CN202039341U - 用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置 - Google Patents

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郝明亮
顾乾岗
顾晓健
俞海波
张硕
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Abstract

用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其特征在于，包括环形液氮冻结管，环形液氮冻结管包括环形管路、连接液氮源的进液管以及连接大气环境的排气管，环形液氮冻结管安装在洞门圈内的环形液氮冻结管安装槽中，环形液氮冻结管安装槽设于洞门圈的地下连续墙的环向的内外排钢筋之间，进液管和排气管布置在洞门圈的上方，在洞门圈的上方内衬墙的相应位置开孔，环形液氮冻结管的进液管和排气管从该孔引出。

Description

用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置
技术领域
本实用新型涉及一种土体加固装置，尤其涉及盾构隧道水下进洞时洞门圈的土体加固装置。
背景技术
近几年来，虽然我国的盾构法隧道施工工艺依托大规模的工程建设有了长足的进步，技术水平已挤身世界一流，但根据现有的施工工艺、盾构设备、地基处理技术水平，在深覆土、高水压、复杂地层工况状态下的盾构施工风险依然无法有效地规避，且一旦发生盾构进出洞或隧道管片大量泥水喷涌等重大工程险情时，由于缺乏有效、迅速和绝对确保的手段进行处理，极有可能在短时间内引发灾难性的工程事故。如何科学、合理的运用各种不同的施工技术，使盾构机在复杂水文地质条件下进洞风险可控，是一项值得研究和探讨的课题。
盾构机进洞常处于深覆土、高水压、复杂地层工况状态下施工，若采用深层搅拌桩、高压旋喷桩、冰冻法等工艺进行端头地基加固配合常规方式进洞，易发生洞门泥水喷涌现象，甚至对已建隧道和周边构建筑物及地下管线造成破坏，施工风险高。“地铁盾构法隧道水下进洞施工工艺”经多次组织国内知名专家进行论证，最后经过实践证明，能安全、优质、高效的确保盾构机进洞，社会效益和环境效益十分显著。
盾构隧道水下进洞时洞门圈的土体加固的设计是关系到盾构水下进洞土体加固质量的非常关键的一项技术措施，往往水下进洞不是很成功，就是由于缺乏环形冻结管这一项技术措施，导致盾构在进洞过程中，不能保证加固土体强度，而使出现质量安全事故。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其具有环形液氮冻结管，可实现洞门圈的加固。
用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其特点是，包括环形液氮冻结管，环形液氮冻结管包括环形管路、连接液氮源的进液管以及连接大气环境的排气管，环形液氮冻结管安装在洞门圈内的环形液氮冻结管安装槽中，环形液氮冻结管安装槽设于洞门圈的地下连续墙的环向的内外排钢筋之间，进液管和排气管布置在洞门圈的上方，在洞门圈的上方内衬墙的相应位置开孔，环形液氮冻结管的进液管和排气管从该孔引出。
所述的用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其进一步的特点是，环形液氮冻结管安装槽中安装有两根环形液氮冻结管，该两根环形液氮冻结管各具有连接液氮源的进液管以及连接大气环境的排气管。
所述的用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其进一步的特点是，环形液氮冻结管的排气管的排放口为锥形。
环形液氮冻结管内的液氮在环形管路内进行热交换，由液氮转变为气态，带走热量，起到冻结的作用，液氮经过环形管路后，蒸发为氮气排入到大气中，液氮的冻结可使得洞门圈被加固。
附图说明
图1是洞门圈的示意图。
图2是图1中A处的局部放大示意图。
图3是安装环形液氮冻结管的示意图。
图4是图3中A处的局部放大示意图。
图5是图3中B处的局部放大示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，洞门圈5形成于地下连续墙3和内衬墙4中，环形液氮冻结管安装槽10设于连续墙3环向的内外排钢筋之间，连续墙3的内侧为端头冻结体2，端头冻结体2为土体1冻结部分，端头地基加固通过内衬墙4、水泥砂浆基础8、砖模7以及挡土墙6来实现，水泥砂浆基础8和内衬墙4之间由砂包9填充。
如图3所示，在安装槽10内安装两根环形液氮冻结管11a、11b，环形液氮冻结管11b为主用，环形液氮冻结管11a为备用。环形液氮冻结管11a、11b均有独立的进液管和排气管。
环形液氮冻结管11a、11b在地下连续墙3上的埋深以使其能将管片与连续墙间3的间隙冻结封闭，又能保证盾构进洞推进过程中其管路不被挤压损坏。故两根环形液氮管11a、11b间的间距为0.1m为宜，在地下连续墙3上的埋深为0.15～0.20m为宜。
如图4所示，环形液氮冻结管11a、11b安装好后，利用快干水泥对环形液氮管安装槽10进行填充，避免盾构推进过程中挤压损坏环形液氮冻结管11a、11b。
如图3和图5所示，环形液氮冻结管11a、11b的进液管和排气管集中布置在洞门5的上方。在洞门上方内衬墙4的相应位置开孔，各环形液氮冻结管的进液管和排气管从该孔引出，管路与该孔的间隙使用快干水泥填充密实。
环形液氮冻结管11a、11b的进液管和排气管每隔3米使用钢架12与接收井结构墙体固定，避免在冻结过程中由于进液管和排气管上的冻土、冻冰的自重将进液管和排气管拉断。
环形液氮冻结管11a、11b的进液管连接液氮车或液氮槽罐，环形液氮冻结管11a、11b的排气管铺设至与大气相通的位置。环形液氮冻结管11a、11b内的液氮在环形管路内进行热交换，由液氮转变为气态，带走热量，起到冻结的作用，液氮经过环形管路后，蒸发为氮气排入到大气中。环形液氮冻结管11a、11b的进液管中设置液氮流量控制球阀，以控制流入到环形管路中的液氮量，从而控制冷量供应。
环形液氮冻结管11a、11b的排气管的排放口为锥形，可防止异物落入到管内，影响冻结效果。

Claims (3)

1.用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其特征在于，包括环形液氮冻结管，环形液氮冻结管包括环形管路、连接液氮源的进液管以及连接大气环境的排气管，环形液氮冻结管安装在洞门圈内的环形液氮冻结管安装槽中，环形液氮冻结管安装槽设于洞门圈的地下连续墙的环向的内外排钢筋之间，进液管和排气管布置在洞门圈的上方，在洞门圈的上方内衬墙的相应位置开孔，环形液氮冻结管的进液管和排气管从该孔引出。
2.如权利要求1所述的用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其特征在于，环形液氮冻结管安装槽中安装有两根环形液氮冻结管，该两根环形液氮冻结管各具有连接液氮源的进液管以及连接大气环境的排气管。
3.如权利要求1所述的用于盾构隧道水下进洞工艺中洞门圈的土体加固装置，其特征在于，环形液氮冻结管的排气管的排放口为锥形。
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