CN110173268A - 一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构及施工方法，联合加固结构包括有冻土墙和地连墙，其中冻土墙设置在紧靠围护结构的位置处，地连墙设在冻土墙的后部。其施工方法为：第一步、先进行地连墙的施工，施工工艺为：测量放线→导墙制作→配浆→地连墙成槽和清底置换→玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放→混凝土灌注→接头施工→接头管的顶拔→全段施工完成；第二步、冻土墙的施工：冻土墙的施工是在盾构掘进前，用人工制冷的方法，将工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的帷幕形成冻土墙，有益效果：能够为沿海、沿江、沿湖等地区富含水砂层端头的地层进行妥善的加固。

Description

一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种联合加固结构及施工方法，特别涉及一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构及施工方法。

背景技术

目前，盾构隧道端头加固是盾构法施工中的关键环节，具有很大的工程施工风险。在盾构进出洞时，要先进行洞门区域的地连墙破除，并割除所有钢筋。洞门破除要求的时间非常紧，施工难度大。洞门破除后对加固体强度及密封性要求很高，加固效果不佳时，在洞门破除时极易出现盾构与洞门间隙涌泥涌砂及地表沉降现象，进而危及附近地下管线和建筑物的安全。为防止此类现象发生，必须选择合理的盾构隧道端头地层加固处理方案，以满足强度和抗渗性的要求。

盾构隧道端头常用的加固方式有深层搅拌法、高压旋喷法、SMW工法、人工冻结法、注浆法、素混凝土灌注桩法和降水法等。土体加固可以采用一种工法或多种工法相结合的加固手段。加固方式应根据工程地质条件、地下水位、结构埋深、盾构机型与直径、作业环境等条件来进行选择，同时考虑安全性、施工方便性、经济性、工期等因素。

在沿海、沿江、沿湖等地区，特别是盾构隧道端头地层为富含水砂层时，采用常规的化学加固手段很难达到工程要求，在化学加固后探孔时常常会发现有严重漏水漏砂现象。究其原因常为：端头加固区域承压水位高，施工过程中水泥浆渗透到砂层中容易流失，深度越大渗透性越强，水泥浆流失可能越严重，砂土层未能形成有效的固结；其次施工期大部分处于降水期间，工作井水位降深大，且工作井减压井基本与地连墙同深，对坑外地下水影响大。降水后，工作井与坑外形成较大水位差，由于砂层透水性强，水泥浆随着地下水流动流失严重，从而造成部分靠近地连墙的搅拌桩下部砂层中水泥土松散未有效固结。此时，为提高盾构隧道端头土体强度和充分止水，保证盾构进出洞安全，在富含水砂层端头如何选择地层加固方式是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了提高盾构隧道端头土体强度和充分止水，保证盾构进出洞安全，在富含水砂层端头如何选择地层加固方式而提供的一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构及施工方法。

本发明提供的盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构包括有冻土墙和地连墙，其中冻土墙设置在紧靠围护结构的位置处，地连墙设在冻土墙的后部。

冻土墙为垂直冻土墙，冻土墙中的冻结管直径为127mm，冻结管布置两排，插花布置，管间距为800mm，排间距为800mm；靠近围护结构的冻结管距离槽壁边300-400mm，冻结管布设的平面长度为盾构隧道两侧3m，冻结管在盾构隧道拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部冻结，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长冻结，冻结管材质为无缝低碳钢管或PVC塑料管或PPR塑料管或ABS塑料管或PE塑料管，冻结管截面为圆形或工字形或X形或T形或Y形。

地连墙中的受力骨架为玻璃纤维筋笼或竹筋笼，地连墙的墙体由水泥砼浇筑成型，标号不低于C30，玻璃纤维筋笼或竹筋笼保护层不小于70mm，地连墙的墙体厚度为800mm，地连墙布设的平面长度为盾构隧道两侧3m，地连墙在盾构隧道拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部浇筑，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长浇筑。

本发明提供的盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构的施工方法，其方法如下所述：

第一步、先进行地连墙的施工，施工工艺如下：

测量放线→导墙制作→配浆→地连墙成槽和清底置换→玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放→混凝土灌注→接头施工→接头管的顶拔→全段施工完成；

第二步、冻土墙的施工：冻土墙的施工是在盾构掘进前，用人工制冷的方法，将工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的帷幕形成冻土墙，用于抵抗地压、水压和隔绝地下水，保证盾构机进出洞的安全，首先进行冻结孔的钻孔施工，同时进行冻结站的安装施工，冻结孔施工完毕后，进行冻结孔串联管路及保温工作，然后进行积极冻结，通过测温孔观测计算，确定冻结满足洞门凿除条件后，开始破除洞口槽壁，盾构机进出洞前强制解冻，同时将垂直冻结管拔出至盾构机上部维持冻结，待盾构机进出洞完毕后拔出垂直的冻结管，融沉注浆。

第一步中地连墙的具体施工步骤如下所述：

步骤一、测量放线：

根据建设方提供的轴线控制桩测出地连墙轴线控制桩，控制桩均采用保护桩，高程引入现场，采用闭合回测法，设置场内水准点，以此控制地连墙的标高，测量使用经检验校正过的仪器；

轴线测定使用J2经纬仪，水准点测量用DS3水准仪；

工程测量所设置桩位、标志要求总包、监理复测，并做好护桩工作；

测量定位所用的经纬仪、水准仪及控制质量检测设备须经过鉴定合格，在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制；

步骤二、导墙制作：

在深槽开挖前，沿着地连墙设计的纵轴线位置开挖导沟，再在两侧浇筑钢筋混凝土导墙，导墙制作在转角处向外延伸200mm，以便在挖槽时转角处挖直，清理干净；

做导墙轴线放样工作并校核，挖土采用机械和人工相结合，严禁扰动原土，垫层铺设注意3cm倒角，内模立模板，外模以土代模，浇捣砼时两边均匀浇捣并用振捣器振捣密实，砼达到70％强度后拆模，拆模后用100×100mm方木及时在墙间加撑，支撑间距为2m，上下两道并且在养护期间重型机械不得在导墙附近作业行走，防止导墙向槽内挤压，导墙砼强度等级为C20；

导墙和地连墙的中心线必须保持一致，竖向面必须保持垂直；

步骤三、配浆：

1)、泥浆的制备：地连墙成槽过程中，为保持开挖沟槽土壁的稳定，要不间断地向槽中供给泥浆，泥浆配合比为：膨润土/8-12％；CMC/0.8-1.2％；Na₂CO₃/1.5-4％；泥浆在搅拌池搅拌均匀后泵入储浆池储存，新浆需稳定24小时才能使用，具体配合比视施工实际情况作调整，新拌泥浆每隔24小时测试其性能，掌握其性能随时调整，回收泥浆做到每池检测；

2)、泥浆储存：泥浆储存采用铁皮箱进行储存；

3)、泥浆循环：泥浆循环采用四寸泵输送和回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路，回收的泥浆要检测其性能，对指标优良的泵回储浆池，待下一槽段重复使用；

4)、泥浆的分离和净化：在地连墙施工过程中，泥浆会受到污染而变质，泥浆使用一个循环后，要对泥浆进行分离净化，以提高泥浆的重复利用率；

5)、泥浆的调整：回收浆在回浆池沉淀后，对指标仍优良的部分直接泵回储浆池，对指标有所改变的部分在搅拌池调整后，再泵回储浆池；

6)、废浆的处理：废浆是指浇灌砼过程中同砼接触受水泥污染而变质的劣化泥浆和经过多次重复使用，粘度和比重已超标却难以分离净化使其降低指标的超标泥浆，废浆先用泵泵入废浆池暂时收存，再用废浆车装车外运废弃；

7)、泥浆的检测：新浆拌制后需进行泥浆性能检测，合格后再使用，在成槽过程中抽检泥浆性能指标，如泥浆性能指标不符合要求，需进行调整，使其保证成槽质量，在清底结束后，进行泥浆性能检测，如不合格进行换浆处理，回收泥浆检测，如性能指标严重恶化，则需作废浆处理，用废浆车外运出场；

步骤四、地连墙成槽和清底置换：

1)、地连墙成槽：

成槽前先对导墙进行验收，并做好记录；在导墙上划出槽段，标在导墙上，封闭所成槽段并进行清理，堵头进行密封，防止泥浆流失；槽段的挖槽顺序按连接幅的挖槽方式，在第一个槽孔内放两根接头管，从第二个槽孔开始，按序号一路做下去，第二个槽孔和后面的每个槽孔内放置一根接头管，在开挖相邻槽段时，混凝土强度要达到要求，如达不到要求增加首开幅的数量；

成槽机定位：在保证稳定的前提下，以最小角度定位；成槽机定位后，放入泥浆，开始成槽，并始终保持泥浆液面高度，液面离导墙顶不大于300mm，慢速均匀开挖，控制垂直度和偏斜度，垂直度和偏斜度要在允许偏差范围内，成槽过程中不得冲抓，其抓头状态、槽壁状态要采用经纬仪或挂线锤随时进行监测，确保槽段垂直度在1/300以内，成槽过程中要随时用测绳测定其深度，以免超挖；

地连墙施工时保持槽壁的稳定性防止槽壁塌方，在施工中，挖槽作业时抓斗出入导墙口时要轻提慢放，防止泥浆掀起波浪，影响先行幅地连墙导墙下面的土层稳定，抓斗上升时，不断向槽内补充合格护壁泥浆，抓斗上升速度与泥浆补充速度相适应，并保持泥浆液面在导墙顶面以下30cm以内，避免出现槽内泥浆下降过快而产生塌孔现象；

在挖槽过程中，起重机必须位于平整密实的地面上，稳定性好，旋转起重臂时不得碰撞他物，悬吊机具的钢丝索必须在导墙中心线上成垂直状态，不能松弛，单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段；

