管幕冻结法支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种管幕冻结法支护结构及其施工方法，其包括多个管幕钢管和冻结管，且多个管幕钢管呈矩形或环形布设；冻结管设于相邻管幕钢管之间，且在相邻管幕钢管之间由冻结管形成冻土帷幕；多个管幕钢管内均填充混凝土，或在相隔的管幕钢管内填充混凝土。施工时先构筑工作井和接收井，而后进行钢管顶进、冻结管布设、钢管填充和冻结管的积极冻结，最后在支护结构内边开挖边支撑，最终构筑完整内部结构后拆除支护结构。本发明专利技术将管幕钢管支护形式与冻土帷幕支护形式进行组合，形成大刚度水密性管幕冻结法支护结构，大量减少管幕钢管的数量，由冻土帷幕代替管幕钢管的支护，有效节省工期与成本的同时，也大大提高支护结构的刚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管幕施工工程，尤其是一种。
技术介绍
地下连接通道建设时，通常采用的方式是:将顶进的管幕钢管采用管外锁扣连接，管幕形成后在锁口处注入止水剂或者砂浆，形成密封的止水管幕；然后在管幕支护结构的保护下，对管幕内土体加固处理后，边开挖边支撑，直至管幕段开挖贯通，再浇筑结构体。这种管幕法的缺陷是:当管幕顶进距离较长时，钢管在顶进过程中不可避免发生旋转，锁扣较易发生断裂，造成止水失败；同时，管外锁扣对管间土体有一定扰动，也不利于管外保压减阻泥浆的洞门封堵。为此，业内技术人员在改进管幕法问题上作出了很多努力，例如CN104088652A，公开了一种管幕间水平动态控制性冻结止水法，其步骤是:在顶管内设置测温管；在顶管内铺设控制性冻结管路系统；连接控制性冻结管路与冻结设备；对顶管间土体进行控制性冻结操作，在顶管间形成止水的冻结帷幕；顶管间无止水要求后，土体解冻并进行融沉跟踪注浆处理。该管幕冻结止水法，虽取消了锁扣结构形式带来的缺陷，但既需要对顶管侧壁钻孔放置测温管，又需要将顶管内的冻结管定位，而且通过冻结管路系统进行冻结操作时，冻结温度通过顶管扩散到顶管外形成冻土，这样不仅工期十分繁冗漫长，施工成本相当高而且支护结构的刚度较低。
技术实现思路
设计目的:避免
技术介绍
中的不足之处，设计一种提高刚度，缩短工期且降低成本的。设计方案:为了实现上述设计目的。1、将冻结管设于相邻的管幕钢管之间，是本专利技术的第一个技术特征。这样设计的目的是，构筑工作井和接收井后，将管幕钢管顶进并呈环形或矩形布设，在相邻管幕钢管之间设置冻结管，改变了传统冻结法防护结构中将冻结管设置在管幕钢管中的结构方式，省略了冻结管在管幕钢管中的定位工序，简化了施工工程，缩短工期且降低成本。2、在相邻管幕钢管之间由冻结管形成冻土帷幕，是本专利技术的第二个技术特征。这样设计的目的是，利用冻结设备和冻结系统对冻结管外周的土壤进行积极冻结，使得冻结管外周土壤冻结形成冻土，这样，相邻管幕钢管之间就形成了冻土帷幕，即将管幕钢管支护形式与冻土帷幕支护形式进行组合，形成大刚度水密性管幕冻结法支护结构，可以有效控制地下水的流失，保证施工及运营安全，既大大地提高了支护结构的刚度，也减少了管幕钢管的使用数量，有效节约了成本；另一方面，由于冻结管设置在相邻管幕钢管之间进行冻结，即冻结管设置在管幕钢管外侧进行冻结，减少了管幕钢管对冻结管的传导，提高冻结效率。3、多个管幕钢管内均填充混凝土或在相隔的管幕钢管内填充混凝土，是本专利技术的第三个技术特征。这样设计的目的是，在进行积极冻结之间，对管幕钢管进行填充，可以根据不同工况需求选择在相隔的管幕钢管内填充混凝土，还是为了加强支护结构承重力和刚度而在所有管幕钢管内均填充混凝土，适用范围广，特别适合作为饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑施工时的支护结构。技术方案1:一种管幕冻结法支护结构，其包括多个管幕钢管和冻结管，且多个管幕钢管呈矩形或环形布设；冻结管设于相邻管幕钢管之间，且在相邻管幕钢管之间由冻结管形成冻土帷幕；多个管幕钢管内均填充混凝土，或在相隔的管幕钢管内填充混凝土。优选的，相邻管幕钢管之间的冻结管可以布设一个或两个。优选的，管幕钢管的直径为0.3m?2m。技术方案2:—种技术方案I所述管幕冻结法支护结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤:(I)构筑工作井和接收井；(2)根据工程情况选择直径适当的管幕钢管，采用顶管法将钢管呈环形或矩形布设顶进，钢管的顶进顺序采用以横断面中轴线为基准由下往上对称进行；(3)在相邻钢管间布设冻结管，冻结管的数量根据钢管间距而定；(4)在相隔的钢管内，或者在所有钢管内填充混凝土；(5)对冻结管进行积极冻结，在相邻钢管之间形成冻土帷幕；(6)在管幕冻结法支护结构内进行开挖，边开挖边支撑；(7)逐段构筑内部结构，并逐步拆除管幕冻结法支护结构内支撑，最终形成完整的地下结构。