盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构制造技术

本新型公开了一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，包括在工作井中沿洞门外围水平平行均布设置的若干水平冻结管，在靠近水平冻结管两端处分别设置有通过地面垂直打入的垂直冻结管，水平冻结管和垂直冻结管通入循环低温冷媒介质后，工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的箱型冻土帷幕，共同形成一个整体的密闭容器；密闭容器的纵向长度比盾构机长度长，密闭容器的横截面尺寸比盾构机横截面大。盾构在整个进出洞过程中始终处于内外土压平衡的状态，保证水土不会流失，最大限度地减少盾构进出洞过程中对周边环境的影响。本实用新型专利技术具有施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果特别是止水效果好且安全可靠等突出优点。

【技术实现步骤摘要】

本新型涉及一种土建技术，尤其是一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构。
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，一般采用的施工方法是先完成盾构井主体结构，再对盾构隧道端头土体进行改良加固，然后凿除洞门处钢筋混凝土围护结构，并割除所有钢筋，进而完成盾构机始发或到达。其中，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，以满足强度和抗渗性的要求，如何选择合理的盾构隧道端头加固处理方案，或者是选择合理的盾构进出洞施工方法，是目前需要解决的关键技术问题。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
本新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，该加固结构适用于软土地区富含水砂层端头的地层加固，可有效解决该地区常规加固方式加固效果不佳的问题，保证盾构机顺利进出洞。为实现上述目的，本新型采用下述技术方案：一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，包括在工作井中沿洞门外围水平平行均布设置的若干水平冻结管，在靠近水平冻结管两端处分别设置有通过地面垂直打入的垂直冻结管，水平冻结管和垂直冻结管通入循环低温冷媒介质后，工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的箱型冻土帷幕，共同形成一个整体的密闭容器；密闭容器的纵向长度比盾构机长度长，密闭容器的横截面尺寸比盾构机横截面大。所述密闭容器中为端头土体。所述垂直冻结管有平行的两组，其中一组从地面上靠近围护结构位置插入到水平冻结管周围，另一组从地面上离围护结构距离为盾构主机长度+(2～3)B的止水厚度的位置插入到水平冻结管周围，其中B为盾构隧道管片宽度。每一组垂直冻结管均布置有一排或两排平行的垂直冻结管。所述密闭容器的横截面为矩形或圆形。当密闭容器的横截面为圆形时，在工作井中洞门周圈布设一圈水平冻结管。当密闭容器的横截面为矩形时，若干水平冻结管在工作井中洞门四周布设成“口”字形。所述垂直冻结管直径为127mm，水平冻结管直径为108mm。所述垂直及水平冻结管的材质均为无缝低碳钢管、PVC、PPR、ABS或PE塑料管；当循环低温冷媒介质采用液氮冻结时，垂直及水平冻结管采用塑料管。所述垂直及水平冻结管的截面为圆形、工字形、X形、T形或Y形。本技术是一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，其通过在地面打入垂直冻结管和在工作井中打入水平冻结管，循环低温冷媒介质从而在盾构隧道端头形成箱型冻结壁加固结构。该箱型冻结壁加固结构横截面可以为矩形或圆形，尺寸比盾构机横截面略大，该箱型冻结壁加固结构的纵向长度比盾构机长度略长。整个箱型冻结壁加固结构为一个整体的密闭容器，在其中为端头土体。盾构在整个进出洞过程中始终处于内外土压平衡的状态，保证水土不会流失，最大限度地减少盾构进出洞过程中对周边环境的影响。本技术具有施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果特别是止水效果好且安全可靠等突出优点，具有较大的推广应用价值。冻结施工是在盾构掘进前，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箱型冻土帷幕，用于抵抗地压、水压，隔绝地下水，盾构机在整个进出洞过程中始终处于内外土压平衡的状态。该加固结构适用于软土地区富含水砂层端头的地层加固，可有效解决该地区常规加固方式加固效果不佳的问题，保证盾构机顺利进出洞。