2)、清底置换：

清底就是挖槽结束后清除槽底淤积物，使其厚度不大于规范要求以及清除一期墙段混凝土接头面上的泥皮和淤积物，以满足规范要求，具体方法就是成槽到预定深度，预留200mm，开始刷壁，消除已成墙端头间的积泥，刷壁结束后，进行超声波测试，测试结束，利用成槽机抓斗进行扫孔清底，在达到深度时，确保孔底泥浆比重和沉渣符合设计要求，墙底沉渣厚度＜100mm，泥浆比重不大于1.2；

步骤五、玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放：

一、玻璃纤维筋笼的加工与吊放：

地连墙内的玻璃纤维筋笼分为上、下两段，分别起吊入槽，再在槽口拼接成整幅进行吊装作业；

1)、玻璃纤维筋加固及绑扎：

地连墙盾构推进范围内使用玻璃纤维筋，使得玻璃纤维筋笼在盾构环处属于柔性结构,在起吊之前必须对其进行加固,加固措施为设置纵向通长钢筋桁架,上、下层玻璃纤维筋间采用钢管固定；

①测放大样,在玻璃纤维筋笼加工平台上准确放出盾构切削范围，并设置明显标记，放置下部加固钢管；

②按设计图纸铺设下部玻璃纤维筋，用2.0mm镀锌铁丝绑扎玻璃纤维筋；

③安装纵向钢筋桁架；

④按设计图纸铺设上部玻璃纤维筋并绑扎；

⑤在玻璃纤维筋与桁架钢筋间安装钢丝绳卡，并用扭力扳手进行检查，扭力不小于螺栓扭力50NM；

⑥安装加固钢桁架，并进行检查；

2)、玻璃纤维筋笼的吊点设置：

为保证起吊的平衡,在玻璃纤维筋笼的起吊面根据受力特点布置八个吊点，吊点位置选择在桁架主筋上；玻璃纤维筋笼的顶端对称均衡布置两组吊筋，吊筋与钢桁架焊接，焊接长度达到10d，d为钢筋直径；

吊点位置的选择要考虑玻璃纤维筋与钢筋的重量差别，经过准确的计算后，并经试吊确认后方可正式起吊；

3)、玻璃纤维筋笼的吊装：

上段玻璃纤维筋笼起吊采用八点起吊法，并选择两台履带吊机抬吊，其中100t的履带吊机作为主吊，50t的履带吊机作为副吊，双机先将玻璃纤维筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将玻璃纤维筋笼凌空吊直，主吊机将玻璃纤维筋笼调运至已挖好的槽口处直接下放到位；下段玻璃纤维筋笼采用六点起吊法，两台履带吊机抬吊；

4)、玻璃纤维筋笼安装就位：

先吊运下段玻璃纤维筋笼入槽后，将吊梁穿入玻璃纤维筋笼临时吊环内，搁置在导墙顶面上，再在槽口对接玻璃纤维筋笼，然后整幅边拆除玻璃纤维筋范围内加固钢桁架及钢管边下放入槽；

整幅玻璃纤维筋笼就位后认真校核玻璃纤维筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使玻璃纤维筋笼吊装位置符合设计要求；

二、竹筋笼加工与吊放：

1)、竹筋笼平台施工：

现场搭设两只竹筋笼平台，平台采用[10槽钢焊接，平台底层采用素混凝土铺平，比场地中硬地坪高出100mm，平台用水准仪校平，竹筋笼平台放样用经纬仪，以保证竹筋笼平台四个角均为直角；

2)、竹筋、竹条成形：

在施工现场设置专门进行竹筋、竹条成形的竹筋加工棚，所需成形的竹筋、竹条由专人负责加工成形，并归类堆放，以便于竹筋笼的加工工作；

3)、注浆管的制作：

注浆管采用Φ33.5×3.25钢管，用套丝机攻丝螺纹连接，每幅槽段两根注浆管固定在竹筋笼上，注浆管尾部采用橡皮包裹；

4)、竹筋笼制作：

铺好迎土面竹筋网片，将其绑扎牢固，并绑扎好迎土面竹筋网片的毛竹；制作桁架，将桁架安设在迎土面钢筋网片上并绑扎；然后绑扎迎坑面毛竹和竹筋网片；绑扎封闭筋、定位块；绑扎吊筋；

5)、竹筋笼及其预埋筋的位置控制：

竹筋笼顶标高控制采用水准仪，在成槽完成后根据吊筋位置在导墙上分别测量四点位置的标高，再确算吊筋长度，以确保竹筋笼顶标高，预埋筋则以笼顶标高为基准点，以钢卷尺定位后再放置预埋筋；

水平位置控制则需在定位竹筋上按照设计位置及间距画出具体位置，再安放预埋筋；

预埋筋做到安放位置准确，绑扎牢固，预埋筋的锚固长度要符合设计及施工规范要求；

6)、竹筋笼要求如下：

由于毛竹直径上下不均匀，竹筋笼绑扎过程中要注意将整根竹子中间部分绑扎到墙体受力最大的位置，从而有利于保证墙体稳定；

施工中由于竹子是中空结构而且竹子的直径大因此其浮力远大于钢筋的浮力，在插入泥浆过程中很难直接插入，采用将竹筋笼下部添加重物或将竹体钻孔的手段减小浮力，从而顺利将竹筋笼安装到位；

步骤六、混凝土灌注：

地连墙混凝土设计标号为C30水下砼，抗渗S8，混凝土的坍落度为200±20mm，扩散度为340-380mm，由搅拌车运输进现场，浇筑混凝土所用导管为φ250，隔水栓采用塑料球蛋，每个槽段均采用两支导管灌注，灌注混凝土第一次开灌导管离槽底部分的高差不小于30cm，开灌时由砼车直接对牢槽口导管进行浇灌；

砼浇灌至设计高度后，超灌砼面高出设计高度0.3-0.5m，浇注砼时，槽口设置盖板，浇灌中要保证混凝土面的均匀上升，最高部分比最低部分的高差不大于30cm，混凝土浇筑一气呵成，不得中断，并确保混凝土面上升速度不小于2m/h；

导管埋深保持在2-6m，砼浇注时，随时测量砼面高度，核对砼面及导管拆去的数量，严禁拔空；

每灌注50m³砼后做一组抗压试块，超过50m³，再增加一组，抗渗试块按每幅墙做一组；

步骤七、接头施工：

接头采用柔性圆形锁口管接头，系在未开槽段一端紧靠土壁安放接头管，阻挡混凝土与未开挖槽段土体粘合，并起混凝土侧模作用，待混凝土浇灌后，逐渐拔出接头管，在浇筑段端部形成圆形的混凝土接缝面；

接头管安放到底，各节组装好后全长的垂直度偏差应符合要求，接头箱上的各种插孔必须用木楔堵住，接头管背侧回填粘土球，防止混凝土绕管和接头箱移位；

步骤八、接头管的顶拔：

接头管的顶拔采用液压千斤顶顶拔，顶拔装置是由底座、上下托盘、承力横梁和两台行程1.2-1.5m的100t柱塞式千斤顶及配套高压油泵组成，使用时将一对传力铁扁担穿入槽口内，并搁于横梁上，然后开动油泵，利用千斤顶将下横梁顶升，则接头管随同拔起；

接头管的提拔时间控制，是根据第一次灌砼试块的凝结情况和砼的初凝时间来控制接头管的起拔时间，第一次顶拔控制在200-300㎜以内，以后参照顶升架油压表的读数或15分钟至30分钟顶拔一次来控制起拔速度，顶拔高度以压力表读数进行控制，混凝土灌注结束后6-8小时拔完接头箱；

成槽完成后进行刷壁，根据接头形式自制的刷壁器，利用150吨吊车，刷壁器侧面的钢丝刷对已成墙的槽幅端头进行多次刷壁，以刷除粘附在接头处的泥皮及泥土、砂浆，防止接头处夹泥而发生渗漏。

第二步冻土墙施工的具体施工步骤如下所述：

步骤一、冻结设计：

一、冻结壁厚度设计：

1)、结合工程特点、土层条件及施工现场情况对冻结帷幕厚度进行设计，靠近工作井围护结构的垂直冻土墙厚度为2.0m；

2)、冻结帷幕物理参数：冻土平均温度取-10℃，冻土强度指标进行室内试验测定；

3)、加固体尺寸：

横向宽度：盾构隧道两侧3m；

深度：盾构隧道拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部冻结，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长冻结；

二、冻结孔的布置：冻结孔布置两排，插花布置，孔间距800mm，排间距800mm，靠近工作井围护结构的垂直冻结孔距离槽壁边300-400mm；

三、测温孔的布置：根据钻孔的偏斜情况对测温孔的位置进行调整，目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便采取相应控制措施，确保施工的安全；

步骤二、制冷系统设计：

一、参数选取：

1)、垂直冻结管选用φ127×4.5mm无缝低碳钢管；

2)、采用盐水冷媒介质时，冻结期去路盐水温度为-28至-30℃，回路盐水温度为-25至-28℃；

3)、盐水比重1.26；

4)、冻结管内盐水流量5m³/h；

5)、冻结管散热能力：260Kcal/m².h；

6)、冷量损失系数：1.2；

二、需冷量计算：

冻结需冷量计算：Q＝1.2·π·d·H·K

式中:H—冻结总长度；

d—冻结管直径；

K—冻结管散热系数。

三、冻结站设置、机组选型及数量：

冻结站选用W-YSLGF600Ⅱ型螺杆冷冻机两台，每台机组制冷量28×10⁴Kcal/h，电机功率220kw；

四、盐水系统：

1)、盐水干管、集配液圈选型：φ159×5mm焊管加工制作；

2)、所用盐为含量80％的氯化钙晶体；

3)、盐水泵选型：选用三台IS150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

五、清水系统：

1)、清水管选型：φ133×4.5mm焊管加工制作；

2)、选用8m³清水箱三个；

3)、新鲜水补充量：30m³/h；

4)、选用三台IS150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

5)、选用KST－80型冷却塔四台；

六、冻结壁形成预测：取冻结帷幕发展速度25mm/天，冻结管最大孔间距取800mm，则交圈时间为t₁＝800/2/25＝16天，冻结壁交圈时间取20天，整个积极冻结时间取30天以上。

