地鐵隧道盾構(gòu)出洞口液氮豎直凍結(jié)加固技術(shù)

1、地鐵隧道盾構(gòu)出洞口液氮豎直凍結(jié)加固技術(shù)摘要：上海軌道交通13號(hào)線世博園區(qū)專用交通聯(lián)絡(luò)線工程淡水路站馬當(dāng)路站區(qū)間隧道下行線盾構(gòu)出洞口采用液氮豎直凍結(jié)加固。介紹了液氮凍結(jié)壁及凍結(jié)孔的設(shè)計(jì)、液氮凍結(jié)施工流程、凍結(jié)效果和拔除凍結(jié)管的過(guò)程。關(guān)鍵詞：地鐵隧道；盾構(gòu)出洞土體加固；液氮凍結(jié)工程概況上海軌道交通13號(hào)線世博園區(qū)專用交通聯(lián)絡(luò)線工程淡水路站馬當(dāng)路站區(qū)間隧道下行線，盾構(gòu)從馬當(dāng)路車站出發(fā)。馬當(dāng)路車站位于馬當(dāng)路與建國(guó)東路交叉口，地處市中心繁華地段；車站基坑開挖深度約為22m,采用地下連續(xù)墻進(jìn)行基坑圍護(hù)。Q6.34m盾構(gòu)在馬當(dāng)路端頭井處出洞，洞門直徑6.7m,洞門中心標(biāo)-14.083M；端頭井底板面標(biāo)咼-1

2、8.808m,地面標(biāo)咼+3.2M。盾構(gòu)出洞洞門口已進(jìn)行高壓旋噴加固，加固區(qū)域?yàn)椋憾軜?gòu)上邊緣3.5M；下外邊緣3M；左右外邊緣3M；出洞軸線方向加固寬度為6M。由于馬當(dāng)路端頭井盾構(gòu)出洞范圍下部位于微含承壓水的1-2層灰色粉質(zhì)黏土中，為使盾構(gòu)機(jī)安全始發(fā)，決定采用單排孔液氮快速凍結(jié)的豎直凍結(jié)法補(bǔ)充加固洞門區(qū)域的施工方案。出洞口的土層主要為層灰色淤泥質(zhì)黏土、1-1層灰色黏土和1-2層灰色粉質(zhì)黏土。單排孔液氮快速凍結(jié)方案在盾構(gòu)出洞口周圍土層中布置單排垂直凍結(jié)孔，對(duì)車站底板面標(biāo)高以下3M至隧道洞門圈以上3.5M（共13.8M）的范圍進(jìn)行凍結(jié)加固，在洞門外側(cè)形成一道與工作井地下連續(xù)墻緊貼的封閉凍土墻，起到防

3、止凍結(jié)加固區(qū)外的泥砂和地下水，特別是洞圈以下微承壓水進(jìn)入盾構(gòu)出洞口的作用。凍結(jié)施工3.1施工順序液氮凍結(jié)加固地層的主要施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備一凍結(jié)孔施工，同時(shí)安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)一安裝檢測(cè)系統(tǒng)一液氮凍結(jié)一探孔檢驗(yàn)一鑿除洞門一盾構(gòu)頂進(jìn)至洞門一拔除凍結(jié)管一盾構(gòu)正常頂進(jìn)一融沉注漿。液氮凍結(jié)主要參數(shù)見表1，凍結(jié)孔布置見圖1。inOCWMTWW證蠶簾稱數(shù)值雎帳陳峪普長(zhǎng)度加25嗇蝌壁設(shè)計(jì)有效厚度加LI積極祿皓時(shí)閘圧10木數(shù)麻結(jié)孔灤/變陽(yáng)1255畑TL個(gè)數(shù)4孔誅度帥25陳蘇孔間距Amn0OC排銳曾獨(dú)熬出口覷質(zhì)reA0-80不關(guān)鋼廊蜒管規(guī)搐心tn供就呼鹽格血m25.4x4I27CX?一亦土戲色船土41.200葩戸內(nèi)

