地铁隧道盾构出洞口液氮竖直冻结加固技术

上海轨道交通13号线世博园区专用交通联络线工程淡水路站—马当路站区间隧道下行线盾构出洞口采用液氮竖直冻结加固。介绍了液氮冻结壁及冻结孔的设计、液氮冻结施工流程、冻结效果和拔除冻结管的过程。     

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。     

液氮冻结在盾构出洞施工中的应用

文章结合上海地铁9号线七宝站～外环路站区间隧道盾构出洞的实际情况,详细介绍了盾构出洞过程出现渗漏水时采用液氮垂直冻结处理的施工方法。     

液氮冻结技术在盾构工程中的应用综述

液氮冻结技术在盾构工程中的应用已日渐成熟,通过对液氮冻结技术在我国盾构工程中应用案例的归纳,总结出液氮冻结技术与传统防渗加固法的不同。目前,液氮冻结技术主要集中在盾构机进出洞阶段和盾尾刷检修和更换方面,另外,在清障施工、隧道修复和盾构隧道对接等方面也发挥着极其重要的作用。液氮冻结技术与传统方法相比,在施工的便捷性和安全性方面均有着无可比拟的优点,其应用广泛绿色环保的特点也尤为突出。从施工实践来看,液氮具有极低的沸点,冻结效率有了极大的提升,对一些突发性的事故处理能够最大限度的降低风险和减小损失,冻结效果也更为明显。     

液氮冻结法在盾构始发地层加固工程中的应用

某地铁区间隧道盾构从车站一端始发,端头井位于富水砂层,采用旋喷桩和深层搅拌桩进行端头井加固后盾构始发时出现大的涌水涌砂,为确保距始发井3．4m处6层居民楼安全,根据工期需要,采用液氮快速冻结补充加固地层,使盾构机安全始发。     

液氮冻结技术在地铁泵房排水管修复工程中的应用

以上海运营地铁某区间泵房排水管液氮修复工程为背景,详细介绍了液氮封水冻结帷幕形式和冻结孔布置参数的设计、液氮消耗量估计、施工流程、操作方法和测温系统布置。通过温度监测数据和工程实践,验证了开挖条件分析方法。由隧道沉降监测结果可知,小体积液氮局部冻结土体的融沉对隧道变形稳定性影响较小。     

冻结加固盾构端头土体温度场数值分析

在人工冻结加固盾构到达端头土体施工过程中,土体温度是关系到冻土帷幕发展情况以及确定盾构机推进时机的重要参数。以南京地铁二号线集庆门车站北端头盾构进洞冻结加固工程为背景,利用大型有限元数值分析软件建立数学模型对冻结和自然解冻温度场进行计算,研究了多圈水平冻结条件下温度空间分布及温度随时间变化规律,并对左线开挖后垂直冻结管停冻和不停冻两种方案对温度场的影响进行对比,研究表明:采用多圈水平冻结并合理布置冻结圈径可以显著加快冻结壁的形成,从而缩短工期;自然解冻时存在两个解冻锋面,其中管片散热对解冻影响较大;自然解冻时温度上升速率先快后慢,而解冻锋面推进速度则越来越快;在左线开挖后可以停止左、右线洞门之间垂直冻结管的冷媒循环,同样能够保证右线冻结壁厚度达到设计要求。     

液氮冻结法在盾构进洞工程中的应用

结合具体工程实例,分析了液氮冻结原理,探讨了液氮冻结法在盾构进洞工程中的应用,介绍了具体的冻结方案和冻结效果,实践证明该方案是安全可靠的,在其他类似地下工程中有推广应用价值。     

武汉地区地铁盾构端头井土体加固方法探讨

结合武汉轨道交通二号线一期工程,通过介绍车站盾构区间的工程地质和水文地质特点,对武汉地铁盾构进出洞土层加固方案进行了分析探讨,同时也提出了应注意的问题。     

液氮冻结技术在盾构主轴承螺栓更换过程中的应用

盾构主轴承螺栓是盾构机的重要部件,它的工作性能直接影响盾构机的掘进效率和工作寿命。由于存在安装不齐、拧紧力矩不足、韧性差以及剪切力过大等情况,导致螺栓发生断裂的情况时有发生。因此,盾构施工过程中经常需要对螺栓进行更换与修复。本文以佛山地铁3号线工程为例,介绍了采用液氮冻结技术对桂南区间左线盾构机进行常压开仓更换主轴承螺栓施工的实践运用。整个施工过程开挖面地层稳定,地下水未受到明显影响,螺栓顺利完成更换,盾构机恢复正常施工掘进能力,后续工程有序进行。本文还对施工过程的关键措施及注意事项进行了总结,为后续解决类似问题提供借鉴。     