步骤三、钻孔的施工：

一、钻孔设备选型：

选用XP-30B工程钻机两台，配特拉斯空压机GR200－20一台，采用冲击钻进工艺；在钻好孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，必要时采用JDT-5型陀螺测斜仪测斜以保证钻孔垂直精度；

二、钻孔技术要求：

钻进时，应按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，要求作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小；

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具下到距孔底0.3-0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗，停电时，将钻具提至安全深度，停电超过两小时，将钻具全部提出，对所有钻具经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管；

冻结管进行地面配组，丈量全长，做好记录，下管时清除管内异物，保持清洁，试压封口后，及时将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

偏斜：冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，否则予以补孔，冻结深度满足设计要求，下管长度不小于设计冻结孔深度；

测斜：冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图；

钻场基础：为了保证钻孔质量，现场铺设简易泥浆沟槽；

步骤四、冻结的施工：

一、冻结施工主要设备：W-YSLGF600Ⅱ型螺杆机组两台，IS150-125～315型盐水泵三台，IS150-125～315型清水泵三台，KST-80型冷却塔四台，冻结期间总用电负荷666kw，在考虑线路电压损失较大的情况下，整个冻结站选用YC3×120+2×25低压橡套电缆三根，分别供两台冻结机组及配套设备；

二、冻结站安装：冻结站布置在一侧，两台机组并联安装，相互备用，冻结站占地200平方米；

三、冷冻机组的安装：

1)、就位与固定：按照冻结站布置图，将冷冻机组就位后，用螺栓与基础进行固定，固定时用水平尺对机组进行找平，通过不断调整垫铁将机组调平；根据现场的管路布置，调整冷凝器两头盖板，将机组启动柜布置在机组旁边，同时与机组之间留下操作空间；

2)、管路连接：盐水管路与清水管路与机组之间采用法兰连接，布置安装阀门；

3)、机组密封检测：冷冻机组要保证机组的密封性能，首先进行制冷系统的检漏，在确保系统无泻漏后，再充氟加油；

4)、机组加油：检查机组里冷冻机油的量，如果达不到要求，要向机组加油，冷冻机组选用46^#冷冻机油；

四、清、盐水泵的安装：检查水泵和电机，确保在运输和装卸过程中没有损伤，检查工具和起重机械，并检查机器的基础，安装泵的基础平面要水平找平，放置好后再检查一下整台机组的水平度，泵的吸入管路和吐出管路要有各自的支架，不允许管路重量直接由泵承受，泵轴与电机旋转方向要一致，泵的吸入口要高于清、盐水箱底20cm，在清水泵的吸入口安装一道滤网，在盐水箱中间设置一道滤网，检查泵及管路及结合处有无松动现象，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位要在油标的中心线处，润滑油要及时更换或补充；

五、冷却塔的安装：冷却塔安装过程中要注意防火，严禁在塔体及其邻近使用电焊或气割，也不允许在场人员吸烟，如动用明火，采取安全措施；冷却塔基础保持水平，要求支柱与基面垂直，各基面高差不超过±1mm，中心距允许差为±2mm；塔体拼装时，螺栓对称紧固，不允许强行扭曲安装，拼装后不得漏水；冷却塔塔脚与基础固定牢固；冷却塔零部件在运输、存放过程中，其上不允许压重物，不得暴晒，且注意明火；冷却塔进、出水管及补充水管单独设置管道支架，避免将管道重量传递塔体；风机叶片妥善保管，防止变形，电机及传动件要上油，在室内存放，为避免杂物进入喷嘴、孔口，组装前仔细清理；冷却塔安装完毕后，清理管道、填料表面和集水盘上的污垢及塔内遗物，并进行系统冲洗；

六、冷冻机组调试：

1)、制冷剂的充注：现场安装后，外观检查如果未发现意外损伤，如果发现制冷剂已经漏完或者不足，首先找出泄漏点并排除泄漏现象，然后加入制冷剂；充注时，直接从专用充液阀门充入；

2)、调试：正式开机前对主要电控系统做模拟动作检侧，即机组主机不通电，控制系统通电，然后通过机组内部设定，对机组的电控系统进行检测，组件是否运行正常，如果电控系统出现问题，及时解决，最后再通上主机电源，进行调试；

在调试过程中，注意以下几点：

检查制冷系统中的各处阀门是否处在正常的开启状态，特别是排气截止阀，不要关闭；

打开冷凝器的冷却水阀门和蒸发器的冷水阀门，冷水和冷却水的流量要符合机组技术要求；启动前注意观察机组的供电电压是否正常；

3)、运行：按照冷冻机操作规程要求，启动机组，当机组启动后，根据机组说明书要求，查看机组的各项参数是否正常，对机组的各项数据进行记录，在机组运行过程中，注意压缩机的增、减载机构是否正常工作，正确使用制冷系统中安装的安全保护装置，如有损坏及时更换；

4)、异常监测：

螺杆式冷水机组出现异常情况，立即停机检查；

螺杆式制冷压缩机正常运行的标志如下：

压缩机排气压力的表压为0.8-1.5MPa；

压缩机排气温度为45-90℃；

压缩机的油温为40-55℃；

压缩机的油压为0.2-0.3MPa；

压缩机运行过程中声音均匀、平稳，无异常声音；

机组的冷凝温度要比冷却水温度高3-5℃；冷凝温度控制在40℃，冷凝器进水温度在32℃以下；

机组的蒸发温度要比冷媒水的出水温度低3-4℃，冷媒水出水温度为5-7℃；

七、清、盐水泵的调试：

检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵，试看泵轴转动是否灵活；

向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；

点动电机，试看电机转向是否正确；

开动电机，当泵正常运转后，打开出口压力表，视其显示出压力值后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况；

观察泵体及管路是否振动过大，过大时要停车检查原因并进行处理；

控制泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证泵在最高效率点运转；

泵在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35℃，最高温度不得超过80℃；发现泵有异常声音立即停车检查原因；

八、其它：

冻机油选用N46冷冻机油；

制冷剂选用氟立昂R-22；

冷媒剂选用氯化钙溶液；

步骤五、破除槽壁条件：

破除槽壁必须具备如下条件：

冻土墙厚度≥1.6m，冻土的平均温度≤-10℃，盐水温度-28℃至-30℃，盐水去回路温度差≤2℃，探孔温度≤-2℃；

通过探孔观测，判断冻土墙的冻结效果，冻结30天后，槽壁破除前先在洞门上有分布的打数个探孔，以判断冻土与槽壁的胶结情况，探孔深度要进入连续墙内10-15cm，然后，采用测温仪进行量测，要求各探孔实测温度低于-2℃，当通过探孔实测温度与水平测温孔实测温度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结方可全部破壁；

步骤六、冻结管拔除工艺：

一、强制解冻：采用人工局部解冻的方案，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化；

二、盐水加热：用一只3m³的盐水箱储存盐水，用六组20kw的电热丝进行加热盐水，温度控制在75±10℃；

三、盐水循环：利用盐水泵循环盐水，水泵型号为IS150-125-315，每个冻结孔的盐水循环流量控制在5－7m³/h；

四、解冻测量：利用冻结帷幕内的测温孔，每天定时测量帷幕温度的变化，直至冻结帷幕上升至正温为止，则停止解冻作业；

五、冻结管起拔：冻结管解冻后，用压缩空气将管内盐水排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m时，确保无异常后，快速拔出冻结管，拔管注意冻结管与挂钩要成一线，冻结管不能蹩劲，拔管时要常转动冻结管，冻结管不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至能拔起冻结管为止；

步骤七、冻胀与融沉控制：

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀，施工过程中采取如下措施控制冻胀和融沉：

一、在冻结管拔出后，要及时地将冻结孔洞用黄砂充填密实；

二、在冻土体的融化阶段，利用隧道管片的注浆孔向冻结加固区进行注浆压密加固冻融土体，采取小压力、多注次的方式进行注浆，注浆压力0.2-0.5MPa，浆液选用单液水泥浆；

三、选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量；

四、掌握和调整盐水温度和盐水流量,采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。

本发明的有益效果：

本发明提供的盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构及施工方法，具有施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果特别是止水效果好且安全可靠等突出优点，具有较大的推广应用价值。本发明提供的技术方案能够为沿海、沿江、沿湖等地区富含水砂层端头的地层进行妥善的加固，能够有效解决上述地区常规加固方式加固效果不佳的问题，保证盾构机顺利进出洞。

附图说明

图1为本发明所述联合加固结构侧视结构示意图。

图2为本发明所述联合加固结构俯视结构示意图。

图3为本发明所述冻土墙施工工艺流程示意图。

图4为本发明所述钻孔施工工艺流程示意图。

图5为本发明所述冻结施工工艺流程示意图。

上述图中的标注如下：

1、冻土墙 2、地连墙 3、围护结构 4、冻结管 5、盾构隧道 6、盾构机。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示：

本发明提供的盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构包括有冻土墙1和地连墙2，其中冻土墙2设置在紧靠围护结构3的位置处，地连墙2设在冻土墙1的后部。

冻土墙1为垂直冻土墙，冻土墙1中的冻结管4直径为127mm，冻结管4布置两排，插花布置，管间距为800mm，排间距为800mm；靠近围护结构3的冻结管4距离槽壁边300-400mm，冻结管4布设的平面长度为盾构隧道5两侧3m，冻结管4在盾构隧道5拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部冻结，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长冻结，冻结管4材质为无缝低碳钢管或PVC塑料管或PPR塑料管或ABS塑料管或PE塑料管，冻结管4截面为圆形或工字形或X形或T形或Y形。

地连墙2中的受力骨架为玻璃纤维筋笼或竹筋笼，地连墙2的墙体由水泥砼浇筑成型，标号不低于C30，玻璃纤维筋笼或竹筋笼保护层不小于70mm，地连墙2的墙体厚度为800mm，地连墙2布设的平面长度为盾构隧道5两侧3m，地连墙2在盾构隧道5拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部浇筑，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长浇筑。

