用注浆冻结管加固冻结联络通道抑制冻胀融沉的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用注浆冻结管加固冻结联络通道抑制冻胀融沉的施工方法。本工法通过将冻结管兼做注浆管，在土体内掺入一定量的水泥浆从而改善土体的物理力学性质，可以抑制联络通道冻结加固时冻胀融沉对周围地层及建(构)筑物的影响。
【背景技术】
[0002]宁波、上海、南京等近江、海地区存在大范围软弱土层，土质强度较低，含水量较高。在地下工程施工过程中，需要顾及塌陷、涌水等多方面的问题，其中联络通道的加固工作是关键。人工冻结法和水泥土加固法在工程中都很常用，各有利弊。
[0003]冻结法利用人工冻结制冷技术，使地层中的水结成冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌施工。它具有能在极其复杂的工程地质和水文地质条件下形成冻土墙、不受支护范围和支护深度的限制、具有严格的防水性和无污染性等优点。
[0004]但人工冻结法施工后，使周围地层产生冻胀、融沉现象，对周围环境来说，使得土的工程性质和相邻建筑物受到不良影响，如造成地基失稳，使邻近建筑物产生倾斜、裂缝、严重时会导致建筑物坍塌等事故，或使地下管线发生破坏等不良后果。
[0005]联络通道冻结施工结束后，一般采用解冻期跟踪注浆充填土体的方式来控制地层沉降，注浆部位的选定大多依靠工程经验，注浆量仅仅依据每日地面沉降监测，工程的可控性较差，难于完全控制软土地层的工后融沉；由于融沉影响周期较长，前期注浆的不到位往往导致地铁运营期间，上下行线产生不均匀沉降，造成严重的安全隐患。
[0006]目前在土中形成水泥土固结体的方式使用注浆法、深层搅拌粧以及高压旋喷法。本工法采用其中的注浆法。
[0007]注浆法是将胶结材料配制成浆液并注入松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带使其固化的施工方法。浆液凝结硬化后，起到胶结、堵塞作用，使地层稳固并隔断水源，以保证顺利施工。
[0008]实际地下工程中，为提高地基加固的有效性，有时综合人工冻结法和水泥土加固法同时进行。如地铁隧道开挖过程中，盾构端头始发与接收、联络通道的施工往往因水泥土加固失效出现问题，这时可再采取冻结法进行一次补充加固；或在遇到风险较大、地层情况复杂或周围建(构)筑物要求沉降很小时，先用水泥土加固法进行地基处理，之后在已形成的水泥土基础上再进行人工冻结法施工。
【发明内容】
[0009]同时使用人工冻结法和水泥土加固法进行地基加强有不可忽视的优点:水泥土提高了地基的物理力学性质，在此基础上进行人工冻结法施工时，产生的冻融破坏被抑制等。避免了后期因条件不允许导致注浆不到位、不及时，引起软土地层联通道与隧道结构在运营期间产生不均匀沉降，开裂等问题。
[0010]本发明的目的在于提供一种用注浆冻结管加固冻结联络通道抑制冻胀融沉的施工方法。通过使用本工法，可将地层沉降量控制在5_，融沉影响范围控制在24m左右。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0012]一种注浆冻结管，其特征在于该注浆冻结管由注浆管I和供液管II组成，其中注浆管I有3?6节组成，第I节管端装有钻头III，管身两侧各布置一个单向阀IV ;供液管II由两个钢管交叉焊接制成。
[0013]所述的一种注浆冻结管，其特征在于所述的注浆管I为φ89 X 8mm，20#低碳无缝钢管，第I节长度为lm，后续各节长度为1.5m。
[0014]所述的一种注浆冻结管，其特征在于所述的供液管II为φ45 X 3mm，20#低碳无缝钢管，其中一个钢管长度2?8m，另一个钢管长度0.5m，焊接在2?8m钢管前端的一侧面上。
[0015]使用所述的注浆冻结管加固冻结联络通道抑制冻胀融沉的施工方法，其特征在于施工步骤如下:
[0016]a、施工准备，清理隧道内障碍物，搭建施工作业平台；连接供电线路，以满足钻孔施工、隧道内冻结系统及开挖构筑供电；铺设管路至联络通道施工工作面，用于孔位打钻及冻结运转供水和排污；检查水泥质量，钻机工作性能及计量设备完好程度；
[0017]b、定位开孔，采取二次开孔工艺，根据孔位位置、偏斜、深度；钻机就位，选用MD-60钻机，控制扭矩2KN/m，推力17KN进行孔位钻设；
