冷冻法地层加固下盾构刀盘修复关键技术

恶劣地质条件下,当盾构刀盘损坏严重时,需采取针对性措施加固地层以完成刀盘修复,从而保证盾构安全掘进。文章依托福州某地铁工程,介绍了冷冻加固地层下作业面通风、刀盘修复焊接工艺、焊缝探伤方法等关键技术,并讨论了冷冻地层刀盘修复常见的问题及其应对措施,可为类似工程提供借鉴。     

盾构施工刀盘冷冻法开仓的监理管控要点

盾构隧道开仓存在在不具备地面加固条件的情况下对盾构前方掌子面软弱地层进行临时加固的难题。以广州地铁12号线里横路至槎头区间（以下简称“里槎区间”）左线刀盘冷冻法开仓实例对刀盘冷冻法开仓施工技术及监理管控措施进行总结。盾构隧道开仓主要分为常压开仓和气压辅助开仓两种,当掌子面处于稳定地层时,可直接进行常压开仓,其余情况均需地层加固达到常压开仓条件或采用气压辅助方式进行开仓作业。当掌子面处于砂层、淤泥层等几乎无自稳性的地层时,对掌子面采取注浆加固处理后方可进行气压辅助开仓作业;当掌子面上方地面无加固条件时,洞内掌子面冷冻法加固则是一种有效的加固措施。     

富水砾砂地层中联络通道的冷冻加固施工技术

结合沈阳某地铁联络通道冷冻加固项目,详细阐述了联络通道冷冻法加固的施工技术要点,并探讨了盾构进洞的注意事项。     

盾构穿越细中砂层浅覆土始发施工技术措施——北京地铁M15号线南法信站~石门站区间

介绍了北京地铁M15号线南法信站~石门站区间隧道浅覆土盾构始发施工采取的措施。施工前根据地层条件采取旋喷桩加固和注浆预加固地层,在盾构施工中,严格控制盾构掘进参数,保证盾构通过时地层的稳定,避免了出现地表的隆起和沉降。最终使得盾构安全通过浅覆土段始发施工,给以后同类工程施工带来参考经验。     

不同地质条件下盾构进出洞施工技术研究

盾构进出洞是盾构隧道施工中的事故多发阶段,应加强各种地质条件下盾构进出洞施工技术的研究。对盾构施工中所遇到的具有普遍性的三类岩土条件下盾构进出洞土体的加固方式进行了总结分析,提出了盾构进出洞过程中主要控制技术措施。研究表明：对于软土地区,盾构隧道端头采用最多的是水泥土深层搅拌桩＋高压旋喷桩（或注浆）的加固方式,当受地面环境限制时,可采用冻结法进行加固;在砂层中,主要采用地层加固＋降水的加固方式;遇到全断面岩石地层时,无需进行地基加固,可采用分层注浆的施工方案;对于特殊地层,需采取较为特殊的加固方式。     

高水压粉砂地层泥水盾构水下到达施工技术

结合武汉地铁二号线越江隧道工程水下到达的施工经验,介绍了如何创造条件实现泥水盾构水下到达,安全可靠地完成泥水盾构到达施工,重点论述了端头旋喷加固、冷冻加固以及基坑回填、盾构掘进等水下到达关键施工技术。该工程采用端头旋喷加固和冷冻加固技术相结合,洞门破除后实施基坑回填,成功地解决了盾构到达过程中高水压风险,可为类似工程提供一定的参考和借鉴。     

饱和粉细砂地层隧道处治对策研究

针对饱和粉细砂地层中修建隧道时易发生流砂的现象,详细阐述了某隧道在饱和粉细砂地层中发生流砂及地表塌陷后的各项应急处理措施和洞内加固处理对策,可为类似工程提供参考依据。     

地铁盾构在圆砾层端头加固设计

盾构端头加固是盾构始发、到达技术的重要环节,圆砾层进行盾构端头加固的设计及施工有其特殊性,介绍了在圆砾层采用连续墙加袖阀管注浆工法进行端头加固的工程设计实例,为盾构在类似地层进行端头加固设计提供借鉴。     

深圳地铁首次盾构始发冻结法加固施工技术研究

详细介绍了深圳地铁盾构始发冷冻加固的施工工艺及冻结体厚度的计算过程,探讨了冻结法盾构始发的实施情况,并通过探孔对强度与渗漏水情况进行了检测,达到了设计要求。     

谈富水粉砂地层盾构接收端头土体加固技术

结合某地铁车站工程的地质和环境条件,采用了素连续墙止水帷幕与水泥搅拌法组合的盾构接收地层加固方法,并阐述了该方法的施工技术,经实践证明,该加固方法确保了盾构端头土体的稳定性,优于冻结法加固的效果和经济效益。     

交叠车站下穿段MJS+水平冻结温度场分析

以南京地铁7号线中胜站下穿既有10号线中胜站工程项目为研究背景,提出了富水承压含水砂层交叠车站下穿施工MJS+水平冻结新工法,通过ADINA有限元软件进行水平冻结温度场数值模拟,获得了富水砂层交叠车站下穿段人工水平冻结的冻结温度场变化规律,并对比分析了MJS加固端部采取保温措施与否的冻结温度场发展规律,研究了因MJS水化热产生的不同地层初始温度和不同季节施工对冻结温度场的影响。结果表明:随冻结时间增加,冻结锋面发展速度先快后慢,冻结40 d时,冻结区内土体温度维持在-13 ℃以下;无论是在MJS加固区的顶部、中部还是底部,距离冻结管越近,其温度下降速度越快,最终土体温度也越低;MJS加固区中地层初始温度平均每升高4.54 ℃,内部土体达到设计厚度所需时间延长1 d;夏季必须对端部采取保温措施,否则无法形成所需厚度,对端部采取保温措施后,端部冻结交圈时间减少2 d,冻结40 d时端部冻结壁厚度增加了2.6倍。相同地层初始温度和冻结设计方案下,冬季施工能有效增强端部位置的冻结效果。研究成果可指导实际工程施工,同时为国内相似地层类似工程设计、施工提供技术支撑。     