本发明提供的盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构的施工方法，其方法如下所述：

第一步、先进行地连墙2的施工，施工工艺如下：

测量放线→导墙制作→配浆→地连墙2成槽和清底置换→玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放→混凝土灌注→接头施工→接头管的顶拔→全段施工完成；

第二步、冻土墙1的施工：冻土墙1的施工是在盾构掘进前，用人工制冷的方法，将工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的帷幕形成冻土墙1，用于抵抗地压、水压和隔绝地下水，保证盾构机6进出洞的安全，首先进行冻结孔的钻孔施工，同时进行冻结站的安装施工，冻结孔施工完毕后，进行冻结孔串联管路及保温工作，然后进行积极冻结，通过测温孔观测计算，确定冻结满足洞门凿除条件后，开始破除洞口槽壁，盾构机6进出洞前强制解冻，同时将垂直的冻结管4拔出至盾构机6上部维持冻结，待盾构机6进出洞完毕后拔出垂直的冻结管4，融沉注浆。

第一步中地连墙2的具体施工步骤如下所述：

步骤一、测量放线：

根据建设方提供的轴线控制桩测出地连墙2轴线控制桩，控制桩均采用保护桩，高程引入现场，采用闭合回测法，设置场内水准点，以此控制地连墙2的标高，测量使用经检验校正过的仪器；

轴线测定使用J2经纬仪，水准点测量用DS3水准仪；

工程测量所设置桩位、标志要求总包、监理复测，并做好护桩工作；

测量定位所用的经纬仪、水准仪及控制质量检测设备须经过鉴定合格，在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制；

步骤二、导墙制作：

在深槽开挖前，沿着地连墙2设计的纵轴线位置开挖导沟，再在两侧浇筑钢筋混凝土导墙，导墙制作在转角处向外延伸200mm，以便在挖槽时转角处挖直，清理干净；

做导墙轴线放样工作并校核，挖土采用机械和人工相结合，严禁扰动原土，垫层铺设注意3cm倒角，内模立模板，外模以土代模，浇捣砼时两边均匀浇捣并用振捣器振捣密实，砼达到70％强度后拆模，拆模后用100×100mm方木及时在墙间加撑，支撑间距为2m，上下两道并且在养护期间重型机械不得在导墙附近作业行走，防止导墙向槽内挤压，导墙砼强度等级为C20；

导墙和地连墙2的中心线必须保持一致，竖向面必须保持垂直；

步骤三、配浆：

1)、泥浆的制备：地连墙2成槽过程中，为保持开挖沟槽土壁的稳定，要不间断地向槽中供给泥浆，泥浆配合比为：膨润土/8-12％；CMC/0.8-1.2％；Na₂CO₃/1.5-4％；泥浆在搅拌池搅拌均匀后泵入储浆池储存，新浆需稳定24小时才能使用，具体配合比视施工实际情况作调整，新拌泥浆每隔24小时测试其性能，掌握其性能随时调整，回收泥浆做到每池检测；

2)、泥浆储存：泥浆储存采用铁皮箱进行储存；

3)、泥浆循环：泥浆循环采用四寸泵输送和回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路，回收的泥浆要检测其性能，对指标优良的泵回储浆池，待下一槽段重复使用；

4)、泥浆的分离和净化：在地连墙2施工过程中，泥浆会受到污染而变质，泥浆使用一个循环后，要对泥浆进行分离净化，以提高泥浆的重复利用率；

5)、泥浆的调整：回收浆在回浆池沉淀后，对指标仍优良的部分直接泵回储浆池，对指标有所改变的部分在搅拌池调整后，再泵回储浆池；

6)、废浆的处理：废浆是指浇灌砼过程中同砼接触受水泥污染而变质的劣化泥浆和经过多次重复使用，粘度和比重已超标却难以分离净化使其降低指标的超标泥浆，废浆先用泵泵入废浆池暂时收存，再用废浆车装车外运废弃；

7)、泥浆的检测：新浆拌制后需进行泥浆性能检测，合格后再使用，在成槽过程中抽检泥浆性能指标，如泥浆性能指标不符合要求，需进行调整，使其保证成槽质量，在清底结束后，进行泥浆性能检测，如不合格进行换浆处理，回收泥浆检测，如性能指标严重恶化，则需作废浆处理，用废浆车外运出场；

步骤四、地连墙2成槽和清底置换：

1)、地连墙2成槽：

成槽前先对导墙进行验收，并做好记录；在导墙上划出槽段，标在导墙上，封闭所成槽段并进行清理，堵头进行密封，防止泥浆流失；槽段的挖槽顺序按连接幅的挖槽方式，在第一个槽孔内放两根接头管，从第二个槽孔开始，按序号一路做下去，第二个槽孔和后面的每个槽孔内放置一根接头管，在开挖相邻槽段时，混凝土强度要达到要求，如达不到要求增加首开幅的数量；

成槽机定位：在保证稳定的前提下，以最小角度定位；成槽机定位后，放入泥浆，开始成槽，并始终保持泥浆液面高度，液面离导墙顶不大于300mm，慢速均匀开挖，控制垂直度和偏斜度，垂直度和偏斜度要在允许偏差范围内，成槽过程中不得冲抓，其抓头状态、槽壁状态要采用经纬仪或挂线锤随时进行监测，确保槽段垂直度在1/300以内，成槽过程中要随时用测绳测定其深度，以免超挖；

地连墙2施工时保持槽壁的稳定性防止槽壁塌方，在施工中，挖槽作业时抓斗出入导墙口时要轻提慢放，防止泥浆掀起波浪，影响先行幅地连墙2导墙下面的土层稳定，抓斗上升时，不断向槽内补充合格护壁泥浆，抓斗上升速度与泥浆补充速度相适应，并保持泥浆液面在导墙顶面以下30cm以内，避免出现槽内泥浆下降过快而产生塌孔现象；

在挖槽过程中，起重机必须位于平整密实的地面上，稳定性好，旋转起重臂时不得碰撞他物，悬吊机具的钢丝索必须在导墙中心线上成垂直状态，不能松弛，单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段；

2)、清底置换：

清底就是挖槽结束后清除槽底淤积物，使其厚度不大于规范要求以及清除一期墙段混凝土接头面上的泥皮和淤积物，以满足规范要求，具体方法就是成槽到预定深度，预留200mm，开始刷壁，消除已成墙端头间的积泥，刷壁结束后，进行超声波测试，测试结束，利用成槽机抓斗进行扫孔清底，在达到深度时，确保孔底泥浆比重和沉渣符合设计要求，墙底沉渣厚度＜100mm，泥浆比重不大于1.2；

步骤五、玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放：

一、玻璃纤维筋笼的加工与吊放：

地连墙2内的玻璃纤维筋笼分为上、下两段，分别起吊入槽，再在槽口拼接成整幅进行吊装作业；

1)、玻璃纤维筋加固及绑扎：

地连墙2盾构推进范围内使用玻璃纤维筋，使得玻璃纤维筋笼在盾构环处属于柔性结构,在起吊之前必须对其进行加固,加固措施为设置纵向通长钢筋桁架,上、下层玻璃纤维筋间采用钢管固定；

①测放大样,在玻璃纤维筋笼加工平台上准确放出盾构切削范围，并设置明显标记，放置下部加固钢管；

②按设计图纸铺设下部玻璃纤维筋，用2.0mm镀锌铁丝绑扎玻璃纤维筋；

③安装纵向钢筋桁架；

④按设计图纸铺设上部玻璃纤维筋并绑扎；

⑤在玻璃纤维筋与桁架钢筋间安装钢丝绳卡，并用扭力扳手进行检查，扭力不小于螺栓扭力50NM；

⑥安装加固钢桁架，并进行检查；

2)、玻璃纤维筋笼的吊点设置：

为保证起吊的平衡,在玻璃纤维筋笼的起吊面根据受力特点布置八个吊点，吊点位置选择在桁架主筋上；玻璃纤维筋笼的顶端对称均衡布置两组吊筋，吊筋与钢桁架焊接，焊接长度达到10d，d为钢筋直径；

吊点位置的选择要考虑玻璃纤维筋与钢筋的重量差别，经过准确的计算后，并经试吊确认后方可正式起吊；

3)、玻璃纤维筋笼的吊装：

上段玻璃纤维筋笼起吊采用八点起吊法，并选择两台履带吊机抬吊，其中100t的履带吊机作为主吊，50t的履带吊机作为副吊，双机先将玻璃纤维筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将玻璃纤维筋笼凌空吊直，主吊机将玻璃纤维筋笼调运至已挖好的槽口处直接下放到位；下段玻璃纤维筋笼采用六点起吊法，两台履带吊机抬吊；

4)、玻璃纤维筋笼安装就位：

先吊运下段玻璃纤维筋笼入槽后，将吊梁穿入玻璃纤维筋笼临时吊环内，搁置在导墙顶面上，再在槽口对接玻璃纤维筋笼，然后整幅边拆除玻璃纤维筋范围内加固钢桁架及钢管边下放入槽；

整幅玻璃纤维筋笼就位后认真校核玻璃纤维筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使玻璃纤维筋笼吊装位置符合设计要求；

二、竹筋笼加工与吊放：

1)、竹筋笼平台施工：

现场搭设两只竹筋笼平台，平台采用[10槽钢焊接，平台底层采用素混凝土铺平，比场地中硬地坪高出100mm，平台用水准仪校平，竹筋笼平台放样用经纬仪，以保证竹筋笼平台四个角均为直角；

2)、竹筋、竹条成形：

在施工现场设置专门进行竹筋、竹条成形的竹筋加工棚，所需成形的竹筋、竹条由专人负责加工成形，并归类堆放，以便于竹筋笼的加工工作；

3)、注浆管的制作：

注浆管采用Φ33.5×3.25钢管，用套丝机攻丝螺纹连接，每幅槽段两根注浆管固定在竹筋笼上，注浆管尾部采用橡皮包裹；

4)、竹筋笼制作：

铺好迎土面竹筋网片，将其绑扎牢固，并绑扎好迎土面竹筋网片的毛竹；制作桁架，将桁架安设在迎土面钢筋网片上并绑扎；然后绑扎迎坑面毛竹和竹筋网片；绑扎封闭筋、定位块；绑扎吊筋；

