[发明专利]一种盾构隧道洞内液氮冷冻更换尾刷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及盾构设备的维修方法，尤其涉及一种盾构隧道洞内液氮冷冻更换尾刷的方法。 

背景技术

随着盾构施工技术的日益成熟，盾构因其具有优秀的安全性、高效性和可靠性，已经被广泛应用于城市地铁、市政公路隧道施工中，尤其是在穿越江河的水底隧道施工中泥水盾构更是被广泛应用。在盾构施工过程中，盾构的盾尾密封性能状态的良好情况，是决定盾构施工人员、机械设备及隧道安全的关键环节；因此在盾尾密封出现失效的情况下，特别是在水底隧道，如何安全可靠的更换盾尾密封，如何保证盾尾密封更换时周围地层固结封水的可靠性，是一项迫切需要解决的问题，这不仅仅涉及到盾尾密封更换的安全，也是保障已成型隧道安全和施工人员人生安全的需要。 

现有技术中盾尾密封更换所采用的是盐水冻结方法，其在冻结完工后，产生的废水会对环境造成污染，因此也不符合高标准环保要求。 

发明内容

本发明针对现有技术中由于盾构机被迫停机位置地质条件复杂，地下水丰富且具有较强的承压性，因此采用何种地层固结封水措施来防止地下承压水进入盾尾，保证盾尾密封检修的安全，保证作业人员、盾构设备和隧道的安全的问题，提供了一种利用液氮冻结法冻结地层所形成的冻结帷幕，避免了传统注浆法在承压透水地层进行地层固结封水处理所具有的不确定性，具有强度高、均匀性好、隔水性好等优点的盾构隧道洞内液氮冷冻更换尾刷方法。 

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决： 

一种盾构隧道洞内液氮冷冻更换尾刷的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：一、施工准备→二、冻结孔施工→三、冻结系统及测温系统安装→四、液氮冻结施工→五、盾尾密封检修施工→六、冻结孔封堵施工→七、强制解冻施工→八、恢复盾构推进施工。

作为优选，一、施工准备： 

a、确定更换盾尾刷；

b、利用盾尾同步注浆系统注浆；（使管片外弧面与土体之间填充密实，并起到一定的加固土体和止水效果）

二、冻结孔施工：

a、冻结孔定位：根据盾尾刷所处地理位置，以及周边地质条件确定冻结孔位；

b、第一次钻孔；

孔位确定后，第一次开孔，孔深40cm，留10cm作为保护层。

c、孔口管安装：将孔口管固定在钻孔孔口位置，利用膨胀螺栓将孔口管固定在管片内弧面上，将密封盘根轻压在孔口管内； 

将密封盘根轻压在孔口管内，防止第二次钻孔时砂、水从钻杆与孔口管之间流入隧道。

d、安装闸阀：将闸阀安装在孔口管上； 

当第二次钻孔过程中密封盘根失效，地层内的水砂流量加大无法继续钻孔时，可以关闭闸阀，防止砂、水流进隧道。

e、孔口密封装置安装：用高强度螺栓将孔口密封装置安装在闸阀上； 

每一个钻孔都要安装孔口密封装置，以防出现突发涌水涌砂现象，孔口密封装置保留至冻结完成；若在钻孔过程中涌水涌砂现象较为厉害，注水泥浆或双液浆进行止水，如地层内的水砂流量加大，就及时关闭闸阀。

f、第二次钻孔：调整好钻机位置，将钻头装入孔口密封装置内，然后打开闸阀，将钻头从闸阀内直接打穿管片钻进，直至钻头钻进土体中，达到设计的孔深； 

 g、冻结管安装：钻孔完成后，安装冻结管及冻结管内管；

三、冻结系统及测温系统安装：

a、冻结孔施工完成后将冻结孔进行分组，每个分组内的冻结管相互串联，形成分组连接管路，各分组管路再并联到液氮供给分配器上；

b、用进气管将液氮接至冻结工作面上的分配器上；

c、排气管和放空管从冻结器分组中接出；

d、将液氮容器与进气管连接；    

将液氮容器与进气管连接，从而形成液氮冻结循环系统。

e、确定测温孔空位、孔深，将温度计安装在孔内； 

四、液氮冻结施工：

a、积极冻结：冻结管出口温度控制在-70℃—-90℃，形成冻结帷幕；

冻结帷幕的形成保证盾尾密封检修期间滴水不漏。

b、维护冻结：当冻结壁达到设计厚度且完全胶结后进入维护冻结阶段，维护冻结期将冻结管出口温度控制在-50℃—-70℃，维护冻结时间贯穿整个盾尾密封刷更换施工过程；