[0018]C、开孔完毕后，对预注浆孔位钻入注浆管进行注浆，注浆管选用?89X8mm，20#低碳无缝钢管，第I节注浆管长度为lm，后续注浆管以1.5m为一节，首节注浆管管端和管身安装单向阀注浆，单向阀打开压力介于0.3?0.5MPa，根据设计深度逐节注浆；
[0019]d、注浆参数，对于软土地层，水泥浆液配比选用10%，对于正常埋深的联络通道(埋深< 20m)，注浆过程中控制注浆压力0.4?0.5MPa，若联络通道埋深较深(20m <埋深< 40m)时，加大注浆压力至0.8?1.0Mpa，确保浆液扩散均匀，控制注浆半径在1.8m?2.0m ;注浆量控制依据原状土空隙比及钻孔过程水土流失量，浆液最终填充原状土 50%?60%空隙较适宜；
[0020]e、旋转注浆管，确保水泥浆与土充分混合均匀，注浆完毕后对注浆管进行打压，排除多余浆液，而后在注浆管中安置供液管作为后续冻结管用，并用海绵或发泡塑胶封堵孔口，以防浆液外漏；
[0021]f、移动钻机至下个孔位，孔位钻设采用间隔打钻法，并重复步骤2-5，直至所有注浆孔注浆完毕；
[0022]g、钻孔顺序，优先对联络通道底部孔位进行钻设，然后至联络通道顶部孔位，最后为联络通道两侧孔位，联络通道两侧孔位钻设可同时进行；
[0023]h、不作注浆用孔直接布置冻结管，施工顺序为:定位开孔及孔口管安装一孔口密封装置安装一钻孔一测量一封闭孔底部一打压试验。
[0024]1、安装冻结制冷系统，布置测温孔、泄压孔，连接管路，安装保温设备，测试仪表，溶解氯化钙及对机组充氟加油；
[0025]j、待最后一个孔注浆完成后养护14天，开始冻结施工，保持最低盐水温度-28?-30°C，直至设计冻结区域加固完成。
[0026]有益效果
[0027]这种用注浆冻结管加固冻结联络通道抑制冻胀融沉的施工方法，相比现有的工法，有如下有益效果:
[0028]1、全部运用目前已有的工程机械，可操作性强；
[0029]2、人工冻结法在水泥土加固法基础上进一步加强了土体的强度，使土体得到加固，抗渗和自稳性能力增强；
[0030]3、联络通道地层止水性增强，可有效控制地下水渗流，减小高水头压力影响，增加后期开挖构筑的安全性；
[0031 ] 4、水泥土地层加固可有效抑制周围冻结地层的融沉及其对周边建筑物、构筑物的影响；
[0032]5、预先进行水泥土改良，避免了后期因条件不允许导致注浆不到位、不及时，引起软土地层联通道与隧道结构在运营期间产生不均匀沉降，开裂等问题，并且增强后期补充注浆可控性和减少后期注浆周期，可节省水泥使用量，减少施工时间和人力、机械成本。
【附图说明】
[0033]图1为注浆冻结管示意图，
[0034]图2为联络通道水泥土加固顺序及加固区示意图，
[0035]附图标记:I 一注浆管II 一供液管III一钻头IV—单向阀V—联络通道外边界VI—冻结孔位(43?54) VE—注浆冻结孔位(I?42) VID—钻孔顺序号(I?54)。
【具体实施方式】
[0036]实施例1:一种注浆冻结管
[0037]宁波某地铁联络通道，其所在地质在地面起从上而下为素填土，粉砂层，粉质黏土层，盾构穿越的地层主要为粉质黏土层。联络通道埋深27.6m，加固工程采用水泥土加固+水平冻结法联合加固。根据设计要求，联络通道加固深度为8.5m。
[0038]1、一种注浆冻结管，长度为8.5m，其特征在于该注浆冻结管由注浆管I和供液管II组成，其中注浆管I有6节组成，第I节管端装有钻头III，管身两侧各布置一个单向阀IV ;供液管II由两个钢管交叉焊接制成。
[0039]2、所述的一种注浆冻结管，其特征在于所述的注浆管I为Φ 89 X 8mm，20#低碳无缝钢管，第I节长度为lm，后续各节长度为1.5m。
[0040]3、所述的一种注浆冻结管，其特征在于所述的供液管II为Φ45X 3mm，20#低碳无缝钢管，其中一个钢管长度8.0m，另一个钢管长度0.5m，焊接在8m钢管前端的一侧面上。
[0041]实施例2:—种注浆冻结管
[0042]苏州地铁3号线某联络通道，其所在地质在地面起从上而下为素填土，粉质黏土层，粉砂交互层、粉细砂。盾构穿越的地层主要为粉细砂层。联络通道埋深15.2m，加固工程采用水泥土加固+水平冻结法联合加固。根据设计要求，联络通道加固深度为4m。
[0043]一种注浆冻结管，长度分别为4m，其特征在于该注浆冻结管由注浆管I和供液管II