5)、竹筋笼及其预埋筋的位置控制：

竹筋笼顶标高控制采用水准仪，在成槽完成后根据吊筋位置在导墙上分别测量四点位置的标高，再确算吊筋长度，以确保竹筋笼顶标高，预埋筋则以笼顶标高为基准点，以钢卷尺定位后再放置预埋筋；

水平位置控制则需在定位竹筋上按照设计位置及间距画出具体位置，再安放预埋筋；

预埋筋做到安放位置准确，绑扎牢固，预埋筋的锚固长度要符合设计及施工规范要求；

6)、竹筋笼要求如下：

由于毛竹直径上下不均匀，竹筋笼绑扎过程中要注意将整根竹子中间部分绑扎到墙体受力最大的位置，从而有利于保证墙体稳定；

施工中由于竹子是中空结构而且竹子的直径大因此其浮力远大于钢筋的浮力，在插入泥浆过程中很难直接插入，采用将竹筋笼下部添加重物或将竹体钻孔的手段减小浮力，从而顺利将竹筋笼安装到位；

步骤六、混凝土灌注：

地连墙2混凝土设计标号为C30水下砼，抗渗S8，混凝土的坍落度为200±20mm，扩散度为340-380mm，由搅拌车运输进现场，浇筑混凝土所用导管为φ250，隔水栓采用塑料球蛋，每个槽段均采用两支导管灌注，灌注混凝土第一次开灌导管离槽底部分的高差不小于30cm，开灌时由砼车直接对牢槽口导管进行浇灌；

砼浇灌至设计高度后，超灌砼面高出设计高度0.3-0.5m，浇注砼时，槽口设置盖板，浇灌中要保证混凝土面的均匀上升，最高部分比最低部分的高差不大于30cm，混凝土浇筑一气呵成，不得中断，并确保混凝土面上升速度不小于2m/h；

导管埋深保持在2-6m，砼浇注时，随时测量砼面高度，核对砼面及导管拆去的数量，严禁拔空；

每灌注50m³砼后做一组抗压试块，超过50m³，再增加一组，抗渗试块按每幅墙做一组；

步骤七、接头施工：

接头采用柔性圆形锁口管接头，系在未开槽段一端紧靠土壁安放接头管，阻挡混凝土与未开挖槽段土体粘合，并起混凝土侧模作用，待混凝土浇灌后，逐渐拔出接头管，在浇筑段端部形成圆形的混凝土接缝面；

接头管安放到底，各节组装好后全长的垂直度偏差应符合要求，接头箱上的各种插孔必须用木楔堵住，接头管背侧回填粘土球，防止混凝土绕管和接头箱移位；

步骤八、接头管的顶拔：

接头管的顶拔采用液压千斤顶顶拔，顶拔装置是由底座、上下托盘、承力横梁和两台行程1.2-1.5m的100t柱塞式千斤顶及配套高压油泵组成，使用时将一对传力铁扁担穿入槽口内，并搁于横梁上，然后开动油泵，利用千斤顶将下横梁顶升，则接头管随同拔起；

接头管的提拔时间控制，是根据第一次灌砼试块的凝结情况和砼的初凝时间来控制接头管的起拔时间，第一次顶拔控制在200-300㎜以内，以后参照顶升架油压表的读数或15分钟至30分钟顶拔一次来控制起拔速度，顶拔高度以压力表读数进行控制，混凝土灌注结束后6-8小时拔完接头箱；

成槽完成后进行刷壁，根据接头形式自制的刷壁器，利用150吨吊车，刷壁器侧面的钢丝刷对已成墙的槽幅端头进行多次刷壁，以刷除粘附在接头处的泥皮及泥土、砂浆，防止接头处夹泥而发生渗漏。

第二步冻土墙1施工的具体施工步骤如下所述：

步骤一、冻结设计：

一、冻结壁厚度设计：

1)、结合工程特点、土层条件及施工现场情况对冻结帷幕厚度进行设计，靠近工作井围护结构的垂直冻土墙厚度为2.0m；

2)、冻结帷幕物理参数：冻土平均温度取-10℃，冻土强度指标进行室内试验测定；

3)、加固体尺寸：

横向宽度：盾构隧道5两侧3m；

深度：盾构隧道5拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部冻结，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长冻结；

二、冻结孔的布置：冻结孔布置两排，插花布置，孔间距800mm，排间距800mm，靠近工作井围护结构3的垂直冻结孔距离槽壁边300-400mm；

三、测温孔的布置：根据钻孔的偏斜情况对测温孔的位置进行调整，目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便采取相应控制措施，确保施工的安全；

步骤二、制冷系统设计：

一、参数选取：

1)、垂直的冻结管4选用φ127×4.5mm无缝低碳钢管；

2)、采用盐水冷媒介质时，冻结期去路盐水温度为-28至-30℃，回路盐水温度为-25至-28℃；

3)、盐水比重1.26；

4)、冻结管4内盐水流量5m³/h；

5)、冻结管4散热能力：260Kcal/m².h；

6)、冷量损失系数：1.2；

二、需冷量计算：

冻结需冷量计算：Q＝1.2·π·d·H·K

式中:H—冻结总长度；

d—冻结管4直径；

K—冻结管4散热系数。

三、冻结站设置、机组选型及数量：

冻结站选用W-YSLGF600Ⅱ型螺杆冷冻机两台，每台机组制冷量28×10⁴Kcal/h，电机功率220kw；

四、盐水系统：

1)、盐水干管、集配液圈选型：φ159×5mm焊管加工制作；

2)、所用盐为含量80％的氯化钙晶体；

3)、盐水泵选型：选用三台IS150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

五、清水系统：

1)、清水管选型：φ133×4.5mm焊管加工制作；

2)、选用8m³清水箱三个；

3)、新鲜水补充量：30m³/h；

4)、选用三台IS150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

5)、选用KST－80型冷却塔四台；

六、冻结壁形成预测：取冻结帷幕发展速度25mm/天，冻结管4最大孔间距取800mm，则交圈时间为t₁＝800/2/25＝16天，冻结壁交圈时间取20天，整个积极冻结时间取30天以上。

步骤三、钻孔的施工：

一、钻孔设备选型：

选用XP-30B工程钻机两台，配特拉斯空压机GR200－20一台，采用冲击钻进工艺；在钻好孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，必要时采用JDT-5型陀螺测斜仪测斜以保证钻孔垂直精度；

二、钻孔技术要求：

钻进时，应按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，要求作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小；

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具下到距孔底0.3-0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗，停电时，将钻具提至安全深度，停电超过两小时，将钻具全部提出，对所有钻具经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管；

冻结管4进行地面配组，丈量全长，做好记录，下管时清除管内异物，保持清洁，试压封口后，及时将冻结管4周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

偏斜：冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，否则予以补孔，冻结深度满足设计要求，下管长度不小于设计冻结孔深度；

测斜：冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图；

钻场基础：为了保证钻孔质量，现场铺设简易泥浆沟槽；

步骤四、冻结的施工：

一、冻结施工主要设备：W-YSLGF600Ⅱ型螺杆机组两台，IS150-125～315型盐水泵三台，IS150-125～315型清水泵三台，KST-80型冷却塔四台，冻结期间总用电负荷666kw，在考虑线路电压损失较大的情况下，整个冻结站选用YC3×120+2×25低压橡套电缆三根，分别供两台冻结机组及配套设备；

二、冻结站安装：冻结站布置在一侧，两台机组并联安装，相互备用，冻结站占地200平方米；

三、冷冻机组的安装：

1)、就位与固定：按照冻结站布置图，将冷冻机组就位后，用螺栓与基础进行固定，固定时用水平尺对机组进行找平，通过不断调整垫铁将机组调平；根据现场的管路布置，调整冷凝器两头盖板，将机组启动柜布置在机组旁边，同时与机组之间留下操作空间；

2)、管路连接：盐水管路与清水管路与机组之间采用法兰连接，布置安装阀门；

3)、机组密封检测：冷冻机组要保证机组的密封性能，首先进行制冷系统的检漏，在确保系统无泻漏后，再充氟加油；

4)、机组加油：检查机组里冷冻机油的量，如果达不到要求，要向机组加油，冷冻机组选用46^#冷冻机油；

四、清、盐水泵的安装：检查水泵和电机，确保在运输和装卸过程中没有损伤，检查工具和起重机械，并检查机器的基础，安装泵的基础平面要水平找平，放置好后再检查一下整台机组的水平度，泵的吸入管路和吐出管路要有各自的支架，不允许管路重量直接由泵承受，泵轴与电机旋转方向要一致，泵的吸入口要高于清、盐水箱底20cm，在清水泵的吸入口安装一道滤网，在盐水箱中间设置一道滤网，检查泵及管路及结合处有无松动现象，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位要在油标的中心线处，润滑油要及时更换或补充；

五、冷却塔的安装：冷却塔安装过程中要注意防火，严禁在塔体及其邻近使用电焊或气割，也不允许在场人员吸烟，如动用明火，采取安全措施；冷却塔基础保持水平，要求支柱与基面垂直，各基面高差不超过±1mm，中心距允许差为±2mm；塔体拼装时，螺栓对称紧固，不允许强行扭曲安装，拼装后不得漏水；冷却塔塔脚与基础固定牢固；冷却塔零部件在运输、存放过程中，其上不允许压重物，不得暴晒，且注意明火；冷却塔进、出水管及补充水管单独设置管道支架，避免将管道重量传递塔体；风机叶片妥善保管，防止变形，电机及传动件要上油，在室内存放，为避免杂物进入喷嘴、孔口，组装前仔细清理；冷却塔安装完毕后，清理管道、填料表面和集水盘上的污垢及塔内遗物，并进行系统冲洗；

