【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地铁隧道联络通道扩挖施工的，尤其涉及一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法。
技术介绍
1、地铁隧道联络通道是地铁隧道之间的横向连接道，用于解决已有隧道的对接问题，或供紧急情况乘客转移使用，一般位于区间隧道中部或线路最低处，常处于复杂的环境和水文地质条件中，多与集、排水泵站合并建设，担负集、排水、防火等作用。修建联络通道时需要对地层进行加固，常用加固方法有注浆法、管棚法和冻结法等。
2、我国大多数城市处于复杂的环境和富水软弱地层中，注浆法和管棚法的适用性较弱，存在各自的局限性。传统的通过盾构注浆加固后扩挖联络通道的方法，受地层和岩性限制大，注浆压力和注浆走向难控制，注浆后地层强度均匀性度难保证，给联络通道的扩挖施工安全性带来极大威胁。管棚法对施工空间和地质条件有一定的要求，施工过程中容易与地下工程设施，如管线、电缆等发生冲突，且施工时间较长。而人工地层冻结法(简称冻结法)以其封水性好﹑加固土体强度高、适应性强、安全性好等优势在复杂富水地层中得到较多的应用。
3、冻结法将天然土通过人工制冷技术变成冻土，使软弱土体的强度和稳定性提高，最终形成一个封闭的冻结帷幕。这个冻结帷幕不仅隔绝了地下水与地下工程的联系，还为地下工程施工提供冻结帷幕支护。冻结法施工不仅适应性强，而且绿色施工无污染，能有效隔绝地下水。因此，在使用冻结法施工隧道联络通道时，如何施工形成符合设计要求的隧道联络通道是需要重点解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问
2、为解决上述问题，本专利技术所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，包括以下步骤：
3、s1:施工前准备；
4、s2:确定冻结设计参数，计算冻结帷幕的厚度；
5、s3:计算制冷冻结系统设计需冷量，以便选择合适的冷冻机、清水泵和盐水泵；
6、s4:采用双圈式方式布设内圈冻结孔和外圈冻结孔，对应打入内圈冻结管和外圈冻结管，且相邻的内圈冻结管和外圈冻结管之间设置一段长度为1.5m的搭接重叠区域，并使冻结管在联络通道中部形成交叉结构；在左线隧道和右线隧道的结构面布设测温孔，对应打入测温管；在冻结帷幕内非冻结区位置的两侧布设泄压孔，对应打入泄压管；
7、s5:将冷水箱、冷却水塔、清水泵、清水管、盐水泵、盐水管、盐水箱及冷冻机组装成制冷冻结系统；盐水管外部布设双层保温棉；
8、s6:调试、运行制冷冻结系统；
9、s7:进入积极冻结阶段；
10、s8:开挖判定，进入维护冻结阶段；
11、s9:联络通道开挖与初期支护施工；
12、s10:防水层及二次衬砌结构施工；
13、s11:填充注浆；
14、s12:融沉注浆；
15、s13:封孔；
16、s14:撤场；
17、s15:施工全程监测。
18、所述步骤s2中冻结帷幕的厚度按下式计算：
19、b＝max(b1,b2,b3)
20、当冻结壁为直墙壁时，
21、当冻结壁为拱墙壁时，
22、式中：b为冻结帷幕的设计厚度；b1、b2、b3为冻结壁满足抗压、弯拉、抗剪强度要求的最小壁厚；[σ1]、[σ3]、[τ]分别为冻结壁截面上的抗压、弯拉、抗剪强度；k1、k2、k3分别为抗压、弯拉、抗剪强度要求的安全系数；m、n、p分别为冻结壁弯矩、轴力、剪力。
23、所述步骤s3中制冷冻结系统设计需冷量q按下式计算：
24、q＝1.3πdhk
25、式中：取冷量损耗系数为1.3；d为内圈冻结管和外圈冻结管的直径；h为内圈冻结管和外圈冻结管的总长度；k为内圈冻结管和外圈冻结管的散热系数。
26、所述步骤s4中内圈冻结孔布置在联络通道的开挖侧，外圈冻结孔分别呈上仰和下俯布置在联络通道的开挖侧。
27、所述步骤s4中内圈冻结孔和外圈冻结孔的开孔位置误差不大于50mm，最大允许偏斜150mm；相邻的两个内圈冻结孔成孔最大间距不超过1.70m，相邻的两个外圈冻结孔成孔最大间距不超过1.60m。
28、所述步骤s4中左线隧道和右线隧道每侧结构面上的测温孔数量不少于4个；每个测温孔内设有温度传感器。
29、所述步骤s4中泄压孔在土体段管壁上钻若干孔，呈梅花状分布；两侧的泄压孔数量不少于4个；每个泄压孔内设有压力传感器。
30、所述步骤s5中联络通道旁的左线隧道和右线隧道内分别布设一套制冷冻结系统。
31、所述s7中积极冻结阶段的盐水温度为-28℃～-30℃；积极冻结时间按下式计算：
32、ttotal＝t1+t2；
33、
34、
35、
36、式中：t1为所述冻结帷幕交圈时间；t2为单排管交圈后形成设计冻结帷幕厚度所需时间；r为冻土柱半径；kf为冻土的导热系数；ts为内圈冻结管和外圈冻结管内盐水温度；tf为土体冻结温度；r0为内圈冻结管和外圈冻结管的半径；cf为冻土比热容；cu为未冻土比热容；ρu为未冻土密度，kg/m3；ρf为冻土密度，kg/m3；tg为原始地温；l为相变潜热；α1和α2为冻结影响系数；z为冻土墙朝外发展厚度；为冻结帷幕平均温度；s为冻土柱间距；e为冻土壁厚度。
37、所述步骤s7中积极冻结过程中需根据实测温度资料判断所述冻结帷幕是否交圈和是否达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与左线隧道和右线隧道的胶结情况；测温孔中监测的温度曲线趋于直线时判断为所述冻结帷幕交圈；泄压孔中监测的地层冻胀压力增大判断为所述冻结帷幕交圈；同时需实时监测左线隧道和右线隧道的盾构管片冻胀、收敛变形。
38、所述步骤s15中施工全程监测分为内圈冻结孔和外圈冻结孔的施工监测、制冷冻结系统监测、冻结帷幕监测、周围环境及左线隧道和右线隧道的土体变形监测；
