一种管间精准控制冻土帷幕的施工方法_4

文档序号:9500491阅读:来源:国知局
5]S9隧道整体开挖支护完成形成了自身的防水体系后,关闭所有的冷冻管,安装融沉注浆管。
[0066]S10管幕主冻结管6、加热限位管7、辅助冻结管31进行循环常温水进行人工加热解冻,同时进行跟踪式融沉注浆。融沉注浆结束后回填微膨胀水泥浆,工程结束。
【主权项】
1.一种管间精准控制冻土帷幕的施工方法,其特征在于:该方法依照下列步骤进行, S1管节加工制作施工时,管节要预留土体改良注浆孔、温度测温孔、融沉注浆孔,管幕空管内部的辅助冻结管根据管幕自身所在的位置及角度直接焊接在管幕空管管节上; S2施工管幕,采用顶管机将管节逐次顶入,最终形成管幕; S3安装土体改良注浆管,并区域性的一次性注浆;安装温度测温管; S4管幕实管内安装主冻结管和加热限位管,管路检查合格后回填微膨胀水泥浆;管幕空管内根据辅助冻结管组长度分别安装冻结盐水主干管和电动三通球阀,并采用防冻橡胶软管连接冻结盐水主干管与辅助冻结管,并检查管路是否合格; S5安装盐水测温传感器、流量计和压力计、测温管和测温点等仪器,建立全自动温度监测系统,并实现冻土监测可视化,并试运行温度监测系统是否合格;管幕空管两端安装隔热帘幕; S6调试冻结系统,冻结系统运转正常后开启主冻结管进行帷幕冻结,隧道开挖前开启辅助冻结管进行辅助冻结,温度监测系统监测冻土厚度达到设计厚度时可以进行隧道开挖; S7冻结开始后进行全方位冻土帷幕温度监测,隧道开挖施工中适时效掌握试验管幕间冻土帷幕的发展情况,若冻土厚度不足,应降低冻结盐水的温度或延长冻结时间;若冻土厚度过大,应开启加热限位管或略升高冻结盐水的温度减小冻土层的厚度,严格控制冻土发展范围; S8当隧道两端开挖支护完成后,关闭两端的主冻结管,中间段的主冻结管继续开启;空管中辅助冻结管组段,当隧道开挖前进行开启,当隧道支护完成后进行关闭该段辅助冻结管; S9隧道整体开挖支护完成形成了自身的防水体系后,关闭所有的冷冻管,安装融沉注浆管; S10管幕主冻结管、加热限位管、辅助冻结管进行循环常温水进行人工加热解冻,同时进行跟踪式融沉注浆;融沉注浆结束后回填微膨胀水泥浆,工程结束; 整个施工方法的实施特征如下,土体改良;管幕实管冻结管布置;管幕空管冻结管布置;全方位冻土帷幕温度监测;间精准控制冻土帷幕管幕组成;融沉注浆。2.根据权利要求1所述的一种管间精准控制冻土帷幕的施工方法,其特征在于:土体改良:土体改良即用水泥浆改良需要冻结的地层;对土层进行水泥注浆改良,不但改善原状土和扰动土的力学性能,而且提高冻土力学性能;对于管幕冻结而言,土体改良能够提高冻土力学性能,改善冻土的破坏性能,减小进水通道形成的可能性,并且能够有效提高砂性土冻土抵御水流冲刷融化的能力,从而有效预防管间冻土帷幕止水性的失效,并且可以有效阻止进水通道的扩大,使得用水险情得到有效控制;此外,土体改良还可以有效抑制冻胀融沉效应;土体注浆改良是隧道风险控制的重要手段;土体改良通过原有的管幕内向冻结区域内进行注浆改良,管幕段断面布置七根土体改良注浆管,纵向间距建议1?3m布置一道,改良的浆液视地质情况而定,采用普通水泥水玻璃双液浆,即经济土体改良效果又好,注浆孔位的间距布置和注浆钢花管长度视地质条件及注浆压力而定,宜多布置些注浆管,控制每个注浆管的注浆量,要保持注浆体的均匀性,这样才能保证冻结体的厚度均匀。3.根据权利要求1所述的一种管间精准控制冻土帷幕的施工方法,其特征在于:管幕实管冻结管布置:管幕实管管内布置两根主冻结管和一根加热限位管,实管管幕中心线两腰部位布置两根圆形冻结管为主要的冷源,即主冻结管;在靠近冻土帷幕外边缘的管幕内侧布置加热限位管,通过常温盐水带走多余冷量的方法来控制冻土帷幕的厚度;主冻结管和加热限位管均采用圆形钢管,采用法兰螺栓连接,单节长度视管幕线型和钢管自身重量以方便运输为原则而定,圆形钢管采用固定支座和钢套箍固定在管幕内壁上,使圆形钢管尽量靠近管幕内壁;管幕冻结超前支护体系的隧道长度较短,在100m以内,隧道从工作井两侧相向开挖支护施工,施工时间则较短,主冻结管和加热限位管为单回路,即主冻结管和加热限位管两端都直接连接冻结栗站;管幕冻结超前支护体系的隧道长度较长,在100m以上,隧道从工作井两侧相向开挖支护施工,施工时间则较长,若主冻结管和加热限位管设置为单回路,那么冻结