隧道凍結(jié)技術(shù)

凍結(jié)法施工的優(yōu)點

①凍結(jié)帷幕強度較高:-10℃時凍結(jié)粘土的抗壓強度一般可達5MPa,凍結(jié)砂土的抗壓強度一般可達8MPa以上。

②凍土帷幕的止水性好,并且容易通過在凍土帷幕內(nèi)設(shè)水文孔來檢驗。

③對所處地層擾動較小,地面沉降控制把握性大。

④不必占用地面場地。

凍結(jié)法施工的缺點

①施工周期長。

②造價高。

③凍脹、融沉?xí)斐梢欢ǖ牡孛媛〕痢?

①凍脹和融沉引起聯(lián)絡(luò)通道附近管片變形、位移、開裂等。

②引起地面隆沉,地下管線、地面建筑物隆沉,甚至破壞。

③解凍期間沉降原因分析:

a.凍脹土體消融引起地層沉降。

b.在結(jié)束維護凍結(jié)的第五天,南京市發(fā)生20年不遇的特大暴雨,致使聯(lián)絡(luò)通道處隧道內(nèi)積水達2m多深。受此因素影響,未能按計劃及時進行襯砌背部的二次注漿,雖然在積極排水以后馬上對襯砌背部進行了跟蹤注漿,但地面及管片沉降在約兩個月后才達到穩(wěn)定狀態(tài)。

c.聯(lián)絡(luò)通道上方為十多路公交車頻繁?？康墓徽九_,車輛制動荷載導(dǎo)致地表沉降。

凍結(jié)原理見圖1。

隧道凍結(jié)技術(shù)原理

1955年我國首次將凍結(jié)技術(shù)應(yīng)用于礦井建設(shè)中,并取得了成功。隨著近年來地下工程的迅速發(fā)展,凍結(jié)加固技術(shù)因為其防水效果好,對周圍環(huán)境影響小等特點而越來越多的被應(yīng)用于城市地鐵建設(shè)中,特別是對環(huán)境保護要求高、又處在軟土地質(zhì)條件下的聯(lián)絡(luò)通道加固和盾構(gòu)始發(fā)、到達端頭的加固,其應(yīng)用更為廣泛。

根據(jù)各個施工階段的特點,采取以下措施保護

周圍環(huán)境的安全。

①為增強管片的整體穩(wěn)定性,通道開挖前所加預(yù)應(yīng)力鋼架支撐,需待結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度,解凍結(jié)束后方可拆除。

②施工前對前后共計10環(huán)管片螺栓進行復(fù)緊,并焊接鋼管片間縱環(huán)向接縫。

③在鉆孔階段涌水涌砂較厲害時,采取注漿止水。

④為減小土層凍脹,隧道上下對稱布置凍結(jié)孔,在適當部位設(shè)卸壓孔,并采用小開孔距,較低鹽水溫度,較大鹽水流量以加快凍結(jié)速度。

⑤加強監(jiān)測,包括地表沉降、隧道變形、通道收斂變形、凍土壓力、凍土和鹽水溫度等監(jiān)測,以監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)聯(lián)絡(luò)通道的施工。

⑥做好凍結(jié)和開挖的配合工作,及時封閉薄弱的凍結(jié)壁,并根據(jù)開挖后凍結(jié)帷幕變形情況及時調(diào)整開挖構(gòu)筑工藝。

⑦開挖階段凍結(jié)壁變形較大,應(yīng)及時封閉工作面,采取注漿或強制凍結(jié)的方式進行處理。

⑧在襯砌施工時預(yù)留足夠的背部注漿孔,在解凍期間根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對凍結(jié)區(qū)域進行跟蹤注漿,從而減小融沉造成的地層損失。2100433B

凍結(jié)法隧道施工，一種用土層凍結(jié)加固建造隧道的施工方法。利用人工制冷方法將井筒或基坑、隧洞周圍的土層凍結(jié)成封閉的凍土體,以抵抗水土壓力、隔絕地下水,在凍土體的保護下進行挖土、隧道襯砌結(jié)構(gòu)施工。凍土體的抗壓強度指標可達5~14兆帕。凍結(jié)工藝包括:打孔、凍結(jié)、挖土、襯砌等。打孔數(shù)量按井筒、基坑、隧洞斷面尺寸大小確定;凍結(jié)前要安裝凍結(jié)器,人工制冷的低溫冷媒劑在凍結(jié)器中循環(huán)使土層凍結(jié)。低溫冷媒劑有常規(guī)鹽水凍結(jié),溫度為-35℃;低溫液氮凍結(jié),溫度可達-196℃左右。由于低溫液氮凍結(jié)技術(shù)工藝簡單、凍結(jié)速度快,除適用于各種隧道外,還可用于工程搶險和盾構(gòu)進出口部位凍結(jié)加固。

凍結(jié)間順流吹風(fēng)型

軸流風(fēng)機設(shè)于排管的一端或兩端，氣流有組織的平行流過排管，適用于小型擱架排管凍結(jié)間。

凍結(jié)間直角吹風(fēng)型

軸流風(fēng)機設(shè)于中間操作走到上方，冷風(fēng)沿擋風(fēng)板下吹，側(cè)面導(dǎo)風(fēng)板上開孔，氣流垂直吹過排管，回風(fēng)沿對面墻回到風(fēng)機，氣流組織合理，冷風(fēng)分布均勻，凍結(jié)速度快，結(jié)凍時間一致，保證食品質(zhì)量。適用于凍結(jié)能力較大的擱架排管凍結(jié)間。

凍結(jié)間混合吹風(fēng)型

軸流風(fēng)機設(shè)于中間操作走到上方，冷風(fēng)沿擋風(fēng)板與屋頂、墻壁的空間下吹，管架和被凍食品處于冷風(fēng)回風(fēng)區(qū)內(nèi)。這種設(shè)計安裝比較簡單方便，適用于冷間改造。