六、冷冻机组调试：

1)、制冷剂的充注：现场安装后，外观检查如果未发现意外损伤，如果发现制冷剂已经漏完或者不足，首先找出泄漏点并排除泄漏现象，然后加入制冷剂；充注时，直接从专用充液阀门充入；

2)、调试：正式开机前对主要电控系统做模拟动作检侧，即机组主机不通电，控制系统通电，然后通过机组内部设定，对机组的电控系统进行检测，组件是否运行正常，如果电控系统出现问题，及时解决，最后再通上主机电源，进行调试；

在调试过程中，注意以下几点：

检查制冷系统中的各处阀门是否处在正常的开启状态，特别是排气截止阀，不要关闭；

打开冷凝器的冷却水阀门和蒸发器的冷水阀门，冷水和冷却水的流量要符合机组技术要求；启动前注意观察机组的供电电压是否正常；

3)、运行：按照冷冻机操作规程要求，启动机组，当机组启动后，根据机组说明书要求，查看机组的各项参数是否正常，对机组的各项数据进行记录，在机组运行过程中，注意压缩机的增、减载机构是否正常工作，正确使用制冷系统中安装的安全保护装置，如有损坏及时更换；

4)、异常监测：

螺杆式冷水机组出现异常情况，立即停机检查；

螺杆式制冷压缩机正常运行的标志如下：

压缩机排气压力的表压为0.8-1.5MPa；

压缩机排气温度为45-90℃；

压缩机的油温为40-55℃；

压缩机的油压为0.2-0.3MPa；

压缩机运行过程中声音均匀、平稳，无异常声音；

机组的冷凝温度要比冷却水温度高3-5℃；冷凝温度控制在40℃，冷凝器进水温度在32℃以下；

机组的蒸发温度要比冷媒水的出水温度低3-4℃，冷媒水出水温度为5-7℃；

七、清、盐水泵的调试：

检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵，试看泵轴转动是否灵活；

向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；

点动电机，试看电机转向是否正确；

开动电机，当泵正常运转后，打开出口压力表，视其显示出压力值后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况；

观察泵体及管路是否振动过大，过大时要停车检查原因并进行处理；

控制泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证泵在最高效率点运转；

泵在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35℃，最高温度不得超过80℃；发现泵有异常声音立即停车检查原因；

八、其它：

冻机油选用N46冷冻机油；

制冷剂选用氟立昂R-22；

冷媒剂选用氯化钙溶液；

步骤五、破除槽壁条件：

破除槽壁必须具备如下条件：

冻土墙1厚度≥1.6m，冻土的平均温度≤-10℃，盐水温度-28℃至-30℃，盐水去回路温度差≤2℃，探孔温度≤-2℃；

通过探孔观测，判断冻土墙1的冻结效果，冻结30天后，槽壁破除前先在洞门上有分布的打数个探孔，以判断冻土与槽壁的胶结情况，探孔深度要进入连续墙内10-15cm，然后，采用测温仪进行量测，要求各探孔实测温度低于-2℃，当通过探孔实测温度与水平测温孔实测温度判断冻土墙1与槽壁完全可靠胶结方可全部破壁；

步骤六、冻结管4拔除工艺：

一、强制解冻：采用人工局部解冻的方案，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管4周围的冻土融化；

二、盐水加热：用一只3m³的盐水箱储存盐水，用六组20kw的电热丝进行加热盐水，温度控制在75±10℃；

三、盐水循环：利用盐水泵循环盐水，水泵型号为IS150-125-315，每个冻结孔的盐水循环流量控制在5－7m³/h；

四、解冻测量：利用冻结帷幕内的测温孔，每天定时测量帷幕温度的变化，直至冻结帷幕上升至正温为止，则停止解冻作业；

五、冻结管4起拔：冻结管4解冻后，用压缩空气将管内盐水排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m时，确保无异常后，快速拔出冻结管4，拔管注意冻结管4与挂钩要成一线，冻结管4不能蹩劲，拔管时要常转动冻结管4，冻结管4不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至能拔起冻结管4为止；

步骤七、冻胀与融沉控制：

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀，施工过程中采取如下措施控制冻胀和融沉：

一、在冻结管4拔出后，要及时地将冻结孔洞用黄砂充填密实；

二、在冻土体的融化阶段，利用隧道管片的注浆孔向冻结加固区进行注浆压密加固冻融土体，采取小压力、多注次的方式进行注浆，注浆压力0.2-0.5MPa，浆液选用单液水泥浆；

三、选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量；

四、掌握和调整盐水温度和盐水流量,采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。

Claims (6)

1.一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构，其特征在于：包括有冻土墙和地连墙，其中冻土墙设置在紧靠围护结构的位置处，地连墙设在冻土墙的后部。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构，其特征在于：所述的冻土墙为垂直冻土墙，冻土墙中的冻结管直径为127mm，冻结管布置两排，插花布置，管间距为800mm，排间距为800mm；靠近围护结构的冻结管距离槽壁边300-400mm，冻结管布设的平面长度为盾构隧道两侧3m，冻结管在盾构隧道拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部冻结，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长冻结，冻结管材质为无缝低碳钢管或PVC塑料管或PPR塑料管或ABS塑料管或PE塑料管，冻结管截面为圆形或工字形或X形或T形或Y形。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构，其特征在于：所述的地连墙中的受力骨架为玻璃纤维筋笼或竹筋笼，地连墙的墙体由水泥砼浇筑成型，标号不低于C30，玻璃纤维筋笼或竹筋笼保护层不小于70mm，地连墙的墙体厚度为800mm，地连墙布设的平面长度为盾构隧道两侧3m，地连墙在盾构隧道拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部浇筑，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长浇筑。

4.一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构的施工方法，其特征在于：其方法如下所述：

第一步、先进行地连墙的施工，施工工艺如下：

测量放线→导墙制作→配浆→地连墙成槽和清底置换→玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放→混凝土灌注→接头施工→接头管的顶拔→全段施工完成；

第二步、冻土墙的施工：冻土墙的施工是在盾构掘进前，用人工制冷的方法，将工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的帷幕形成冻土墙，用于抵抗地压、水压和隔绝地下水，保证盾构机进出洞的安全，首先进行冻结孔的钻孔施工，同时进行冻结站的安装施工，冻结孔施工完毕后，进行冻结孔串联管路及保温工作，然后进行积极冻结，通过测温孔观测计算，确定冻结满足洞门凿除条件后，开始破除洞口槽壁，盾构机进出洞前强制解冻，同时将垂直冻结管拔出至盾构机上部维持冻结，待盾构机进出洞完毕后拔出垂直的冻结管，融沉注浆。

5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构的施工方法，其特征在于：所述的第一步中地连墙的具体施工步骤如下所述：

步骤一、测量放线：

根据建设方提供的轴线控制桩测出地连墙轴线控制桩，控制桩均采用保护桩，高程引入现场，采用闭合回测法，设置场内水准点，以此控制地连墙的标高，测量使用经检验校正过的仪器；

轴线测定使用J2经纬仪，水准点测量用DS3水准仪；

工程测量所设置桩位、标志要求总包、监理复测，并做好护桩工作；

测量定位所用的经纬仪、水准仪及控制质量检测设备须经过鉴定合格，在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制；

步骤二、导墙制作：

在深槽开挖前，沿着地连墙设计的纵轴线位置开挖导沟，再在两侧浇筑钢筋混凝土导墙，导墙制作在转角处向外延伸200mm，以便在挖槽时转角处挖直，清理干净；

做导墙轴线放样工作并校核，挖土采用机械和人工相结合，严禁扰动原土，垫层铺设注意3cm倒角，内模立模板，外模以土代模，浇捣砼时两边均匀浇捣并用振捣器振捣密实，砼达到70％强度后拆模，拆模后用100×100mm方木及时在墙间加撑，支撑间距为2m，上下两道并且在养护期间重型机械不得在导墙附近作业行走，防止导墙向槽内挤压，导墙砼强度等级为C20；

导墙和地连墙的中心线必须保持一致，竖向面必须保持垂直；

步骤三、配浆：

1)、泥浆的制备：地连墙成槽过程中，为保持开挖沟槽土壁的稳定，要不间断地向槽中供给泥浆，泥浆配合比为：膨润土/8-12％；CMC/0.8-1.2％；Na₂CO₃/1.5-4％；泥浆在搅拌池搅拌均匀后泵入储浆池储存，新浆需稳定24小时才能使用，具体配合比视施工实际情况作调整，新拌泥浆每隔24小时测试其性能，掌握其性能随时调整，回收泥浆做到每池检测；

2)、泥浆储存：泥浆储存采用铁皮箱进行储存；

3)、泥浆循环：泥浆循环采用四寸泵输送和回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路，回收的泥浆要检测其性能，对指标优良的泵回储浆池，待下一槽段重复使用；

4)、泥浆的分离和净化：在地连墙施工过程中，泥浆会受到污染而变质，泥浆使用一个循环后，要对泥浆进行分离净化，以提高泥浆的重复利用率；

5)、泥浆的调整：回收浆在回浆池沉淀后，对指标仍优良的部分直接泵回储浆池，对指标有所改变的部分在搅拌池调整后，再泵回储浆池；

6)、废浆的处理：废浆是指浇灌砼过程中同砼接触受水泥污染而变质的劣化泥浆和经过多次重复使用，粘度和比重已超标却难以分离净化使其降低指标的超标泥浆，废浆先用泵泵入废浆池暂时收存，再用废浆车装车外运废弃；

7)、泥浆的检测：新浆拌制后需进行泥浆性能检测，合格后再使用，在成槽过程中抽检泥浆性能指标，如泥浆性能指标不符合要求，需进行调整，使其保证成槽质量，在清底结束后，进行泥浆性能检测，如不合格进行换浆处理，回收泥浆检测，如性能指标严重恶化，则需作废浆处理，用废浆车外运出场；

步骤四、地连墙成槽和清底置换：

1)、地连墙成槽：

成槽前先对导墙进行验收，并做好记录；在导墙上划出槽段，标在导墙上，封闭所成槽段并进行清理，堵头进行密封，防止泥浆流失；槽段的挖槽顺序按连接幅的挖槽方式，在第一个槽孔内放两根接头管，从第二个槽孔开始，按序号一路做下去，第二个槽孔和后面的每个槽孔内放置一根接头管，在开挖相邻槽段时，混凝土强度要达到要求，如达不到要求增加首开幅的数量；