液氮冻结帷幕水热耦合温度场数值分析及应用

液氮冻结温度场是具有相变、水分迁移的瞬态热传导问题。基于水热耦合理论建立了液氮冻结的温度场数学模型,获得了液氮冻结帷幕厚度和平均温度随时间发展均呈对数规律分布;冻结管组内连接方式对冻结效果有较大影响:三管串联形成的冻结帷幕厚度最不均匀、平均温度也最高,单管供回液连接方式冻结效果最好;但从经济效益和冻结效果综合因素考虑,双管串联冻结方式宜优先采用。研究成果完善了盾构进洞液氮冻结温度场理论和工艺。     

地铁联络通道人工冻结法的数值模拟分析

以冻结管间距为0.3、0.4、0.5 m及其相应间距的单双排布置作为主要变量,考虑土的比热容、密度以及导热系数,建立热传递有限元模型对冻结法施工的积极冻结过程以及融化过程进行数值模拟。研究表明:当冻结管采用间距为0.3 m布置时,双排管会比单排管的制冷效果更加明显。同时发现冻结管间距越密集制冷效果会越高,从经济上考虑,冻结管的布置形式可以采用间距为0.4 m双排布置。在隧道中心竖向位置处,距离地表面越近,受到冻结后土体竖向产生的位移越大,在冻结帷幕内的冻土位移不随深度的变化而变化;在地表面距离隧道中心水平距离越大的位置,受冻土膨胀产生的竖向位移越小,在隧道中心处位移最大,同时发现地表水平方向的径向位移变化并不明显。     

高承压含水层中更换盾尾刷长距离液氮冻结技术

以杭州庆春路过江隧道为例,论述了长距离液氮冻结需要解决的关键技术,介绍了该工程的冻结参数设计、施工工艺以及测温系统布设与冻土帷幕判断、盾尾刷更换应具备的条件、强制解冻设计及盾构重新推进条件判断等.结果表明,长距离液氮冻结在封水应用中有着显著成效,与注浆法和盐水冻结法相比技术可靠、安全性好、节约工期,解决了承压含水层中封水更换盾尾刷的难题.     

液氮冻结在隧道工作井二次封堵水中的应用

介绍了为封堵工作井异常涌水涌砂缝隙,以某隧道新工作井液氮二次冻结封堵水工程为背景,基于液氮气化时剧烈吸热的原理,提出采用液氮土层冻结技术快速冻结封堵涌水的解决思路。初期盐水冻结壁有缺陷情况下运用原有冻结管和新增冻结管液氮封水冻结,以及冻结帷幕的形成和冻结孔布置参数的设计、施工流程与冻结效果。     

垂直局部冷冻施工工艺在盾构进洞中的应用

高压旋喷桩地基加固法自身存在某些缺陷,无法在流砂地层中达到理想的封闭效果。通过南京地铁十号线滨江大道站—珠江东站区间盾构接收工程实例,阐述了冷冻加固在流砂地层中具有的优势,论证了人工冷冻加固法在盾构进洞上的可用性。     

地铁联络通道冻结法施工三维数值模拟分析

在地铁联络通道水平冻结法施工过程中,对已建的盾构隧道、地下管线、地表建筑物等都将产生较大影响.以南京地铁二号线莫愁湖站～汉中门站区间联络通道及泵房水平冻结法施工为工程实例,采用FLAC3D进行数值模拟,对地铁联络通道施工过程中的冻结温度场的发展变化、冻胀融沉引起的地表位移以及冻胀力引起的隧道内力和变形等做了详细的分析,...     

冻结凿井中冻结孔作埋地换热器的可行性分析

冻结法凿井是利用人工制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再进行开凿井筒的特殊施工方法。采用冻结法施工的井筒,完成后地层中留有大量的冻结孔。本文基于某工程实例,主要通过数值计算温度场分析利用冻结孔作为地源热泵埋地换热器的可行性,以实现浅部或深部地层冷量和热量的利用。     

地铁隧道施工预加固技术应用研究

地铁隧道建设过程中的地层稳定性研究是现在的难题,地铁建设引起的地层沉降、周围土体失稳,是地铁设计、施工所考虑的重要因素。本文采用现场监测数据和有限元数值模拟相结合的研究方法,根据现场监测数据和数值模拟所得出结果进行对比,验证了数值模拟的适用性,也进一步验证了西安地铁一号线洒金桥-北大街区间隧道管棚超前支护这种施工设计方案的合理性,对类似工程有很重要的指导作用。