水平冻结法在城市危楼环境下盾构进出洞施工中应用

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1、水平冻结法在城市危楼环境下盾构进出洞施工中应用　　摘要：冻结法作为地基加固的一种措施，已被广泛应用于复杂地质条件下的市政隧道工程建设。本文结合无锡地铁隧道盾构进出洞在复杂地质条件和危险建筑物下的水平冻结加固施工，介绍水平冻结地基加固的施工背景、技术要点、施工方法、流程及在冻结施工前期的地层扰动处理、冻融后的地层融沉处理等，为同类工程施工提供参考。关键词：水平冻结城市危楼下盾构施工施工技术地层扰动及融沉处理中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况1.1工程简介无锡地铁1号线08标工程包含【

2、无锡火车站站～胜利门站】盾构区间和【胜利门站～三阳广场站】2个盾构区间，其中：【胜利门站～三阳广场站】盾构区间主要在中心老城区穿行，出胜利门站后下穿新雅都大酒店、中山北路改造5号房、侧穿中山北路4号房转向中山路，之后沿中山路一路直行向南进入位于市区的三阳广场站，区间隧道工程包括胜利门站进出洞地基加固，进出洞均采用水平冻结加固。1.2地质描述121.2.1地基土的构成与特征胜利门站南端头盾构隧道埋深7.4m,隧道上部地质情况从上到下依次为(1)1杂填土、(3)1粘土，隧道穿越地层为(3)2粉质粘土、(3

3、)3-1粉质粘土和(3)3粉土夹粉质粘土，隧道底部地层为(5)粉质粘土。1.2.2水平冻结周边施工环境胜利门站南端盾构进出洞加固区域右线上方现状为绿洲商场（地上3～8层，地下1层、柱下独立基础，框架结构、柱基与地下室底板同时浇筑，结构基础底与隧道结构顶垂直高差3.706m）、左线上方现状为新雅都大酒店（建于1993年，地上“4+1+1”共6层分三次加盖、无地下室、柱下独立基础、结构基础底与隧道结构顶垂直高差约4.21m）。图1-1新雅都大酒店实景图图1-2绿洲商场实景图2施工方案选取根据本工程地质特征

4、、盾构施工周边环境及其他施工条件，采用“工作井内水平钻孔冻结加固”的施工方案，即：在工作井内利用水平冻结加固地层，使盾构机外围及开洞口范围内土体冻结，形成强度高、封闭性好、圆柱加板块的冻结帷幕，保障盾构进洞的安全。同时为了减少冻结、盾构施工过程中产生的沉降对地表建筑物的影响问题，在洞圈上方布置了泄压孔和管棚桩。2.1盾构进（出）洞冻结加固技术要点12根据以往地铁隧道盾构进（出）洞工程水平冻结加固施工的经验，提出以下技术要点：㈠所有冻结孔、测温孔、泄压孔在施工时需要有可靠的孔口防喷装置（球阀及密封装置）

5、或者改进钻孔施工方式,确保施工安全及减少地层水土流失。㈡为保证盾构进（出）洞的安全、可靠，应预先开始冻结孔的施工及施工洞门的积极冻结。通过检测土体温度、计算土体的平均温度和冻结壁厚度等达到设计要求，再进行槽壁破除和盾构进洞施工。㈢利用泄压孔和管片上注浆孔进行后期融沉和跟踪注浆（进、出洞区域的管片可考虑增加注浆孔），减少融沉。㈣采用间歇式冻结方式控制冻胀融沉。2.2水平冻结的冻土墙形式根据盾构进出洞冻结的要求，采用从端头井的洞圈内、外布置水平冻结孔冻结土体，以使洞圈外侧及开洞口范围内土体冻结，形成强度高

6、、封闭性好、圆柱加板块的冻结帷幕（见图2-1）。图2-1水平地层加固冻土墙2.3冻结孔布置根据冻结帷幕设计，左右线冻结孔按冻结设计图布置，冻结孔数56个，实际孔位布置见下图。12图2-2冻结孔位实际布置图圆柱体冻结孔沿开洞口φ8.0m圆形布置。外圈孔开孔间距为0.78m，冻结孔数33个，并在外圈冻结孔上部布设10个泄压孔。板块冻结孔沿开洞口φ5.4m、φ2.7m圆形布置。其中中圈孔开孔间距为1.123m，冻结孔数为15个；内圈孔开孔间距为1.171m，冻结孔数为7个；开洞口中心布设1个冻结孔。表2-1

7、冻结孔布置参数表3冻结施工工艺3.1施工流程根据盾构进、出洞的工期安排，日常监测冻结数据分析冻结帷幕交圈、冻土与槽壁胶结情况，并理论计算冻结帷幕达到设计强度后；再施工探孔，根据探孔无泥、水流出时，证明达到设计冻结要求后，再破除槽壁，槽壁破除过程中土体继续加强冻结。水平地层冻结加固和盾构进、出洞的主要施工工艺及顺序见图3-1。图3-1水平地层加固和盾构进、出洞的主要施工工艺流程3.3冻结孔施工12冻结管选用ф89×8mm,20#低碳钢无缝钢管,丝扣连接,另加手工电弧焊焊接。本次冻结施工中的冻结管为避免盾

8、构推进区拔管断管现象，推进区内的冻结管由以往的1m、1.5m焊接而成改为一根冻结管由一整根钢管组成，即推进区冻结管设计长3.8m，冻结管打设时用加工成4.3m一根完成，大大减少了施工的焊缝，避免了由冻结管焊缝多引起的冻结断管、拔管断管的问题，增加了盾构进、出洞的安全性。3.3.2钻孔设备选型由于此次施工环境的风险性，施工时需要减少地层扰动，以控制地表及建筑物的沉降，这就需要在钻孔时减少甚至确保地层无泥水流出，所以和以往的钻孔设备不同，选用夯锤进行钻孔施工