长江漫滩高富水地层冻结加固及水中盾构接收

1、长江漫滩高富水地层冻结加固及水中盾构接收一、前言作为处理软弱地基的一种有效方法，冻结加固被广泛的应用于各种复杂地质工程中。本文正是基于长江漫滩高富水地层的地质条件，具体论述了冻结加固及水中盾构接收的施工过程。二、工程地质概况长江大堤旁中间风井到达端盾构中心埋深12.45米，洞门处主要地层为-2b4淤泥质粉质粘土粉质粘土、-2c-d2-3粉砂粉土，隧道底部距-3d2粉细砂承压水层底部为2.33.8米，承压水层厚度为1.43.3米。三、钻孔及冻结加固施工方法1、冻结帷幕厚度确定按照冻土帷幕平均温度-10，冻土强度指标取单轴抗压强度3.6MPa,抗弯强度2.0MPa,抗剪强度1.6MPa。进出洞口冻

2、土帷幕厚度的确定一般为1.83m不等，保证洞门槽壁凿除后，冻结壁能够安全承担水土压力而不被破坏（一般运用日本计算理论计算加固体的厚度和我国建筑结构静力理论公式计算加固体的厚度并进行安全系数验算）。该工程洞门已进行了搅拌桩加固，垂直冻结只考虑冻结封水，不承担侧向水土压力。2、冻结孔及测温孔布置（一）冻结孔的布置采用垂直局部冻结方案，冻结孔平面布置如下图，板块部分冻结孔布置2排，孔距0.8m,冻结孔总数31个，梅花布置。第一排孔数16个，距槽壁0.4m。第二排孔数15个，第一排孔与第二排排距0.7m。冻结孔深度17.8米，冻结深度为11.7米，冻结宽度为12.8米。垂直冻结孔冻结管选用127X4.

3、5mm20#低碳钢无缝管。（二）测温孔布置共布置测温孔3个，深度和冻结孔相同，采用650X3mm?c缝钢管。详见下图。3、冻结制冷设计计算冻结孔终孔间距Lmaxc1000mm冻结帷幕交圈时间为25天,可进行洞门破壁施工。积极冻结期盐水温度为-25C-30C。维护冻结期温度为-25C-30C。冻结需冷量计算：Q=1.3?兀？d?H?K=4.2万kcal/h。选用W-YSLGF300型螺杆机组一台套，设计工况制冷量为8.75X104Kcal/h,电机功率110KW另备用一台。单台机组总用电负荷约250kw/h。4、冻结加固主要技术要求（一）冻结孔开孔位置误差不大于50mm在施工受限时可适当调整孔位

4、或调整钻孔角度，但要保证不超过最大孔间距，内排孔冻结段距地连墙不超过400mm。（二）冻结孔终孔最大允许间距为1000mm。（三）冻结孔钻进深度不小于设计值，不大于设计0.5m。不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。（四）冻结管耐压不低于1.0MPa,并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。冻结管接头抗拉强度不低于母管的80%。（五）施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。（六）施工成孔后，必须进行打压试验，并满足设计打压要求。（七）设计积极冻结时间为25天。要求冻结孔单孔流量35m3/h;积极冻结7天盐水温度降至-20C以下；冻结15天盐水温度降至-2

5、4C以下；开挖时盐水温度降至-28C-30C,去、回路盐水温差不大于2。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。5、冻结孔施工垂直冻结孔施工，选用XY-2型钻机2台进行施工，冻结管连接采用管箍焊接方式。钻孔使用灯光测斜，冻结孔终孔偏斜控制在1%。6、冷冻站安装冻结站设置在冻结站设置在地面上，占地面积约70平方米。站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。设备安装按设备使用说明书的要求进行，冻结设备采用双套，其中一套备用。7、积极冻结与维护冻结冷冻站设备安装完毕，进行调试和试运转后，进入积极冻结期。根据实测温度数据判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度，然后再

6、进行探孔检测，确认冻土帷幕与槽壁完全交结后方可进行最后一层砼的完全破壁。积极冻结期是冷冻机开始开机冻结到冻结土体厚度和强度达到设计值所用的时间。温度变化是：高一降低-平衡。维护冻结期是冻结土体达到设计要求后开始破槽壁到盾构机进出洞完成冷冻机停机所用的时间。温度变化是：低一略升高f平衡。四、盾构进洞推进施工1、盾构进洞推进施工在隧道范围内所有垂直冻结管全部拔出后，盾构机方可开始推进。根据该端头井加固特点（槽壁外搅拌桩已加固6米），当盾构机推进到盾尾第一环管片完全进入搅拌桩加固体内时停止推进，开始施工第一道止水环箍（止水环箍为双液水泥浆），继续推进，当盾构机推进到盾尾约0.51米左右在洞圈止水装置

7、内时，进行第二道止水环箍施工，同时对该6米搅拌桩加固体范围内管片后进行二次双液注浆封水，盾构机推进进入隧道约两环管片，停止推进，对槽壁及管片间的空隙先注单液浆，再利用双液注浆充填封堵止水。进洞推进时同步注浆可采用双液浆、也可采用原同步注浆浆液，但应加入一定量的水泥，提高浆液强度。2、洞圈封堵、井内清理或环形管液氮冻结（一）井内清理及洞圈封堵（1）洞圈封堵前期以注浆为主，待注浆达到一定强度后再进行回填土的开挖。待开挖至隧道顶部后，边开挖边用弧形钢板与背覆钢板环管片焊接进行洞圈的封堵。（2）回填土开挖前要进行抽水试验，确定洞口槽壁与管片之间的空隙封堵完成，无水渗漏到井内时，方可抽水进行回填土开挖。

8、否则继续进行封堵注浆（也可采用聚氨酯注浆封水）或进行环形管液氮冻结（一般不采用）。（二）环形管液氮冻结当注浆封水达不到预期效果时进行液氮冻结封水（1）制冷设计环形液氮冻结管采用32X3mm不锈钢管。液氮冻结的关键环节为温度控制，根据以往液氮冻结的经验，液氮储罐出口的温度控制在-150C-170C,压力控制在0.10MPa0.15MPa为宜,冻结管出口温度控制在-50C-70C,压力控制在0.05MPa0.1MPa为宜，压力调节可使用液氮储罐上的散热板，温度调节使用每组回路中截止阀。（2）冻结时间根据以往工程的施工经验，液氮冻结在水中的发展速度为5cm/d。根据环形管的布设情况，环形管同管片距离

9、为23cm,冻结帷幕发展半径为30cm,可有效封闭洞门口与盾构机的间隙。按冻土的发展速度为5cm/天，距此推算冻结时间为6天，再通过测温孔的测温判断，方可进行后继施工。（3）液氮需用量积极冻结时每环每小时需液氮约1000Kg,则积极冻结6天液氮量为：1000X24X6=144000Kg维护冻结进洞时暂按3天计算，每环每小时需液氮约800Kg，则维护冻结3天液氮量为：800X24X3=57600Kg液氮总共消耗量：144000+57600=201600Kg。3、地层融沉注浆注浆施工，由于该处已进行搅拌桩加固，融沉注浆可利用隧道内管片上预留的注浆孔进行。注浆材料：注浆材料采用水泥单液浆或水泥一水玻璃双液浆。水泥-水玻璃双液浆比为：水泥浆与水玻璃溶液体积比为1：1。水泥浆水灰比为1:0.8。注浆压力为0.40.5MPA注浆施工过程的监测：控制地面沉降变