4、曲胃*中心碣flT-H.snn:叭構(gòu)電梅嘛杯商J-I*JUJHT?1*1圖1示囂圈3.2施工情況1）設(shè)計(jì)凍結(jié)孔12個(gè)，實(shí)際鉆孔13個(gè)，在D6和D7之間補(bǔ)1個(gè)凍結(jié)孔B1（因D6處的地下連續(xù)墻外鼓）。2）液氮豎直凍結(jié)工程于2009年4月27日開鉆，5月4日鉆孔全部結(jié)束。3）液氮凍結(jié)管安裝時(shí)，每根凍結(jié)管作為1組。凍結(jié)管內(nèi)下雙供液管，1根作為去路（深25m）1根作為回路（深11.2m）。在每組凍結(jié)管的液氮去、回路出口處設(shè)測(cè)溫裝置，控制進(jìn)出口處液氮溫度約-85C。每1組輸入口上都安裝DN25低溫截止閥，用來(lái)控制液氮的流量。液2主要徐錨施工參數(shù)加1:肆數(shù)設(shè)計(jì)要菠實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)排吒管出口溫度f(wàn)忙-60-80-30

5、-100凍樂(lè)孔貳大絡(luò)孔間盹An121.062凍土甲均境展速度/帥叩獷S0=S6和極琢站時(shí)間AJ10104）液氮凍結(jié)系統(tǒng)由液氮循環(huán)干管（去路干管）、液氮控制閥門、凍結(jié)器等組成。整個(gè)管路連接完成，對(duì)從槽車出來(lái)的供液不銹鋼軟管、液氮循環(huán)干管、供液管、排氣管等采用聚乙烯材料進(jìn)行保溫。5）凍結(jié)時(shí)，采用液氮槽車，液氮通過(guò)輸送干管送到工作面，通過(guò)液氮控制閥門后進(jìn)入凍結(jié)器，最后通過(guò)回路排氣管引出端頭井地面，然后排出。6）5月5日開始正式液氮凍結(jié)，截止5月15日積極凍結(jié)共計(jì)10do液氮量實(shí)際使用每天3車，每車約16t,共計(jì)使用液氮約485to主要凍結(jié)施工參數(shù)設(shè)計(jì)要求的主要凍結(jié)施工參數(shù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見表2o凍結(jié)效果5

6、月14日在盾構(gòu)出洞圈范圍內(nèi)以米”字形施工了9個(gè)探孔（T1T9，見圖2）,孔深為進(jìn)入外部土層50100mm,此時(shí)無(wú)泥水流出。各探孔測(cè)得的溫度見圖2。OT4:-10.54TO-6-.TfiT2：-031S2據(jù)孔位示意圖OVT9:-20.22C通過(guò)測(cè)溫孔、探孔測(cè)溫確定，凍結(jié)壁厚度1100mm,達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凍結(jié)壁與連續(xù)墻完全膠接，鑿除洞門無(wú)泥水流出，滿足盾構(gòu)出洞條件。3.5拔除凍結(jié)管5月16日約21:00盾構(gòu)機(jī)刀盤靠上凍土，22:00開始拔除凍結(jié)管。拔管時(shí)，先在鹽水箱中安裝總功率為80kW的電熱管；用電熱管加熱鹽水至90C,以單個(gè)凍結(jié)孔分別循環(huán)熱鹽水，一般循環(huán)1520min即可，然后用25t吊車拔除凍結(jié)管（拔管后用水泥砂漿對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行封孔）。5月17日11:00，13根凍結(jié)管全部順利拔除，確保盾構(gòu)安全出洞。4結(jié)語(yǔ)上海軌道交通13號(hào)線世博園區(qū)專用交通聯(lián)絡(luò)線工程淡水路站馬當(dāng)路站區(qū)間隧道馬當(dāng)路站下行線盾構(gòu)出洞，針對(duì)地層情況，采用了局部?jī)鼋Y(jié)方式，形成“上小下大”的塔形凍結(jié)壁，達(dá)到了預(yù)