一种冻结联络通道附近既有结构变形控制方法

1.本技术涉及联络通道施工领域，特别涉及一种冻结联络通道附近既有结构变形控制方法。


背景技术：

2.随着城市地下空间的开发，地下结构越来越深，数量越来越多，相互之间的影响也越来越大，经常遇到需要在既有结构附近修建地下结构的情况。修建新的结构必然会对既有结构产生影响，而沉降和变形过大将会引起既有结构的损坏，对于运营地铁隧道一旦造成变形或破坏，其影响也更大，因此对此类地下建筑的变形要求也会更严。
3.冻结法作为城市地下工程中常用的施工方法，目前广泛应用于地铁联络通道工程的施工中，面对此类问题主要的难点在于控制上部既有隧道的冻胀和融沉引起的变形，而且距离越近一般越难控制，本发明针对此类情况提供了一种新的解决思路。
4.常规的地铁联络通道冻结工程如图1所示，即在联络通道周边形成冻结壁，在冻结壁的保护下开挖联络通道部分土体，并最终形成结构。当上方有运营隧道，且距离联络通道很近时如果按照原有的冻结法施工，即如图2所示，此时会对上方隧道冻胀和融沉，从而产生变形，原有隧道可能无法保证运营变形要求或者更严重由于不均匀变形引起破坏。一般对于融沉采用强制解冻和注浆的方法能够控制住，但是冻胀的控制更为困难，为此我们提出一种冻结联络通道附近既有结构变形控制方法来解决以上问题。


