一种联络通道冻结顶出结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道工程领域，更具体地说它是一种联络通道冻结顶出结构。


背景技术：

2.联络通道是连接同一线路上下行两个行车区间隧道的通道或门洞，在列车于区间遇火灾等灾害、事故停运时，供乘客由事故隧道向无事故隧道安全疏散使用。
3.根据《地铁设计规范》(gb50157-2013)，两条单线区间隧道应设联络通道，相邻两个联络通道之间的距离不应大于600m；区间排水泵站有条件时应与区间联络通道或中间风井合建。
4.目前在各类软弱地层、富水地层等各种地层中施工联络通道时，主要采用冻结法施工。冻结法的主要原理是通过冷却的盐水或液氮为介质，将地层中的热量置换，从而达到将地层冻结，使得地层达到一定的强度和止水性能。其中盐水冻结以经济性好应用最为广泛，该工艺主要通过以盐水冻结设备为起终点，以低温盐水为介质，通过布置在地层中的冻结管组成一个循环回路，从而达到将地层冻结的目的。
5.盐水冻结设备主要包括冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔、若干配电控制柜等。该套设备需要占用一定场地，一般情况下设置在隧道两端的某个车站站厅层，从而不影响站内其它作业面施工。
6.目前常用的盐水冻结方案是以车站的盐水冻结设备为起点，在隧道内沿着隧道某一线路最短的方向敷设管路(盾构隧道长度一般情况下至少几百米以上)。当敷设线路较长时，在隧道内的冻结管敷设长度也随之增加，冻结管沿线的热量损耗随之增加，为确保末端介质达到设计温度，需要将冷冻机组的功率加大，导致施工成本将增加。当隧道内敷设的冻结管长度达到1.5km后，末端冻结效果将降低，需要将冻结机组放在隧道内以缩短冻结管长度。但隧道内的冻结机组占地面积大，将对隧道内的其它作业施工造成影响。
7.若在隧道联络通道的正上方设置垂直冻结管路，将盐水冻结设备设置在地面，管路的长度短(长度为隧道埋深，一般情况下地铁隧道埋深小于30m)，对冻结机组的功率要求低。
8.垂直冻结管路设置在隧道顶部时，需解决先后施工工序；若提前在地面铺设垂直冻结管路至盾构隧道顶部，待盾构隧道掘进通过后，将难以将管路接入盾构隧道内；只有先施工完隧道，后在盾构隧道顶部开孔，垂直钻孔至地表，安装冻结管路。
9.常规的洞内开孔方案存在较大施工风险，如盾构隧道顶部开孔期间周边水、土可能沿着开孔涌入隧道内，若采用高压旋喷桩、三轴搅拌桩等地层加固方式提前对开孔隧道外部周边土体进行加固可降低开孔风险，但存在费用高的缺点。若在高水压条件下，即便是通过地层加固，在隧道顶部开孔仍具有较大风险。
10.因此有必要研究一种施工速度快、施工风险低、施工成本小的联络通道冻结顶出结构。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种联络通道冻结顶出结构。
12.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种联络通道冻结顶出结构，其特征在于：包括设置在隧道结构顶部的防喷涌装置，设置在两个隧道结构之间的联络通道，设置在两个隧道结构上方的盐水冻结设备，一端与隧道结构底部连接、另一端沿隧道结构内壁穿过防喷涌装置后与盐水冻结设备连接的冻结管。
13.在上述技术方案中，所述防喷涌装置包括孔口管、设置在孔口管中部的球阀和套装在孔口管上的冻结管密封装置。
14.在上述技术方案中，所述冻结管一端与隧道结构底部连接，另一端可拆卸的连接有钻头，当冻结管伸出地面后，拆卸钻头。
15.在上述技术方案中，所述隧道结构顶部有开孔，开孔误差不大于50mm-100mm，开孔最大竖向偏斜不应超过100mm-200mm；所述防喷涌装置位于开孔内。
16.在上述技术方案中，所述冻结管为φ108
×
8mm的低碳钢无缝钢管，冻结管管节之间的接口采用内衬管箍加丝扣的焊接方式连接，抗拉强度不低于母管的75％。
17.在上述技术方案中，所述盐水冻结设备安装在地面。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
