微承压水地层盾构接收洞门水平冻结加固技术研究

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1、微承压水地层盾构接收洞门水平冻结加固技术研究：盾构在微承压水地层到达，风险较高，当地面加固施工条件受到周边环境限制而无法施作时，为保证盾构接收安全，采用接收井内洞门水平冻结加固。　　关键词：盾构，微承压水，洞门加固，水平冻结　　Abstract:shieldinmicroconfinedationarrived,theriskishigher,thelocalsurfacestrengtheningconstructionconditionsofthesurroundingenvironmentandcan'tberestrictedbyapplied,toensurethesafetyof

2、shieldreceive,thereceivinginent.　　Keyent,levelfreezing　　　　　　：TU472.9：A：　　　　1引言　　水泥系加固、拉森钢板桩、冻结法等工艺是盾构接收洞门的常用加固方式，其中以搅拌桩配合旋喷桩为代表的水泥系加固工艺，因其成本低、周期短、可以预先加固等优点而被广泛使用。随着城市建设发展，盾构到达洞门加固施工受到周边环境条件限制越来越多，地面加固无法施作而被迫改为接收井内洞门加固；当接收洞门处于微承压水地层时，为避免钻孔及压浆时产生流砂管涌等险情，常放弃水平旋喷加固而采用水平冻结加固。本文结合上海地铁11号线某标段工程，对微承压水地层盾构接

3、收洞门水平冻结加固工艺进行了相关研究。　　　　2工程概况　　上海地铁11号线某标段区间盾构接收　　井北侧紧邻上海中环高架，接收洞门位于高　　架南侧绿化带及部分机动车道下部，地下管线　　众多，平面示意图如图1，剖面图如图2。　　盾构接收段地面标高为4.500m，上行线洞门中心标高为-10.444m、下行线为-10.442；主要地层有④淤泥质粘土层、⑤1-1粘土层，均为　　软土层；下卧⑤2层灰色砂质粉土层，为微承　　压水层，其顶板距离洞圈底部距离为2.95m，　　容易造成涌水、涌砂现象，为本次盾构接收　　的最不利地层。考虑环境、场地条件的限制，　　各种地面加固方式无法施作，转为接收井内洞门加固，

4、由于盾构到达段下卧⑤2微承压水层，为降低风险，放弃水平旋喷加固而采用洞门水平冻结加固。　　　　3水平冻结加固简介　　3.1水平冻结加固工艺流程　　采用水平冻结法加固洞门时，伴随盾构接收，其完整流程如图3所示：　　　　　　3.2水平冻结布孔　　以该标段上行线洞门加固为例，冻结孔和测温孔布置见下图4所示，外圈共计30个冻结孔，冻结孔深度为7.6m，有效深度为6m；中圈和内圈共计24个冻结孔，冻结孔深度为4.5m，有效深度为3.5m，共布置5个测温孔。　　　　　　3.3积极冻结及温降监测　　采用自来水CaCl2的混合液作为低温循环液体，冻结孔布孔可与冻结设备布设平行施工，二者就位后开始进行40天积

5、极冻结。积极冻结全过程中，通过测量洞圈测温孔与预设零点（冰水混合物）的电位差，计算每天各冻结圈的温降情况。　　3.4冻结效果验算　　（1）外圈冻土帷幕厚度　　人工冻土帷幕的温度发展可以简化为稳态温度场，可以由测温孔的温度来推算冻土帷幕的厚度：　　　　　　　　式中：T—冻土温度；T1—冻结管内冷媒剂（盐水）温度；　　r—冻结柱内任意点至冻结管中心距离；　　r1—冻结管外半径；r2—冻土圆柱的外半径。　　计算得外圈冻土帷幕的厚度平均值大于设计值1.8m，满足设计要求。　　（2）洞圈内部冻土帷幕厚度　　根据洞圈内部测温孔T1、T2、T3的实测温度，所有测点温度值均已降至零度以下（如图5），洞圈前端

6、土体已经冻实，连接成板块。　　　　　　　　图5T1、T2、T3测温孔温降曲线　　（3）图解法计算平均温度　　　　　　　　计算平均温度：积分面积为70179，则平均温度t=70179/4470=-15.7℃　　（4）盾构接收条件确认　　最终确定：内圈冻土帷幕厚度大于设计冻土帷幕厚度3.5m；外圈冻土帷幕厚度大于设计冻土帷幕厚度1.8m；平均温度为-15.7℃小于设计冻结帷幕平均温度-10℃，均满足盾构接受要求条件。　　3.5冻结管拔出　　在盐水箱中安装总功率为80～100k。　　3.6融沉注浆　　利用盾构隧道管片上的预留注浆孔作为融沉注浆孔，注浆顺序由下至上；采用水泥和水玻璃组合的双液浆为主，

7、单液水泥浆为辅，以少量、多次、均匀为原则，注浆压力不大于0.5Mpa，注浆范围为整个冻结区域。融沉注浆需与隧道变形监测同时进行，通过监测数据及时调整注浆参数，确保工程安全。　　4结语　　（1）水平冻结加固的关键在于设备的连续运转以及准确的温降测定；　　（2）水平冻结加固弊端之一是加固区冻土的低温对盾构设备构成考验；　　（3）冻结法本身确保了洞门土体稳定，却同时增大了盾构掘进阻力，延长盾构接收时间，同样会增大风