成槽机定位：在保证稳定的前提下，以最小角度定位；成槽机定位后，放入泥浆，开始成槽，并始终保持泥浆液面高度，液面离导墙顶不大于300mm，慢速均匀开挖，控制垂直度和偏斜度，垂直度和偏斜度要在允许偏差范围内，成槽过程中不得冲抓，其抓头状态、槽壁状态要采用经纬仪或挂线锤随时进行监测，确保槽段垂直度在1/300以内，成槽过程中要随时用测绳测定其深度，以免超挖；

地连墙施工时保持槽壁的稳定性防止槽壁塌方，在施工中，挖槽作业时抓斗出入导墙口时要轻提慢放，防止泥浆掀起波浪，影响先行幅地连墙导墙下面的土层稳定，抓斗上升时，不断向槽内补充合格护壁泥浆，抓斗上升速度与泥浆补充速度相适应，并保持泥浆液面在导墙顶面以下30cm以内，避免出现槽内泥浆下降过快而产生塌孔现象；

在挖槽过程中，起重机必须位于平整密实的地面上，稳定性好，旋转起重臂时不得碰撞他物，悬吊机具的钢丝索必须在导墙中心线上成垂直状态，不能松弛，单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段；

2)、清底置换：

清底就是挖槽结束后清除槽底淤积物，使其厚度不大于规范要求以及清除一期墙段混凝土接头面上的泥皮和淤积物，以满足规范要求，具体方法就是成槽到预定深度，预留200mm，开始刷壁，消除已成墙端头间的积泥，刷壁结束后，进行超声波测试，测试结束，利用成槽机抓斗进行扫孔清底，在达到深度时，确保孔底泥浆比重和沉渣符合设计要求，墙底沉渣厚度＜100mm，泥浆比重不大于1.2；

步骤五、玻璃纤维筋笼或竹筋笼加工与吊放：

一、玻璃纤维筋笼的加工与吊放：

地连墙内的玻璃纤维筋笼分为上、下两段，分别起吊入槽，再在槽口拼接成整幅进行吊装作业；

1)、玻璃纤维筋加固及绑扎：

地连墙盾构推进范围内使用玻璃纤维筋，使得玻璃纤维筋笼在盾构环处属于柔性结构,在起吊之前必须对其进行加固,加固措施为设置纵向通长钢筋桁架,上、下层玻璃纤维筋间采用钢管固定；

①测放大样,在玻璃纤维筋笼加工平台上准确放出盾构切削范围，并设置明显标记，放置下部加固钢管；

②按设计图纸铺设下部玻璃纤维筋，用2.0mm镀锌铁丝绑扎玻璃纤维筋；

③安装纵向钢筋桁架；

④按设计图纸铺设上部玻璃纤维筋并绑扎；

⑤在玻璃纤维筋与桁架钢筋间安装钢丝绳卡，并用扭力扳手进行检查，扭力不小于螺栓扭力50NM；

⑥安装加固钢桁架，并进行检查；

2)、玻璃纤维筋笼的吊点设置：

为保证起吊的平衡,在玻璃纤维筋笼的起吊面根据受力特点布置八个吊点，吊点位置选择在桁架主筋上；玻璃纤维筋笼的顶端对称均衡布置两组吊筋，吊筋与钢桁架焊接，焊接长度达到10d，d为钢筋直径；

吊点位置的选择要考虑玻璃纤维筋与钢筋的重量差别，经过准确的计算后，并经试吊确认后方可正式起吊；

3)、玻璃纤维筋笼的吊装：

上段玻璃纤维筋笼起吊采用八点起吊法，并选择两台履带吊机抬吊，其中100t的履带吊机作为主吊，50t的履带吊机作为副吊，双机先将玻璃纤维筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将玻璃纤维筋笼凌空吊直，主吊机将玻璃纤维筋笼调运至已挖好的槽口处直接下放到位；下段玻璃纤维筋笼采用六点起吊法，两台履带吊机抬吊；

4)、玻璃纤维筋笼安装就位：

先吊运下段玻璃纤维筋笼入槽后，将吊梁穿入玻璃纤维筋笼临时吊环内，搁置在导墙顶面上，再在槽口对接玻璃纤维筋笼，然后整幅边拆除玻璃纤维筋范围内加固钢桁架及钢管边下放入槽；

整幅玻璃纤维筋笼就位后认真校核玻璃纤维筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使玻璃纤维筋笼吊装位置符合设计要求；

二、竹筋笼加工与吊放：

1)、竹筋笼平台施工：

现场搭设两只竹筋笼平台，平台采用[10槽钢焊接，平台底层采用素混凝土铺平，比场地中硬地坪高出100mm，平台用水准仪校平，竹筋笼平台放样用经纬仪，以保证竹筋笼平台四个角均为直角；

2)、竹筋、竹条成形：

在施工现场设置专门进行竹筋、竹条成形的竹筋加工棚，所需成形的竹筋、竹条由专人负责加工成形，并归类堆放，以便于竹筋笼的加工工作；

3)、注浆管的制作：

注浆管采用Φ33.5×3.25钢管，用套丝机攻丝螺纹连接，每幅槽段两根注浆管固定在竹筋笼上，注浆管尾部采用橡皮包裹；

4)、竹筋笼制作：

铺好迎土面竹筋网片，将其绑扎牢固，并绑扎好迎土面竹筋网片的毛竹；制作桁架，将桁架安设在迎土面钢筋网片上并绑扎；然后绑扎迎坑面毛竹和竹筋网片；绑扎封闭筋、定位块；绑扎吊筋；

5)、竹筋笼及其预埋筋的位置控制：

竹筋笼顶标高控制采用水准仪，在成槽完成后根据吊筋位置在导墙上分别测量四点位置的标高，再确算吊筋长度，以确保竹筋笼顶标高，预埋筋则以笼顶标高为基准点，以钢卷尺定位后再放置预埋筋；

水平位置控制则需在定位竹筋上按照设计位置及间距画出具体位置，再安放预埋筋；

预埋筋做到安放位置准确，绑扎牢固，预埋筋的锚固长度要符合设计及施工规范要求；

6)、竹筋笼要求如下：

由于毛竹直径上下不均匀，竹筋笼绑扎过程中要注意将整根竹子中间部分绑扎到墙体受力最大的位置，从而有利于保证墙体稳定；

施工中由于竹子是中空结构而且竹子的直径大因此其浮力远大于钢筋的浮力，在插入泥浆过程中很难直接插入，采用将竹筋笼下部添加重物或将竹体钻孔的手段减小浮力，从而顺利将竹筋笼安装到位；

步骤六、混凝土灌注：

地连墙混凝土设计标号为C30水下砼，抗渗S8，混凝土的坍落度为200±20mm，扩散度为340-380mm，由搅拌车运输进现场，浇筑混凝土所用导管为φ250，隔水栓采用塑料球蛋，每个槽段均采用两支导管灌注，灌注混凝土第一次开灌导管离槽底部分的高差不小于30cm，开灌时由砼车直接对牢槽口导管进行浇灌；

砼浇灌至设计高度后，超灌砼面高出设计高度0.3-0.5m，浇注砼时，槽口设置盖板，浇灌中要保证混凝土面的均匀上升，最高部分比最低部分的高差不大于30cm，混凝土浇筑一气呵成，不得中断，并确保混凝土面上升速度不小于2m/h；

导管埋深保持在2-6m，砼浇注时，随时测量砼面高度，核对砼面及导管拆去的数量，严禁拔空；

每灌注50m³砼后做一组抗压试块，超过50m³，再增加一组，抗渗试块按每幅墙做一组；

步骤七、接头施工：

接头采用柔性圆形锁口管接头，系在未开槽段一端紧靠土壁安放接头管，阻挡混凝土与未开挖槽段土体粘合，并起混凝土侧模作用，待混凝土浇灌后，逐渐拔出接头管，在浇筑段端部形成圆形的混凝土接缝面；

接头管安放到底，各节组装好后全长的垂直度偏差应符合要求，接头箱上的各种插孔必须用木楔堵住，接头管背侧回填粘土球，防止混凝土绕管和接头箱移位；

步骤八、接头管的顶拔：

接头管的顶拔采用液压千斤顶顶拔，顶拔装置是由底座、上下托盘、承力横梁和两台行程1.2-1.5m的100t柱塞式千斤顶及配套高压油泵组成，使用时将一对传力铁扁担穿入槽口内，并搁于横梁上，然后开动油泵，利用千斤顶将下横梁顶升，则接头管随同拔起；

接头管的提拔时间控制，是根据第一次灌砼试块的凝结情况和砼的初凝时间来控制接头管的起拔时间，第一次顶拔控制在200-300㎜以内，以后参照顶升架油压表的读数或15分钟至30分钟顶拔一次来控制起拔速度，顶拔高度以压力表读数进行控制，混凝土灌注结束后6-8小时拔完接头箱；

成槽完成后进行刷壁，根据接头形式自制的刷壁器，利用150吨吊车，刷壁器侧面的钢丝刷对已成墙的槽幅端头进行多次刷壁，以刷除粘附在接头处的泥皮及泥土、砂浆，防止接头处夹泥而发生渗漏。

6.根据权利要求4所述的一种盾构隧道端头冻土墙与地连墙联合加固结构的施工方法，其特征在于：所述的第二步冻土墙施工的具体施工步骤如下所述：

步骤一、冻结设计：

一、冻结壁厚度设计：

1)、结合工程特点、土层条件及施工现场情况对冻结帷幕厚度进行设计，靠近工作井围护结构的垂直冻土墙厚度为2.0m；

2)、冻结帷幕物理参数：冻土平均温度取-10℃，冻土强度指标进行室内试验测定；

3)、加固体尺寸：

横向宽度：盾构隧道两侧3m；

深度：盾构隧道拱顶3m至拱底3m的深度方向长度内实施局部冻结，或者在地面至拱底3m的深度方向长度内实施全长冻结；

二、冻结孔的布置：冻结孔布置两排，插花布置，孔间距800mm，排间距800mm，靠近工作井围护结构的垂直冻结孔距离槽壁边300-400mm；

三、测温孔的布置：根据钻孔的偏斜情况对测温孔的位置进行调整，目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便采取相应控制措施，确保施工的安全；