优选的，管幕钢管顶进前先对洞口处土体按设计要求进行加固；然后采用专用工具头辅助钢管穿墙，工具头穿墙时要带一个向上的初始角，同时在穿墙钢管下部要有支托；所述初始角为5°。优选的，钢管填充完成后用锤击和超声波检测砼密实程度及与钢管之间是否密贴。优选的，冻结前首先要进行冻结试运转，试运转过程中，要定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数；冻结试运转正常后，再进行积极冻结。本专利技术与
技术介绍
相比，一是改变了传统冻结法防护结构中将冻结管设置在管幕钢管中的结构方式，省略了冻结管在管幕钢管中的定位工序，简化了施工工程，缩短工期的同时也降低成本；二是将管幕钢管支护形式与冻土帷幕支护形式进行组合，形成大刚度水密性管幕冻结法支护结构，可以有效控制地下水的流失，保证施工及运营安全，既大大地提高了支护结构的刚度，也减少了管幕钢管的使用数量，有效节约了成本；三是由于冻结管设置在相邻管幕钢管之间进行冻结，即冻结管设置在管幕钢管外侧进行冻结，减少了管幕钢管对冻结管的传导，提高冻结效率；四是适用范围广，特别适合作为饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑施工时的支护结构。【附图说明】下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明。附图1为本专利技术管幕冻结法支护结构的截面结构示意图。附图1-1为本专利技术管幕冻结法支护结构的第二种结构的结构示意图。附图1-2为本专利技术管幕冻结法支护结构的第三种结构的结构示意图。附图1-3为本专利技术管幕冻结法支护结构的第四种结构的结构示意图。附图2为本专利技术管幕冻结法支护结构施工方法的工艺流程图。附图2-1为管幕钢管顶进工艺施工流程图。附图2-2为冻结工艺施工流程图。【具体实施方式】下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1:参照附图1。一种管幕冻结法支护结构，其包括多个管幕钢管2 (又称顶管)和冻结管3 ;管幕钢管2的直径为0.3m?2m，且多个管幕钢管2呈矩形或环形布设；冻结管3设于相邻管幕钢管2之间，且在相邻管幕钢管2之间由冻结管3形成冻土帷幕4，即冻结管3实施积极冻结后，在冻结管3外围的管幕钢管2之间的原土壤I形成冻土 4 ;在相隔的管幕钢管2内填充混凝土5，即管幕钢管2间隔填充混凝土5 ;所述管幕钢管2内也可注浆来代替混凝土。本专利技术的管幕冻结法支护结构主要由多个管幕钢管2、钢管2之间冻结管3形成的多个冻土帷幕4这两个部分组成；管幕钢管2与冻结管3交替布置，钢管2与冻土帷幕4 一起组合形成大刚度的共同支护受力体系；本专利技术将管幕钢管支护形式与冻土帷幕支护形式进行组合，形成大刚度水密性管幕冻结法支护结构，可以有效控制地下水的流失，保证施工及运营安全，特别适合作为饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑施工时的支护结构。上述管幕钢管2的直径也可以采用2m以上，这样大直径钢管形成了大刚度临时支护结构，可以减少开挖时引起的地表变形，避免对周边建筑物产生影响，对于浅埋大断面软土、建筑物密集、环境保护要求高的工程，具有无可比拟的优点。参照附图1-1。上述多个管幕钢管2内，也可均填充混凝土 5，进一步提高支护结构的承受力。参照附图1-2、1_3。上述管幕冻结法支护结构中，也可在相邻管幕钢管2之间设置两个冻结管3 (也可设置两个以上冻结管)，扩大冻土帷幕4的冻土范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管幕冻结法支护结构，包括多个管幕钢管(2)和冻结管(3)，且多个管幕钢管(2)呈矩形或环形布设，其特征是：冻结管(3)设于相邻管幕钢管(2)之间，且在相邻管幕钢管(2)之间由冻结管(3)形成冻土帷幕(4)；多个管幕钢管(2)内均填充混凝土(5)，或在相隔的管幕钢管(2)内填充混凝土(5)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊，张皖湘，汪磊，陈孟春，冯松涛，郑伟，
申请(专利权)人：中铁时代建筑设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34