19.1)本实用新型通过在隧道结构顶部竖向开孔、设置防喷涌装置，可有效解决冻结施工时存在的纵向冻结线路长、冻结工效低、施工成本高等问题。
20.2)本实用新型可以解决隧道内布置冻结盐水设备、隧道内布置纵向冻结管存在的场地占用问题。
附图说明
21.图1为实用新型的结构示意图。
22.图2为开孔防喷涌装置的结构示意图。
23.图3为现有技术1的结构示意图。
24.图4为现有技术2的结构示意图。
25.其中，1-隧道结构，2-防喷涌装置，21-孔口管，22-球阀，23-冻结管密封装置，3-联络通道，4-盐水冻结设备，5-冻结管，51-钻头，6-地面，7-车站。
具体实施方式
26.下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。
27.参阅附图可知：一种联络通道冻结顶出结构，其特征在于：包括设置在隧道结构1顶部的防喷涌装置2，设置在两个隧道结构1之间的联络通道3，设置在两个隧道结构1上方的盐水冻结设备4，一端与隧道结构1底部连接、另一端沿隧道结构1内壁穿过防喷涌装置2后与盐水冻结设备4连接的冻结管5。
28.所述防喷涌装置2包括孔口管21、设置在孔口管21中部的球阀22和套装在孔口管21上的冻结管密封装置23。
29.所述冻结管5一端与隧道结构1底部连接，另一端可拆卸的连接有钻头51，当冻结管5伸出地面6后，拆卸钻头51。
30.所述隧道结构1顶部有开孔，开孔误差不大于50mm-100mm，开孔最大竖向偏斜不应超过100mm-200mm；如超过此规定，现场需提前复核地面盐水冻结设备4和周边管线的平面位置，防止出地面的冻结管线竖向偏差过大；开孔位置宜选取在隧道结构1某个管片结构中心的顶部，以有利于在隧道结构1内圆弧面上开孔。
31.钻孔施工前，应安装可靠、有效的防喷涌装置2，先安装d300的孔口管21，其次装上d250的球阀22，再装上d220的冻结管密封装置23，最后打开球阀21进行钻进；施工冻结管5时的土体流失量不得大于冻结管5体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。
32.所述防喷涌装置2位于开孔内。
33.所述冻结管5为φ108
×
8mm的低碳钢无缝钢管，冻结管5管节之间的接口采用内衬管箍加丝扣的焊接方式连接，抗拉强度不低于母管的75％。为将冻结管5在钻孔的同时一次性敷设在隧道结构1顶部地层中，将其钻头51的端部与冻结管5的端部焊接，待钻孔到地面之后将钻头51切割，保留冻结管5；冻结管5完工后必须进行试压。试验压力应为设计工作压力的2倍，且不宜低于0.80mpa。经试压30min压力下降不应超过0.05mpa，再延续15min压力保持不变为合格。冻结管5钻孔施工结束，应根据冻结管5实际开孔位置及时调整盐水冻结设备4平面位置。
34.所述盐水冻结设备4安装在地面6；盐水从盐水冻结设备4内通过埋设的无缝钢管输送到垂直孔钻孔工作面位置，左右线共安装一套盐水循环系统供应左右线冻结孔的需冷，盐水冻结设备4内设备主要包括3台冷冻机组、1个盐水箱、2台盐水泵、2台清水泵、2台冷却塔、若干配电控制柜等。
35.实际使用中，本实用新型通过在盾构隧道顶部二次开孔，开孔时同步架设冻结管5，冻结管5延伸至地表后接入周边盐水冻结设备4，实现隧道结构1顶部引孔冻结；本实用新型相比现有的站内布置冻结盐水冻结设备、隧道内布置纵向冻结管方式，可大幅度缩短冻结管长度，提高冻结工效，降低施工成本，另外相比隧道内布置冻结盐水设备、隧道内布置纵向冻结管方式，可将盐水冻结设备对隧道其它作业的影响降到最低。
36.本实用新型的施工方法，包括以下步骤：
37.步骤1：施工盾构隧道，在管片拼装期间，需保障隧道结构1顶部拟开孔的管片结构为邻接块或标准块。
38.步骤2：在隧道结构1内搭设脚手架，在拟开孔管片结构上设置防喷涌装置2。
39.步骤3：复测开孔位置，在地面设置冻结盐水设备4。
40.步骤4：在防喷涌装置2的保护下钻孔，将隧道结构、地层依次钻孔后直至地面6，并接入冻结盐水设备4。
41.步骤5：在地面切割钻头51，保留冻结管5，试压达到设计要求后将冻结管5与地面的冻结盐水设备4连通。
42.其它未说明的部分均属于现有技术。