴线上部30mm位置处，同时较设计轴线坡度高千分之二，随盾头与洞门距离的不断缩短而及时调整；
③ 刀盘防冻结措施；冻土区域大，且盾构处于正常土压力设定推进，土仓内冻渣土饱满，且设计冻土平均-10℃，温度施工期间盾构刀盘被冻于加固土内的风险较高，因此应该：1）适当超挖，超挖刀伸出行程控制在10cm；2）添加防冻剂：采用浓度为5%的NaCl溶液作为防冻剂，防止刀盘冻结；3）定期对刀盘进行旋转，进入冻土范围后，当盾构处于拼装状态时，每间隔5分钟进行刀盘的旋转；
④工序控制：在洞门部分破除完毕即保留250mm地连墙厚度后，盾构进入8m局部冻结区域期间掌握施工进度适时安排拔除3m全部冻结区域内部冻结管，继而盾构进入全冻结区达地连墙，全部破除洞门后盾构接收。
进一步，步骤（2）中所述的轴线控制包括冻结加固范围选取、使用铰接装置和适当超挖。 
  实施案例二：
一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，包括以下具体步骤： 
（1）环境分析：
①地质情况：地质以粉土、粉质粘土、粉砂为主，场地类别为三类，属中复杂场地；
② 到达端头存在承压水、邻近重要建筑物和到达端头小曲线施工都会影响工程实施进度，不能满足预期效果要求；
（2）方案优化：
①轴线控制；
② 土压力控制；盾构进入冻土前，盾构轴线控制在设计轴线上部30mm位置处，同时较设计轴线坡度高千分之二，随盾头与洞门距离的不断缩短而及时调整；
③ 刀盘防冻结措施；冻土区域大，且盾构处于正常土压力设定推进，土仓内冻渣土饱满，且设计冻土平均低于-12℃，温度施工期间盾构刀盘被冻于加固土内的风险较高，因此应该：1）适当超挖，超挖刀伸出行程控制在10cm；2）添加防冻剂：采用浓度为5%的NaCl溶液作为防冻剂，防止刀盘冻结；3）定期对刀盘进行旋转，进入冻土范围后，当盾构处于拼装状态时，每间隔10分钟进行刀盘的旋转；
④工序控制：在洞门部分破除完毕即保留250mm地连墙厚度后，盾构进入8m局部冻结区域期间掌握施工进度适时安排拔除3m全部冻结区域内部冻结管，继而盾构进入全冻结区达地连墙，全部破除洞门后盾构接收。
进一步，步骤（2）中所述的轴线控制包括冻结加固范围选取、使用铰接装置和适当超挖。 
实施案例三：
一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，包括以下具体步骤： 
（1）环境分析：
①地质情况：地质以粉土、粉质粘土、粉砂为主，场地类别为三类，属中复杂场地；
② 到达端头存在承压水、邻近重要建筑物和到达端头小曲线施工都会影响工程实施进度，不能满足预期效果要求；
（2）方案优化：
①轴线控制；
② 土压力控制；盾构进入冻土前，盾构轴线控制在设计轴线上部30mm位置处，同时较设计轴线坡度高千分之二，随盾头与洞门距离的不断缩短而及时调整；
③ 刀盘防冻结措施；冻土区域大，且盾构处于正常土压力设定推进，土仓内冻渣土饱满，且设计冻土平均低于-15℃，温度施工期间盾构刀盘被冻于加固土内的风险较高，因此应该：1）适当超挖，超挖刀伸出行程控制在10cm；2）添加防冻剂：采用浓度为5%的NaCl溶液作为防冻剂，防止刀盘冻结；3）定期对刀盘进行旋转，进入冻土范围后，当盾构处于拼装状态时，每间隔20分钟进行刀盘的旋转；
④工序控制：在洞门部分破除完毕即保留250mm地连墙厚度后，盾构进入8m局部冻结区域期间掌握施工进度适时安排拔除3m全部冻结区域内部冻结管，继而盾构进入全冻结区达地连墙，全部破除洞门后盾构接收。
进一步，步骤（2）中所述的轴线控制包括冻结加固范围选取、使用铰接装置和适当超挖。 
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (2)

1.一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）环境分析：
 ①地质情况：地质以粉土、粉质粘土、粉砂为主，场地类别为三类，属中复杂场地；
 ② 到达端头存在承压水、邻近重要建筑物和到达端头小曲线施工都会影响工程实施进度，不能满足预期效果要求；
 （2）方案优化：
①轴线控制；
② 土压力控制；盾构进入冻土前，盾构轴线控制在设计轴线上部30mm位置处，同时较设计轴线坡度高千分之二，随盾头与洞门距离的不断缩短而及时调整；
③ 刀盘防冻结措施；冻土区域大，且盾构处于正常土压力设定推进，土仓内冻渣土饱满，且设计冻土低于-10℃，温度施工期间盾构刀盘被冻于加固土内的风险较高，因此应该：1）适当超挖，超挖刀伸出行程控制在10cm；2）添加防冻剂：采用浓度为5%的NaCl溶液作为防冻剂，防止刀盘冻结；3）定期对刀盘进行旋转，进入冻土范围后，当盾构处于拼装状态时，每间隔5-20分钟进行刀盘的旋转；
④工序控制：在洞门部分破除完毕即保留250mm地连墙厚度后，盾构进入8m局部冻结区域期间掌握施工进度适时安排拔除3m全部冻结区域内部冻结管，继而盾构进入全冻结区达地连墙，全部破除洞门后盾构接收。
2.根据权利要求1所述一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法，其特征在于，步骤（2）中所述的轴线控制包括冻结加固范围选取、使用铰接装置和适当超挖。
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