39、内圈冻结孔和外圈冻结孔的施工监测内容为：内圈冻结孔和外圈冻结孔的钻孔长度、内圈冻结管和外圈冻结管的铺设长度、内圈冻结管和外圈冻结管的偏斜、冻结器密封性能、供液管铺设长度；
40、制冷冻结系统监测内容为：冻结器去回路盐水温度、冷却循环水进出水温度、盐水泵工作压力、冷冻机吸排气温度、冷冻机吸排气压力、制冷系统冷凝压力、制冷系统汽化压力；
41、冻结帷幕监测内容为：冻结帷幕温度场、开挖后冻结帷幕表面温度、开挖后冻结帷幕暴露时间及冻结帷幕表面位移；
42、周围环境及左线隧道和右线隧道的土体变形监测内容为：左线隧道和右线隧道的变形以及地面管线沉降。
43、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
44、1、本专利技术预先采用冻结法对盾构扩挖地段进行冻结，在土体强度和防水性得到大幅提升的前提下扩挖联络通道，扩挖后修筑本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S2中冻结帷幕(17)的厚度按下式计算：
3.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S3中制冷冻结系统设计需冷量Q按下式计算：
4.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S4中内圈冻结孔(8)布置在联络通道(3)的开挖侧，外圈冻结孔(9)分别呈上仰和下俯布置在联络通道(3)的开挖侧。
5.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S4中内圈冻结孔(8)和外圈冻结孔(9)的开孔位置误差不大于50mm，最大允许偏斜150mm；相邻的两个内圈冻结孔(8)成孔最大间距不超过1.70m，相邻的两个外圈冻结孔(9)成孔最大间距不超过1.60m。
6.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S4中左线隧道(1
7.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S4中泄压孔(12)在土体段管壁上钻若干孔，呈梅花状分布；两侧的泄压孔(12)数量不少于4个；每个泄压孔(12)内设有压力传感器。
8.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S5中联络通道(3)旁的左线隧道(1)和右线隧道(7)内分别布设一套制冷冻结系统。
9.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述S7中积极冻结阶段的盐水温度为-28℃～-30℃；积极冻结时间按下式计算：
10.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S7中积极冻结过程中需根据实测温度资料判断所述冻结帷幕(17)是否交圈和是否达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕(17)与左线隧道(1)和右线隧道(7)的胶结情况；测温孔(10)中监测的温度曲线趋于直线时判断为所述冻结帷幕(17)交圈；泄压孔(12)中监测的地层冻胀压力增大判断为所述冻结帷幕(17)交圈；同时需实时监测左线隧道(1)和右线隧道(7)的盾构管片(2)冻胀、收敛变形。
11.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤S15中施工全程监测分为内圈冻结孔(8)和外圈冻结孔(9)的施工监测、制冷冻结系统监测、冻结帷幕(17)监测、周围环境及左线隧道(1)和右线隧道(7)的土体变形监测；
...【技术特征摘要】
1.一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤s2中冻结帷幕(17)的厚度按下式计算：
3.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤s3中制冷冻结系统设计需冷量q按下式计算：
4.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤s4中内圈冻结孔(8)布置在联络通道(3)的开挖侧，外圈冻结孔(9)分别呈上仰和下俯布置在联络通道(3)的开挖侧。
5.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤s4中内圈冻结孔(8)和外圈冻结孔(9)的开孔位置误差不大于50mm，最大允许偏斜150mm；相邻的两个内圈冻结孔(8)成孔最大间距不超过1.70m，相邻的两个外圈冻结孔(9)成孔最大间距不超过1.60m。
6.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤s4中左线隧道(1)和右线隧道(7)每侧结构面上的测温孔(10)数量不少于4个；每个测温孔(10)内设有温度传感器。
7.如权利要求1所述的一种基于冻结法的地铁隧道联络通道扩挖施工方法，其特征在于：所述步骤s4中泄压孔(12)在...
【专利技术属性】
技术研发人员：农兴中，阮艳妹，罗旭，翟利华，林珊，梁粤华，徐文田，卢晓智，裴行凯，卢小莉，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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