技术实现要素：

5.本技术目的在于设计一种防止上侧隧道冻胀形变的冻结施工方法，以解决上侧隧道冻胀变形，无法保证运营变形要求或者更严重由于不均匀变形引起破坏的问题，相比现有技术提供一种冻结联络通道附近既有结构变形控制方法，具体包括以下步骤：s1、在需要设置联络通道的底部隧道间钻设水平冻结孔，水平冻结孔沿联络通道的外轮廓均匀排布设置；s2、在步骤s1中钻设的水平冻结孔中，选取最高孔位，沿最高孔位的水平冻结孔进行斜向上方向钻孔作业，延长钻设斜向上的倾斜冻结孔，倾斜冻结孔的钻设方向与上侧隧道的圆周相切设置；s3、沿水平冻结孔、倾斜冻结孔方向依次钻设若干测温孔和泄压孔，并在水平冻结孔、倾斜冻结孔、测温孔和泄压孔中对应插入水平冻结管、斜向冻结管、测温孔和泄压管；s4、将水平冻结管、斜向冻结管的输入端分别连接冻结站系统，调试并运行冻结站系统，进行同步冻结作业，并形成第一冻结帷幕和第二冻结帷幕；s5、在同步冻结作业过程中，随时根据底部隧道的变形情况调整倾斜冻结孔的冻结参数，以控制上侧隧道的冻胀变形量；s6、在底部隧道、上侧隧道的冻胀变形量复合设计数值的前提下，进行联络通道的修建作业；
s7、注浆作业控制底部隧道、上侧隧道的融沉现象。
6.通过第一冻结帷幕、第二冻结帷幕的设计，整体施工均在底部隧道内进行，无需从隧道顶部土层进行自上而下的钻孔作业，施工影响小，同时利用第二冻结帷幕在上方既有隧道的周边形成冻结壁，将其包裹住，配合第一冻结帷幕的冻结壁成型，此时其受周围冻胀力从而限制其变形。即按图和图所示形成冻结壁，此时上方由于受到周边均匀冻胀力，因此变形受到限制，从而能有效控制底部隧道和上侧隧道冻胀变形量，进而有效提升了施工效率，增加了施工安全性。
7.进一步的，第一冻结帷幕呈方形帷幕结构，第二冻结帷幕呈剖面v型的帷幕结构，第一冻结帷幕、第二冻结帷幕的冻结温度均不高于-10℃。
8.进一步的，水平冻结孔的开孔位置误差不大于150mm，若干水平冻结孔的最大允许间距为1500mm。
9.进一步的，倾斜冻结孔的最大允许偏斜100mm，若干倾斜冻结孔的最大允许间距为1000mm。
10.进一步的，在步骤s4的同步冻结作业前，需在底部隧道、上侧隧道靠近第一冻结帷幕、第二冻结帷幕的内壁侧敷设保温层，敷设范围为第一冻结帷幕、第二冻结帷幕设计边界的3000mm处。
11.进一步的，水平冻结管、斜向冻结管均包括外管体和套接在外管体内的内管体，内管体的两端均固定有旋转环，旋转环通过轴承结构转动连接在外管体内壁，内管体的外壁设有外螺旋片，内管体的内壁设有内螺旋片。
12.进一步的，外螺旋片与内螺旋片跟随内管体旋转时，二者驱动液体的流向呈相反方向。
13.进一步的，两个相邻的外管体间设有连接件，连接件包括对称设置的外螺纹头，外管体的两端均设有与外螺纹头相匹配的内螺纹，外螺纹头内转动连接有旋转连接头，旋转连接头与内管体的端部相匹配。
14.进一步的，外螺纹头上设有贯穿的第二通孔，旋转环上设有与第二通孔相匹配的第一通孔。
15.进一步的，旋转连接头的两端呈锥形结构，内管体的端部固定有与旋转连接头相匹配的耐磨橡胶圈。
16.相比于现有技术，本技术的优点在于：（1）本发明通过第一冻结帷幕、第二冻结帷幕的设计，整体施工均在底部隧道内进行，无需从隧道顶部土层进行自上而下的钻孔作业，施工影响小，同时利用第二冻结帷幕在上方既有隧道的周边形成冻结壁，将其包裹住，配合第一冻结帷幕的冻结壁成型，此时其受周围冻胀力从而限制其变形。即按图和图所示形成冻结壁，此时上方由于受到周边均匀冻胀力，因此变形受到限制，从而能有效控制底部隧道和上侧隧道冻胀变形量，进而有效提升了施工效率，增加了施工安全性。
17.（2）通过带有内螺旋片，外螺旋片的内管体与外管体间的相互配合，在外部盐水泵的驱动下，冷源盐水通过内管体与外管体间的间隙流入，在与外部土层完成换热后，形成热源盐水，通过内管体的底部自上而上的回流，依次循环，完成冻结作业，在此过程中，利用盐水泵的驱动中，带动内管体相对外管体旋转，同时使外螺旋片与内螺旋片同步旋转，使冷源
盐水的下流和热源盐水的上流均得到速度的提升，进而降低了盐水泵的功耗，达到节能的目的，同时通过外螺旋片的螺旋送料，使冷源盐水热交换更加均匀，提升了土层冻结效果。
18.（3）通过外螺纹头、第二通孔、旋转连接头的连接件的设计，使相邻两个外管体在进行对接时，预先将连接件的一侧外螺纹头与内螺纹连接，再将另一侧的外螺纹头与需对接的外管体端部进行旋转，进而可实现两个外管体的快速对接，同时，在外螺纹头的旋进过程中，旋转连接头自动与内管体端部对接密闭，使相邻的内管体密封连通，同时内管体与外管体间隙，通过一通孔、第二通孔连通，进而实现了冻结管的快速连接，提升了冻结管的安装效率。
附图说明
19.图1为常规联络通道冻结法施工示意图；图2为上方既有隧道条件下常规联络通道冻结法施工示意图；图3为上方既有隧道条件下联络通道新型冻结法施工隧道横剖示意图；图4为上方既有隧道条件下联络通道新型冻结法施工联络通道剖面示意图；图5为上方既有隧道条件下联络通道新型冻结法施工隧道横剖布孔示意图；图6为上方既有隧道条件下联络通道新型冻结法施工联络通道剖面布孔示意图；图7为本技术中提出的外管体的结构示意图；图8为本技术中提出的外管体与内管体的爆炸结构示意图；图9为本技术中提出的连接件的结构示意图；图10为本技术中提出的连接件与外管体连接时的局部剖面结构示意图；图11为本技术中提出的内管体内外侧液体流向示意图。
