盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本新型设及一种±建技术，尤其是一种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构。
【背景技术】
[0002] 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 构进出桐时，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±体进行 改良加固，然后凿除桐口处钢筋混凝±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，桐口破除要求的时间非常紧，施工难度大。桐口破除后对加固体强度及密封性 要求很高，加固效果不佳时，在桐口破除时极易出现盾构与桐口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，W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桐施工 方法，是目前需要解决的关键技术问题。
[0003] 盾构隧道端头常用的加固方式有深层揽拌法、高压旋喷法、SMW工法、人工冻结法、 注浆法、素混凝±灌注粧法和降水法等。±体加固可W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。
[0004] 在沿海软±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±体强度和充分止水，保证盾构进出桐安全，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。
【发明内容】
[0005] 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±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桐。
[0006] 为实现上述目的，本新型采用下述技术方案：
[0007] -种盾构隧道端头箱型冻结壁加固结构，包括在工作井中沿桐口外围水平平行均 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溫冷媒介质后，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±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。
[000引所述密闭容器中为端头±体。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 所述密闭容器的横截面为矩形或圆形。
[0012] 当密闭容器的横截面为圆形时，在工作井中桐口周圈布设一圈水平冻结管。
[0013] 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桐口四周布设成"口" 字形。
[0014] 所述垂直冻结管直径为127mm，水平冻结管直径为108mm。
[0015] 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 环低溫冷媒介质采用液氮冻结时，垂直及水平冻结管采用塑料管。
[0016] 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。
[0017] 本实用新型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，循环低溫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W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±体。盾构在整个进出桐过程中始终处于内外±压平衡的状 态，保证水±不会流失，最大限度地减少盾构进出桐过程中对周边环境的影响。本实用新型 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。
[0018] 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±帷幕，用于抵抗地压、水压，隔绝地下水，盾构机在整个 进出桐过程中始终处于内外±压平衡的状态。
[0019] 该加固结构适用于软±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桐。
【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型纵向剖面图；
[0021 ]图2是本实用新型实施例1横向剖面图；
[0022] 图3是本实用新型实施例2横向剖面图；
[0023] 图4是本实用新型平面图；
[0024] 图5是冻结施工工艺流程图；
[0025] 图6是钻孔施工流程图；
[0026] 图7是冻结施工流程图；
[0027] 图8是探孔布置图；
[0028] 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.桐口，9.探孔，10.地面。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和实施例对本新型进一步说明。
[0030] 实施例1:
[0031] 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中沿桐 口 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I，水平冻结管6和垂直冻结管I通入循环低溫冷媒介质后， 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±帷幕7,共同形成一个整 体的密闭容器;密闭容器中为端头±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。
[0032] 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。
[0033] 如图2所示，密闭容器的横截面为圆形，在工作井4中桐口 8周圈布设一圈水平冻结 管6。
[0034] 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；当循环低溫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。
[0035] 实施例2:
[0036] 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中沿桐 口 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通入循环低溫冷媒介质后， 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±帷幕7,共同形成一个整 体的密闭容器;密闭容器中为端头±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。
[0037] 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。
[0038] 如图3所示，密闭容器的横截面为矩形，若干水平冻结管6在工作井4中桐口 8四周 布设成"口"字形。
[0039] 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；当循环低溫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。
[0040] 前述实施例1、2的具体施工工艺如下：
[0041] 保证盾构进出桐的安全。
[0042] 首先进行冻结孔的钻孔施工，同时进行冻结站的安装施工。冻结孔施工完毕后，进 行冻结孔串联管路及保溫工作。然后进行积极冻结，通过测溫孔观测计算，确定冻结满足桐 口凿除条件后，开始破除桐口槽壁，盾构进出桐前垂直冻结管强制解冻，水平冻结管维护冻 结，同时将垂直冻结管1拔出至盾构机上部维护冻结，待盾构机进出桐完毕后解冻拔出垂直 和水平冻结管1、6,融沉注浆。整个施工流程如图5所示。
[00创一、冻结设计
[0044] (I)箱型冻结帷幕7厚度设计
[0045] 结合工程特点、±层条件及施工现场情况对冻结帷幕7厚度进行设计。靠近工作井 4围护结构2的垂直冻±墙厚度应大于1.6m。
[0046] 1)冻结帷幕物理参数
[0047] 冻±平均溫度取-10°C，冻±强度指标需进