[发明专利]一种土压平衡盾构液氮垂直冻结和水下接收综合施工方法

说明书

本发明公开了一种土压平衡盾构液氮垂直冻结和水下接收综合施工方法，包括以下步骤：液氮垂直冻结施工，洞门破除和水下接收；采用旋喷桩加固盾构接收处土体，采用垂直冻结孔液氮冻结达到加固要求后凿除洞门后采用水中进洞，盾构机掘进施工；本发明的施工方法，影响范围小，施工周期短，安全可靠，利用液氮垂直冻结技术进行端头加固，预防地面坍塌，结合水中接收技术，可完全避免洞门涌水涌沙风险；较常规的地面水泥系加固工艺，液氮垂直冻结将加固体的长度由10米降低到1米内，对端头上方的场地需求大大降低，液氮冻结周期7天左右，比盐水水平冻结的加固周期缩短约40天。

技术领域

本发明涉及地铁施工技术领域，具体说是一种土压平衡盾构液氮垂直冻结和水下接收综合施工方法。

背景技术

随着经济的发展，城市地铁建造规模逐步扩大，盾构掘进穿越富水地层等不良地质条件的工程也越来越多，冻结法施工是解决富水地层施工难题的有效手段，可有效防止突涌水灾害，改善地层特征和施工环境，但是目前的土压平衡盾构施工中采用冻结法施工存在效率低，水下接收困难等技术难题。

目前盾构法施工存在的风险主要集中在盾构始发和接收过程，尤其是富水砂层，很容易出现涌水涌沙现象，尤其是在城市核心区域，地面环境复杂，因而洞门涌水涌沙产生的影响较大。目前普遍的做法有两种，一种是地面进行水泥注浆加固，结合洞门安装密封结构后进行常规接收；但是该工艺对地面环境要求高，加固质量不易保证，容易出现加固薄弱区，造成接收失败的现象；另一种是采用水平冻结加固形式，但是施工周期长，易出现冻胀融沉现象，对地面建筑物影响较大，并且接收期间容易出现施工不连续，或者局部流水，因而会导致冻结失效，出现涌水涌沙和地面坍塌的现象。

因地铁车站的站位设计需要，接收端头的位置普遍靠近城市主干道、高层建筑、地铁站或者现有地铁站接收端头往往场地狭小，存在各种管线，或对地层沉降控制极为苛刻，因此，采用常规的加固形式和接收方式不能满足当前施工的需要。

发明内容

为解决传统端头加固工艺对地面场地要求高，加固工艺工期长，对环境影响大，并且传统接收方式无法避免洞门涌水涌沙的技术问题，本发明的目的是提供一种土压平衡盾构液氮垂直冻结和水下接收综合施工方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种土压平衡盾构液氮垂直冻结和水下接收综合施工方法，包括以下步骤：液氮垂直冻结施工，洞门破除和水下接收；采用旋喷桩加固盾构接收处土体，采用垂直冻结孔液氮冻结达到加固要求后凿除洞门后采用水中进洞，盾构机掘进施工。

优选的，液氮垂直冻结施工包括以下步骤：

一、施工前的准备工作，如进场、加工件组织等；

二、钻孔定位及开孔，钻冻结管及测斜，冻结管打压，下冻结器后连接冻结器；及冻结系统部分安装；

三、冻结系统调试后积极冻结；

四、破除围护结构，拔除盾构机顶进范围内的冻结管，用水泥砂浆预制块及快干水泥密闭封堵，盾构机进洞，停冻封孔、注浆后撤场。

优选的，冻结系统部分安装包括液氮制冷系统安装，供液管安装，液氮管路安装和液氮测温点设置。

优选的，积极冻结为液氮积极冻结后进行探孔并维护冻结，其中液氮积极冻结时首先对冻结器进行预冷，分为气态氮预冷和液态氮预冷，然后进行冻结。

优选的，洞门破除是指在盾构接收前，对接收洞门范围内的地下连续墙结构进行人工分层凿除，包括以下步骤：

㈠、搭设脚手架；

㈡、破除外侧10厘米混凝土，割除背土侧钢筋；

㈢、在探孔无水流出、冻结完成交圈后，破除50cm混凝土，破除完成后将混凝土碴清理干净；