某地铁区间联络通道冻结方案设计

结合某地铁区间联络通道冻结方案的设计实例,对地层冻结技术的原理、方案、施工工序等进行了全面介绍,并通过对冻结加固后联络通道实施效果的检测,证明采用冻结方案不仅保证了建设工程的安全,而且取得了良好的经济和社会效益。     

谈冻结法在盾构进洞中的应用

结合类似工程经验,探讨了冻结法在盾构隧洞端头加固施工中的应用,详细介绍了冻结法的施工方法,对计算结果及效果进行了分析,经实践证明该方法效果显著,确保了施工质量。     

盾构出洞冻结法加固施工技术

冻结法作为盾构进出洞土体加固的一种可靠方法,得到广泛的应用。以上海复兴东路隧道盾构出洞加固工程为例,介绍加固方案、冻土帷幕设计、冻结系统设计和施工工艺供设计、施工和研究人员参考。     

冻结法在神木县城供水工程中的应用

针对神木县城供水工程基本情况,对竖井施工中遇到的问题以及冻结法在竖井施工中的应用做了介绍,同时提出了采用冻结法堵水方案,解决了竖井穿越深层流砂段施工难题。     

斜井液氮补强冻结温度场分布特征

 针对地下有流水时盐水帷幕冻结方法无法形成封闭冻结壁的情况,采用液氮低温快速冻结的方式对未封闭区域进行补强冻结,对施工过程中土体的温度场分布进行监测和分析,得出以下基本结论：冻结管出口氮气温度低于－100 ℃时,冻结管内处于氮气和液氮的混合状态,可以有效发挥液氮快速冻结的优势,而供液管上开孔的结构,会影响冻结管内不同位置液氮量的分布,从而影响冻结效果。由于地下水流动会带走部分冷量,冻结区域封闭前后,土体降温速度差别较大,并且地下水的流动会影响冻结壁温度场的分布规律。由于液氮气化温度低,所以冻结形成的冻结壁温度梯度大,均匀性较差;停止冻结后,冻结孔位置土体温度升高迅速,而远离冻结孔的土体升温缓慢,这样缩小了冻结壁内的温度梯度。研究结果表明,利用液氮快速冻结的特点,进行盐水帷幕冻结下的补强冻结,可以有效封堵地下流水,解决盐水冻结不能形成封闭冻结帷幕的难题。     

冻结法在顶管工作井外围土体加固封水中的应用

目前,国内超深沉井加固井壁土体一般都采用钻孔灌注桩与多层高压旋喷桩组合的施工方式。在面对土质软弱、孔隙比大以及含水量高等特殊复杂地质条件时,其旋喷桩质量无法保证。当单一的止水帷幕封水效果差时,采用冻结法将沉井井壁周围土体冻结,从而形成复合止水帷幕,确保沉井施工区域内地下水与周边外界的完全隔离,有望解决顶管沉井排水下沉过程中出现的流沙涌水问题。以粉土夹粉砂承压水地层为例,采用冻结法对顶管工作井外围土体进行加固封水,介绍了方案设计、冻结施工以及冻胀融沉控制等方面的技术。该沉井施工中应用冻结法的实例,对今后类似沉井工程采用排水法施工控制地下水和加固土层具有一定的参考意义。     

开挖前多圈管冻结时冻结管受力变形的模拟试验研究

在多圈管冻结条件下冻结管受力变形规律的课题研究过程中,首先针对未开挖时冻结管的各向应力应变变化规律,以相似理论为基础开展物理模拟试验,得出结论：未开挖阶段的冻结管变形在冻结前期基本完成;黏土层中冻结管应变量比砂土层大;黏土层中冻结管最大拉应力为97.7 MPa,最大压应力为161.5 MPa,弯曲应力为轴向应力的1.7倍,最大弯曲应力达到冻结管屈服荷载的0.62倍,而砂土层中均很小。为改善冻结管的受力性能,减少开挖前冻结管储存的应变能,降低后期开挖时候冻结管的破坏率提供了实验依据。     

人工冻结作用下淤泥质黏土冻胀特性试验研究

冻结法施工在上海软土地区隧道附属设施建设中(如隧道旁通道、地下泵房等)得到较多地应用。上海地铁隧道一般位于第④层饱和淤泥质黏土层中,饱和淤泥质黏土层冻胀变形使地铁隧道管片破裂、渗水或漏泥,严重影响隧道管片质量与地铁安全运营。以上海第④层饱和淤泥质黏土为研究对象,通过室内冻胀试验,研究冷端温度对土体的冻胀力以及冻胀率的影响规律,结果显示土样冻胀率以及冻胀力与冷端温度具有较好的线性关系。通过冻结温度试验测出了土体的冻结温度,同时建立了第④层饱和淤泥质黏土的冻结温度场,进一步揭示了冻结锋面的发展与时间的关系。研究成果为上海地铁隧道冻结法设计、施工与地铁安全运营提供了有价值的参考。