一种盾构隧道端头联合加固结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种盾构隧道端头联合加固结构，联合加固结构的整体为矩形盒式结构，矩形盒式结构是由四面加固结构围设而成，其中靠近基坑的加固结构为冻土墙，其余三面的加固结构为水泥土连续墙。其方法为：步骤一、水泥土连续墙的施工：利用TRD工法采用三循环的方法施工等厚度水泥土连续墙；步骤二、垂直冻土墙的施工：首先进行冻结孔的钻孔施工，同时进行冻结站的安装施工，确定冻结满足洞门凿除条件后，开始破除洞口槽壁，盾构主机进出洞前强制解冻，待盾构主机进出洞完毕后拔出垂直冻结管，融沉注浆；有益效果：施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果突出，比传统的水泥土搅拌桩满堂加固节约造价，具有较大的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道端头联合加固结构
本技术涉及一种联合加固结构，特别涉及一种盾构隧道端头联合加固结构。
技术介绍
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下连续墙破除，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、盾构主机型与直径、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。在沿海软土地区，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。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。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决在盾构隧道端头地层为富含水砂层时如何选择地层加固方式的问题而提供的一种盾构隧道端头联合加固结构。本技术提供的盾构隧道端头联合加固结构的整体为矩形盒式结构，矩形盒式结构是由四面加固结构围设而成，其中靠近基坑的加固结构为冻土墙，其余三面的加固结构为水泥土连续墙。冻土墙中垂直冻结管的插入深度为下方不透水层中1-2m，垂直冻结管布设长度为盾构隧道两侧各3m，垂直冻结管直径为127mm或108mm或169mm；垂直冻结管布置1-3排，插花布置，垂直冻结管的间距为800mm，靠近工作井围护结构的垂直冻结管距离槽壁边300-400mm，垂直冻结管实施全长冻结，垂直冻结管的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，垂直冻结管的截面为圆形或“工字形”或“X形”或“T形”或“Y形”。水泥土连续墙的壁厚为600-850mm，插入深度为下方不透水层中1-2m，水泥土连续墙布设长度为盾构主机长度+(2-3)B的止水厚度，其中B为管片宽度。本技术提供的盾构隧道端头联合加固结构的施工方法，其方法如下所述：步骤一、水泥土连续墙的施工：利用TRD工法采用三循环的方法施工等厚度水泥土连续墙，具体施工工艺如下：(1)、测量放线：施工前，先根据设计图纸提供的坐标基准点，精确计算出水泥土连续墙中心线角点坐标，利用测量仪器进行放样，并进行坐标数据复核，同时做好护桩，并通知相关单位进行放线复核；(2)、开挖沟槽：水泥土连续墙中心线放样后，对施工场地进行铺设钢板进行加固处理，确保施工场地满足机械设备对地基承载力的要求，确保桩机的稳定性，用挖掘机沿水泥土连续墙中心线平行方向开挖工作沟槽，槽宽1.2m，沟槽深度1.0m；(3)、吊放预埋箱：用挖掘机开挖深度3m、长度2m、宽度1m的预埋穴，利用吊车并将预埋箱吊放入预埋穴内；(4)、桩机就位：由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机要平稳、平正；(5)、切割箱与主机连接：用指定的履带式吊车将切割箱逐段吊放入预埋穴，利用支撑台固定；TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱，TRD主机再返回预定施工位置进行切割箱自行打入挖掘工序；(6)、安装测斜仪：切割箱自行打入到设计深度后，安装测斜仪，通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪，能够进行墙体的垂直精度管理，确保1/250以内的精度；(7)、TRD工法成墙：测斜仪安装完毕后，TRD主机与切割箱连接，进行三工序等厚度水泥土连续墙施工，具体工序如下：工序1—先行挖掘：通过压浆泵注入挖掘液，切割箱向前推进，挖掘松动原土层、切割成槽一段行程；工序2—回撤挖掘：根据作业工效，一段行程的成槽完成后，切割箱再回撤至切割起始点；工序3—成墙搅拌：切割箱回撤至切割起始点后调换浆液，通过压浆泵注入固化液，切割箱向前推进并与挖掘液混合泥浆混合搅拌，形成等厚水泥土连续墙；(8)、泥浆测试：止水帷幕施工过程中对浆液及混合泥浆进行泥浆测试，包括挖掘液比重、挖掘液混合泥浆流动度，固化液比重以及固化液混合泥浆比重；(9)、置换土处理：将TRD工法施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放，集中处理；(10)、拔出切割箱：成墙搅拌结束后，在拟定切割箱起拔区域注入同配比的固化液，边起拔边注浆，确保对切割箱占据空洞进行密实填充和有效加固，结束直线段墙体施工；步骤二、垂直冻土墙的施工：冻结施工是在盾构主机掘进前，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，用于抵抗地压、水压，隔绝地下水，保证盾构主机进出洞的安全；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，盾构主机进出洞前强制解冻，同时将垂直冻结管拔出至盾构主机上部维持冻结，待盾构主机进出洞完毕后拔出垂直冻结管，融沉注浆，具体工艺如下：(一)、冻结设计：(1)、冻结壁厚度设计：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要大于1.6m；1)、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确定；2)、加固体尺寸：纵向长度：盾构主机长度+(2-3)B的止水厚度，其中B为管片宽度；横向宽度：盾构隧道两侧各3m；深度：实施全长冻结。(2)、冻结孔的布置：冻结孔布置1-3排，插花布置，孔间距为800mm，排间距为800mm，靠近工作井围护结构的垂直冻结孔距离槽壁边300-400mm；(3)、测温孔布置：根据钻孔的偏斜情况对测温孔的位置进行调整，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；(二)、制冷系统设计：(1)、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～-30℃，回路盐水温度为-25～-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；(2)、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；(3)、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；(4)、盐水系统：1)、盐水干管、集配液圈选型：φ159×5mm焊管加工制作；2)、80％晶体氯化钙用量：根据实际情况供应；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；(5)、清水系统：1)、清水管选型：φ133×4.5mm焊管加工制作；2)、选用8m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构隧道端头联合加固结构，其特征在于：加固结构的整体为矩形盒式结构，矩形盒式结构是由四面加固结构围设而成，其中靠近基坑的加固结构为冻土墙，其余三面的加固结构为水泥土连续墙。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道端头联合加固结构，其特征在于：加固结构的整体为矩形盒式结构，矩形盒式结构是由四面加固结构围设而成，其中靠近基坑的加固结构为冻土墙，其余三面的加固结构为水泥土连续墙。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道端头联合加固结构，其特征在于：所述的冻土墙中垂直冻结管的插入深度为下方不透水层中1-2m，垂直冻结管布设长度为盾构隧道两侧各3m，垂直冻结管直径为127mm或108mm或169mm；垂直冻结管布置1-3排，插花布置，垂直冻结管的间距为800mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，潘玉涛，胡俊，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：新型
国别省市：海南,46