时间长,电力能源消耗高,施工费用大;根据隧道开挖支护施工特点,两端因要形成流水作业工作面,施工速度慢,而隧道中部开挖支护工作已经形成工作面,施工速度快,因此可以将主冻结管和加热限位管分为三段,两端段落较短,中间段落较长,根据隧道开挖支护进度计划设计主冻结管和加热限位管段落的长度,中间段开挖支护时间是端部开挖支护时间的2倍;各段落设计单独的回路,隧道一端形成独立的回路,另一端形成两个独立的回路;隧道一端独立形成冻结管回路由两根主冻结管组成,在段落端头将两根主冻结管连接形成回路;一端独立加热限位管回路由两根钢管组成,一根直径大,一根直径小,小管安装在大管内,一定间距焊接固定,大管端头封堵,小管比大管略短,小管为进水管,大管为出水管形成加热限位管的回路;小管内的截面面积与大管和小管之间形成的圆环截面面积大小大致相等,保证常温水流动顺畅,流量满足设计要求;隧道另一端形成两个独立的回路,冻结管回路由四根主冻结管组成,两根大管,两根小管,小管安装在大管内,一定间距焊接固定,大管和小管之间形成的区域在端部冻结段落端头连接形成端部冻结回路,小管继续向前延伸在中间冻结段落端头连接形成中间段冻结回路;当中间段冻结回路独自运行时,端部冻结段管路中的盐水全部排空,因端部冻结段小管在大管内且之间有空气相隔导热性能差,不会减少中间段主冻结管的冷量;小管内的截面面积、大管和小管之间形成的圆环截面面积大小和流量满足设计要求;加热限位管回路由五根钢管组成,一根大管,一根中管,三根小管,小管安装在大管内,一定间距焊接固定;大管在端部冻结段端头进行封堵,一小管比大管略短一点,小管为进水管,大管为出水管形成端部冻结段端加热限位管的回路,小管内的截面面积与大管和三个小管之间形成区域截面面积大小大致相等,保证常温水流动顺畅,流量满足设计要求;大管端头与中管连接,中间采用钢板隔开,中管长度延伸到中间冻结段落端头,另一个小管从大管向中管内继续向前延伸,小管比中管略短一点,该小管为进水管,最后一个小管从大管向中管内伸入一小段,为出水管,小管进水管进水,中管和最后一个小管为出水管从形成加热限位管的回路;小管内的截面面积与中管和小管之间形成的圆环截面面积大小大致相等,保证常温水流动顺畅,流量满足设计要求;管道安装完成后采用注水加压试验,验证冻结管路的密封性,试验压力应为设计压力的1.15倍,渗漏水处进行标记,及时补焊封堵处理,直至冻结管路全部合格,达到不渗不漏;管幕实管填充微膨胀水泥浆或微膨胀混凝土,微膨胀水泥浆流动性好,施工方便,可一次性回填完成;微膨胀混凝土宜选择自密实、微膨胀、低徐变、低气泡、高流动性的混泥土,采用栗送分段回填,段落的长度根据微膨胀混凝土自身流动性而定,使用钢板进行间隔分区,施工期间应对栗送混凝土的压力进行控制,要求回填密实,否则可能造成管幕变形,从而造成冻结土体开裂,形成漏水通道;管幕实管形成管幕混凝土支撑体系,可增大支撑刚度;管幕实管填充微膨胀水泥浆或微膨胀混凝土后,主冻结管和加热限位管通过水泥浆宁固体将冷量传递到冻结土体上,最终将管幕间形成冻结止水帷幕;管幕中回填微膨胀水泥浆或微膨胀混凝土水化热消除后,即温度监控系统显示监测温度同室外温度大致相同时,开启所有的主冻结管进行冻结,满足开挖条件后进行开挖支护,此时两端部冻结段冻结循环盐水温度略低于中间冻结段,当端部冻结段开挖支护全部完成且进入中间冻结段一定长度后即形成冻结土体的搭接,停止端部冻结段的冻结,当隧道开挖支护全面完成,形成隧道自身的防水体系,停止中间段冻结段的冻结,冻结结束。4.根据权利要求1所述的一种管间精准控制冻土帷幕的施工方法,其特征在于:管幕空管冻结管布置:安装两条辅助冻结管和一条主干管,起着加强冻结的作用,抵抗隧道开挖时的帷幕冻体的弱化;两条辅助冻结管布置在管幕中心线两腰部位布置,每节管节为独立的辅助冻结管,两端设法兰盘预留与主干管连接;若管幕为钢制结构,可将由半圆形钢或等边角钢直接焊接在管幕内壁上,让管幕成为辅助冻结管的一部分,冷冻盐水直接接触管幕,让冷量损失更少;辅助冻结管也可以采用预制钢管,采用半圆形钢(等边角钢)与管幕同圆的弧形钢板焊接组成为管,再采用导热胶泥将预制钢管粘合在管壁内侧,焊接固定;这种辅助冻结管可在工厂中集中焊接预制,这样大大增加了工厂化施工程
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