20.图中标号说明：联络通道1、底部隧道2、第一冻结帷幕3、上侧隧道4、第二冻结帷幕5、斜向冻结管6、外管体7、内螺纹71、第一旋转件72、第一通孔721、内管体73、外螺旋片731、内螺旋片732、连接件8、外螺纹头81、第二通孔82、旋转连接头83。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.实施例1：本技术公开了一种冻结联络通道附近既有结构变形控制方法，请参阅图1-6，具体包括以下步骤：s1、在需要设置联络通道1的底部隧道2间钻设水平冻结孔，水平冻结孔沿联络通道1的外轮廓均匀排布设置；s2、在步骤s1中钻设的水平冻结孔中，选取最高孔位，沿最高孔位的水平冻结孔进行斜向上方向钻孔作业，延长钻设斜向上的倾斜冻结孔，倾斜冻结孔的钻设方向与上侧隧道4的圆周相切设置；
s3、沿水平冻结孔、倾斜冻结孔方向依次钻设若干测温孔和泄压孔，并在水平冻结孔、倾斜冻结孔、测温孔和泄压孔中对应插入水平冻结管、斜向冻结管6、测温孔和泄压管；s4、将水平冻结管、斜向冻结管6的输入端分别连接冻结站系统，调试并运行冻结站系统，进行同步冻结作业，并形成第一冻结帷幕3和第二冻结帷幕5；s5、在同步冻结作业过程中，随时根据底部隧道2的变形情况调整倾斜冻结孔的冻结参数，以控制上侧隧道4的冻胀变形量；s6、在底部隧道2、上侧隧道4的冻胀变形量复合设计数值的前提下，进行联络通道1的修建作业；s7、注浆作业控制底部隧道2、上侧隧道4的融沉现象。
23.需要说明的，在本实施例中，第一冻结帷幕3呈方形帷幕结构，第二冻结帷幕5呈剖面v型的帷幕结构，第一冻结帷幕3、第二冻结帷幕5的冻结温度均不高于-10℃，水平冻结孔的开孔位置误差不大于150mm，若干水平冻结孔的最大允许间距为1500mm，倾斜冻结孔的最大允许偏斜100mm，若干倾斜冻结孔的最大允许间距为1000mm，在步骤s4的同步冻结作业前，需在底部隧道2、上侧隧道4靠近第一冻结帷幕3、第二冻结帷幕5的内壁侧敷设保温层，敷设范围为第一冻结帷幕3、第二冻结帷幕5设计边界的3000mm处。
24.本发明通过第一冻结帷幕3、第二冻结帷幕5的设计，整体施工均在底部隧道2内进行，无需从隧道顶部土层进行自上而下的钻孔作业，施工影响小，同时利用第二冻结帷幕5在上方既有隧道的周边形成冻结壁，将其包裹住，配合第一冻结帷幕3的冻结壁成型，此时其受周围冻胀力从而限制其变形。即按图3和图4所示形成冻结壁，此时上方由于受到周边均匀冻胀力，因此变形受到限制，从而能有效控制底部隧道2和上侧隧道4冻胀变形量，进而有效提升了施工效率，增加了施工安全性。
25.进一步的，请参阅图7-11，水平冻结管、斜向冻结管6均包括外管体7和套接在外管体7内的内管体73，内管体73的两端均固定有旋转环72，旋转环72通过轴承结构转动连接在外管体7内壁，内管体73的外壁设有外螺旋片731，内管体73的内壁设有内螺旋片732，外螺旋片731与内螺旋片732跟随内管体73旋转时，二者驱动液体的流向呈相反方向。
26.通过带有内螺旋片732，外螺旋片731的内管体73与外管体7间的相互配合，在外部盐水泵的驱动下，冷源盐水通过内管体73与外管体7间的间隙流入，在与外部土层完成换热后，形成热源盐水，通过内管体73的底部自上而上的回流，依次循环，完成冻结作业，在此过程中，利用盐水泵的驱动中，带动内管体73相对外管体7旋转，同时使外螺旋片731与内螺旋片732同步旋转，使冷源盐水的下流和热源盐水的上流均得到速度的提升，进而降低了盐水泵的功耗，达到节能的目的，同时通过外螺旋片731的螺旋送料，使冷源盐水热交换更加均匀，提升了土层冻结效果。
27.具体的，请参阅图7-11，两个相邻的外管体7间设有连接件8，连接件8包括对称设置的外螺纹头81，外管体7的两端均设有与外螺纹头81相匹配的内螺纹71，外螺纹头81内转动连接有旋转连接头83，旋转连接头83与内管体73的端部相匹配，外螺纹头81上设有贯穿的第二通孔82，旋转环72上设有与第二通孔82相匹配的第一通孔721，旋转连接头83的两端呈锥形结构，内管体73的端部固定有与旋转连接头83相匹配的耐磨橡胶圈。
28.通过外螺纹头81、第二通孔82、旋转连接头83的连接件8的设计，使相邻两个外管体7在进行对接时，预先将连接件8的一侧外螺纹头81与内螺纹71连接，再将另一侧的外螺
纹头81与需对接的外管体7端部进行旋转，进而可实现两个外管体7的快速对接，同时，在外螺纹头81的旋进过程中，旋转连接头83自动与内管体73端部对接密闭，使相邻的内管体73密封连通，同时内管体73与外管体7间隙，通过一通孔721、第二通孔82连通，进而实现了冻结管的快速连接，提升了冻结管的安装效率。
29.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围内。