步骤二、制冷系统设计：

一、参数选取：

1)、垂直冻结管选用φ127×4.5mm无缝低碳钢管；

2)、采用盐水冷媒介质时，冻结期去路盐水温度为-28至-30℃，回路盐水温度为-25至-28℃；

3)、盐水比重1.26；

4)、冻结管内盐水流量5m³/h；

5)、冻结管散热能力：260Kcal/m².h；

6)、冷量损失系数：1.2；

二、需冷量计算：

冻结需冷量计算：Q＝1.2·π·d·H·K

式中:H—冻结总长度；

d—冻结管直径；

K—冻结管散热系数；

三、冻结站设置、机组选型及数量：

冻结站选用W-YSLGF600Ⅱ型螺杆冷冻机两台，每台机组制冷量28×10⁴Kcal/h，电机功率220kw；

四、盐水系统：

1)、盐水干管、集配液圈选型：φ159×5mm焊管加工制作；

2)、所用盐为含量80％的氯化钙晶体；

3)、盐水泵选型：选用三台IS150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

五、清水系统：

1)、清水管选型：φ133×4.5mm焊管加工制作；

2)、选用8m³清水箱三个；

3)、新鲜水补充量：30m³/h；

4)、选用三台IS150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

5)、选用KST－80型冷却塔四台；

六、冻结壁形成预测：取冻结帷幕发展速度25mm/天，冻结管最大孔间距取800mm，则交圈时间为t₁＝800/2/25＝16天，冻结壁交圈时间取20天，整个积极冻结时间取30天以上；

步骤三、钻孔的施工：

一、钻孔设备选型：

选用XP-30B工程钻机两台，配特拉斯空压机GR200－20一台，采用冲击钻进工艺；在钻好孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，必要时采用JDT-5型陀螺测斜仪测斜以保证钻孔垂直精度；

二、钻孔技术要求：

钻进时，应按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，要求作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小；

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具下到距孔底0.3-0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗，停电时，将钻具提至安全深度，停电超过两小时，将钻具全部提出，对所有钻具经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管；

冻结管进行地面配组，丈量全长，做好记录，下管时清除管内异物，保持清洁，试压封口后，及时将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

偏斜：冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，否则予以补孔，冻结深度满足设计要求，下管长度不小于设计冻结孔深度；

测斜：冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图；

钻场基础：为了保证钻孔质量，现场铺设简易泥浆沟槽；

步骤四、冻结的施工：

一、冻结施工主要设备：W-YSLGF600Ⅱ型螺杆机组两台，IS150-125～315型盐水泵三台，IS150-125～315型清水泵三台，KST-80型冷却塔四台，冻结期间总用电负荷666kw，在考虑线路电压损失较大的情况下，整个冻结站选用YC3×120+2×25低压橡套电缆三根，分别供两台冻结机组及配套设备；

二、冻结站安装：冻结站布置在一侧，两台机组并联安装，相互备用，冻结站占地200平方米；

三、冷冻机组的安装：

1)、就位与固定：按照冻结站布置图，将冷冻机组就位后，用螺栓与基础进行固定，固定时用水平尺对机组进行找平，通过不断调整垫铁将机组调平；根据现场的管路布置，调整冷凝器两头盖板，将机组启动柜布置在机组旁边，同时与机组之间留下操作空间；

2)、管路连接：盐水管路与清水管路与机组之间采用法兰连接，布置安装阀门；

3)、机组密封检测：冷冻机组要保证机组的密封性能，首先进行制冷系统的检漏，在确保系统无泻漏后，再充氟加油；

4)、机组加油：检查机组里冷冻机油的量，如果达不到要求，要向机组加油，冷冻机组选用46^#冷冻机油；

四、清、盐水泵的安装：检查水泵和电机，确保在运输和装卸过程中没有损伤，检查工具和起重机械，并检查机器的基础，安装泵的基础平面要水平找平，放置好后再检查一下整台机组的水平度，泵的吸入管路和吐出管路要有各自的支架，不允许管路重量直接由泵承受，泵轴与电机旋转方向要一致，泵的吸入口要高于清、盐水箱底20cm，在清水泵的吸入口安装一道滤网，在盐水箱中间设置一道滤网，检查泵及管路及结合处有无松动现象，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位要在油标的中心线处，润滑油要及时更换或补充；

五、冷却塔的安装：冷却塔安装过程中要注意防火，严禁在塔体及其邻近使用电焊或气割，也不允许在场人员吸烟，如动用明火，采取安全措施；冷却塔基础保持水平，要求支柱与基面垂直，各基面高差不超过±1mm，中心距允许差为±2mm；塔体拼装时，螺栓对称紧固，不允许强行扭曲安装，拼装后不得漏水；冷却塔塔脚与基础固定牢固；冷却塔零部件在运输、存放过程中，其上不允许压重物，不得暴晒，且注意明火；冷却塔进、出水管及补充水管单独设置管道支架，避免将管道重量传递塔体；风机叶片妥善保管，防止变形，电机及传动件要上油，在室内存放，为避免杂物进入喷嘴、孔口，组装前仔细清理；冷却塔安装完毕后，清理管道、填料表面和集水盘上的污垢及塔内遗物，并进行系统冲洗；

六、冷冻机组调试：

1)、制冷剂的充注：现场安装后，外观检查如果未发现意外损伤，如果发现制冷剂已经漏完或者不足，首先找出泄漏点并排除泄漏现象，然后加入制冷剂；充注时，直接从专用充液阀门充入；

2)、调试：正式开机前对主要电控系统做模拟动作检侧，即机组主机不通电，控制系统通电，然后通过机组内部设定，对机组的电控系统进行检测，组件是否运行正常，如果电控系统出现问题，及时解决，最后再通上主机电源，进行调试；

在调试过程中，注意以下几点：

检查制冷系统中的各处阀门是否处在正常的开启状态，特别是排气截止阀，不要关闭；

打开冷凝器的冷却水阀门和蒸发器的冷水阀门，冷水和冷却水的流量要符合机组技术要求；启动前注意观察机组的供电电压是否正常；

3)、运行：按照冷冻机操作规程要求，启动机组，当机组启动后，根据机组说明书要求，查看机组的各项参数是否正常，对机组的各项数据进行记录，在机组运行过程中，注意压缩机的增、减载机构是否正常工作，正确使用制冷系统中安装的安全保护装置，如有损坏及时更换；

4)、异常监测：

螺杆式冷水机组出现异常情况，立即停机检查；

螺杆式制冷压缩机正常运行的标志如下：

压缩机排气压力的表压为0.8-1.5MPa；

压缩机排气温度为45-90℃；

压缩机的油温为40-55℃；

压缩机的油压为0.2-0.3MPa；

压缩机运行过程中声音均匀、平稳，无异常声音；

机组的冷凝温度要比冷却水温度高3-5℃；冷凝温度控制在40℃，冷凝器进水温度在32℃以下；

机组的蒸发温度要比冷媒水的出水温度低3-4℃，冷媒水出水温度为5-7℃；

七、清、盐水泵的调试：

检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵，试看泵轴转动是否灵活；

向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；

点动电机，试看电机转向是否正确；

开动电机，当泵正常运转后，打开出口压力表，视其显示出压力值后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况；

观察泵体及管路是否振动过大，过大时要停车检查原因并进行处理；

控制泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证泵在最高效率点运转；

泵在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35℃，最高温度不得超过80℃；发现泵有异常声音立即停车检查原因；

八、其它：

冻机油选用N46冷冻机油；

制冷剂选用氟立昂R-22；

冷媒剂选用氯化钙溶液；

步骤五、破除槽壁条件：

破除槽壁必须具备如下条件：

冻土墙厚度≥1.6m，冻土的平均温度≤-10℃，盐水温度-28℃至-30℃，盐水去回路温度差≤2℃，探孔温度≤-2℃；

通过探孔观测，判断冻土墙的冻结效果，冻结30天后，槽壁破除前先在洞门上有分布的打数个探孔，以判断冻土与槽壁的胶结情况，探孔深度要进入连续墙内10-15cm，然后，采用测温仪进行量测，要求各探孔实测温度低于-2℃，当通过探孔实测温度与水平测温孔实测温度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结方可全部破壁；

步骤六、冻结管拔除工艺：

一、强制解冻：采用人工局部解冻的方案，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化；

二、盐水加热：用一只3m³的盐水箱储存盐水，用六组20kw的电热丝进行加热盐水，温度控制在75±10℃；

三、盐水循环：利用盐水泵循环盐水，水泵型号为IS150-125-315，每个冻结孔的盐水循环流量控制在5－7m³/h；

四、解冻测量：利用冻结帷幕内的测温孔，每天定时测量帷幕温度的变化，直至冻结帷幕上升至正温为止，则停止解冻作业；

五、冻结管起拔：冻结管解冻后，用压缩空气将管内盐水排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m时，确保无异常后，快速拔出冻结管，拔管注意冻结管与挂钩要成一线，冻结管不能蹩劲，拔管时要常转动冻结管，冻结管不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至能拔起冻结管为止；

步骤七、冻胀与融沉控制：

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀，施工过程中采取如下措施控制冻胀和融沉：

一、在冻结管拔出后，要及时地将冻结孔洞用黄砂充填密实；

二、在冻土体的融化阶段，利用隧道管片的注浆孔向冻结加固区进行注浆压密加固冻融土体，采取小压力、多注次的方式进行注浆，注浆压力0.2-0.5MPa，浆液选用单液水泥浆；

三、选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量；

四、掌握和调整盐水温度和盐水流量,采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。