[实用新型]一种盾构隧道端头半球形冻结壁加固结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冻结壁加固结构，特别涉及一种盾构隧道端头半球形 冻结壁加固结构。

背景技术

目前，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。在盾构进出洞时，要先进行洞门区域的地下连续墙破除，并割除所有 钢筋。洞门破除要求的时间非常紧，施工难度大。洞门破除后对加固体强度及 密封性要求很高，加固效果不佳时，在洞门破除时极易出现盾构与洞门间隙涌 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，必须选择合理的盾构隧道端头地层加固处理方案，以满足强度和抗 渗性的要求。

盾构隧道端头常用的加固方式有深层搅拌法、高压旋喷法、SMW工法、人工 冻结法、注浆法、素混凝土灌注桩法和降水法等。土体加固可以采用一种工法 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。

在沿海软土地区，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土体强度和充分止水，保证盾构进出洞 安全，在富含水砂层端头常采用人工冻结法来进行端头土体加固。

常规的人工冻结技术有在端头地面打入垂直冻结管实施垂直冻结加固，或 在工作井内开挖洞门处打入水平冻结管实施水平冻结加固，这两种常规的冻结 加固方式都存在着打入土体冻结管过多、冻结需冷量大、整个冻结过程耗电量 大、冻胀融沉量大的缺点，如何找到一种高效节能的盾构隧道端头冻结加固方 式是目前亟待解决的关键问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有盾构隧道端头冻结加固方式效果欠佳的 问题而提供的一种盾构隧道端头半球形冻结壁加固结构。

本实用新型提供的盾构隧道端头半球形冻结壁加固结构是在隧道端头开挖 洞门的围护结构处对称插设有数对环形冻结管，通过对环形冻结管的冻结使开 挖洞门处的土体形成有半球形冻土帷幕，半球形冻土帷幕的直径大于开挖洞门 的直径。

环形冻结管对称设有三对。

环形冻结管的直径为108或127mm；环形冻结管的材质为无缝低碳钢管或采 用PVC、PPR、ABS或PE塑料管。

施工原理如下所述：

在盾构隧道端头工作井内的开挖洞门处向土体中对称打入三对环形冻结 管，通过在环形冻结管中循环冷媒介质，最终在盾构隧道端头地层中形成半球 形冻土帷幕，在半球形冻土帷幕的保护下，盾构顺利始发或到达。环形冻结管 直径一般为108或127mm；环形尺寸由洞门大小决定，应保证在土体中形成半径 大于洞门半径的半球形冻土帷幕。冻结管材质通常为无缝低碳钢管，也可以采 用PVC、PPR、ABS、PE等塑料管。当采用塑料管时，盾构始发或到达无需拔除 冻结管，可直接切削推进。

本实用新型的有益效果：

冻结管用料大大减少，冻结需冷量也大大减少，冻胀融沉量也很小，在保 证加固效果特别是止水效果的同时，大大节约了能源，从而有较好的经济效益， 具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型纵向结构示意图。

图2为本实用新型横向结构示意图。

图3为本实用新型俯视结构示意图。

1、开挖洞门2、围护结构3、环形冻结管4、半球形冻土帷幕。

具体实施方式

请参阅图1、图2和图3所示：

本实用新型提供的盾构隧道端头半球形冻结壁加固结构是在隧道端头开挖 洞门1的围护结构2处对称插设有数对环形冻结管3，通过对环形冻结管3的冻 结使开挖洞门1处的土体形成有半球形冻土帷幕4，半球形冻土帷幕4的直径大 于开挖洞门1的直径。

环形冻结管3对称设有三对。

环形冻结管3的直径为108或127mm；环形冻结管3的材质为无缝低碳钢管 或采用PVC、PPR、ABS或PE塑料管。

施工原理如下所述：

在盾构隧道端头工作井内的开挖洞门1处向土体中对称打入三对环形冻结 管3，通过在环形冻结管3中循环冷媒介质，最终在盾构隧道端头地层中形成半 球形冻土帷幕4，在半球形冻土帷幕4的保护下，盾构顺利始发或到达。环形冻 结管3直径一般为108或127mm；环形尺寸由洞门大小决定，应保证在土体中形 成半径大于洞门半径的半球形冻土帷幕4。环形冻结管3材质通常为无缝低碳钢 管，也可以采用PVC、PPR、ABS、PE等塑料管。当采用塑料管时，盾构始发或 到达无需拔除冻结管，可直接切削推进。