附图说明图1是本技术纵向剖面图；图2是本技术实施例1横向剖面图；图3是本技术实施例2横向剖面图；图4是本技术平面图；图5是冻结施工工艺流程图；图6是钻孔施工流程图；图7是冻结施工流程图；图8是探孔布置图；其中，1.垂直冻结管，2.围护结构，3.内衬，4.工作井，5.盾构机，6.水平冻结管，7.箱型冻结帷幕，8.洞门，9.探孔，10.地面。具体实施方式下面结合附图和实施例对本新型进一步说明。实施例1：如图1、图2、图4所示，盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，包括在工作井4中沿洞门8外围水平平行均布设置的若干水平冻结管6，在靠近水平冻结管6两端处分别设置有通过地面10垂直打入的垂直冻结管1，水平冻结管6和垂直冻结管1通入循环低温冷媒介质后，工作井4端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的箱型冻土帷幕7，共同形成一个整体的密闭容器；密闭容器中为端头土体；密闭容器的纵向长度比盾构机5长度长，密闭容器的横截面尺寸比盾构机5横截面大。垂直冻结管1有平行的两组，其中一组从地面10上靠近围护结构2位置插入到水平冻结管6周围，另一组从地面10上离围护结构2距离为盾构主机5长度+(2～3)B的止水厚度的位置插入到水平冻结管1周围，其中B为盾构隧道管片宽度。围护结构2内部设置有内衬3，如图4所示。每一组垂直冻结管1均布置有一排或两排平行的垂直冻结管1。如图2所示，密闭容器的横截面为圆形，在工作井4中洞门8周圈布设一圈水平冻结管6。垂直冻结管1直径为127mm，水平冻结管6直径为108mm。垂直及水平冻结管1、6的材质均为无缝低碳钢管、PVC、PPR、ABS或PE塑料管；当循环低温冷媒介质采用液氮冻结时，垂直及水平冻结管1、6采用塑料管。垂直及水平冻结管1、6的截面为圆形、工字形、X形、T形或Y形。实施例2：如图1、图3、图4所示，盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，包括在工作井4中沿洞门8外围水平平行均布设置的若干水平冻结管6，在靠近水平冻结管6两端处分别设置有通过地面10垂直打入的垂直冻结管1，水平冻结管6和垂直冻结管1通入循环低温冷媒介质后，工作井4端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的箱型冻土帷幕7，共同形成一个整体的密闭容器；密闭容器中为端头土体；密闭容器的纵向长度比盾构机5长度长，密闭容器的横截面尺寸比盾构机5横截面大。垂直冻结管1有平行的两组，其中一组从地面10上靠近围护结构2位置插入到水平冻结管6周围，另一组从地面10上离围护结构2距离为盾构主机5长度+(2～3)B的止水厚度的位置插入到水平冻结管1周围，其中B为盾构隧道管片宽度。围护结构2内部设置有内衬3，如图4所示。每一组垂直冻结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，其特征是，包括在工作井中沿洞门外围水平平行均布设置的若干水平冻结管，在靠近水平冻结管两端处分别设置有通过地面垂直打入的垂直冻结管，水平冻结管和垂直冻结管通入循环低温冷媒介质后，工作井端头区域内的含水地层冻结成一个封闭不透水的箱型冻土帷幕，共同形成一个整体的密闭容器；密闭容器的纵向长度比盾构机长度长，密闭容器的横截面尺寸比盾构机横截面大。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，其特征是，包括在工作井中沿洞门外围水
平平行均布设置的若干水平冻结管，在靠近水平冻结管两端处分别设置有通过地面垂直打
入的垂直冻结管，水平冻结管和垂直冻结管通入循环低温冷媒介质后，工作井端头区域内
的含水地层冻结成一个封闭不透水的箱型冻土帷幕，共同形成一个整体的密闭容器；密闭
容器的纵向长度比盾构机长度长，密闭容器的横截面尺寸比盾构机横截面大。
2.如权利要求1所述的盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，其特征是，所述密闭容器
中为端头土体。
3.如权利要求1所述的盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，其特征是，所述垂直冻结
管有平行的两组，其中一组从地面上靠近围护结构位置插入到水平冻结管周围，另一组从
地面上离围护结构距离为盾构主机长度+(2～3)B的止水厚度的位置插入到水平冻结管周
围，其中B为盾构隧道管片宽度。
4.如权利要求3所述的盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，其特征是，每一组垂直冻
结管均布置有一排或两排平行的垂直冻结...

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