xxx站盾构出洞冻结施工方案

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1、XXX站盾构出洞地层冻结加施工方案XXXX有限公司2001年9月一、工程概况上海地铁明珠线nx站区间隧道用盾构法施工。盾构出洞口直径巾6.7m。在盾构出洞洞口中心标高为-9.817m。盾构工作井采用0.8m厚混凝土地下连续墙及0.6m厚钢筋混凝土内衬支护，其平面尺寸为长26.6m，宽14.8m。工作井附近自然地坪标高约为+2.60m。为了避免在安装盾构机时泥砂和地下水从出洞口涌入工作井内，拟对盾构出洞口附近的地层进行冻结加固。即：在盾构出洞方向沿工作井地连墙外侧布置冻结孔，并在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水地层结冰，形成强度高，封闭性好的

2、冻土墙，然后在冻土墙的保护下打开盾构出洞口和安装盾构机。冻结法加固地层的主要施工顺序为：施工准备——冻结孔施工，同时安装冻结制冷系统一一安装冻结盐水系统和检测系统——冻结运转——探孔检验——打开盾构出洞口和盾构出洞安装——停止冻结，拔冻结管——盾构推进。本工程的内容包括左线和右线隧道盾构出洞口的地层冻结加同施工。按地层资料，盾构出洞口位置主要为淤泥质粉质粘土，局部夹有薄层粉砂。土层的含水量大，达52.3%，稳定性差，暴露扰动时易产生液化流动，在隧道出洞时必需对附近地层进行加固处理。局部可能有粉砂层，要求地层加固体有好的隔水性能，尤其是加固体与连续墙

3、之间不应存在间隙，这也是地层加同的难点所在。二、冻土墙设计2.1设计要点根据本工程特点与过去类似工程的施工经验，对盾构出洞冻结加固施工方案设计的主要问题作以下分析。1、关于冻土墙强度设计方法。冻土墙强度设计采用日本和我国的建筑结构静力计算公式，冻土墙按周遍固定圆板考虑。冻土的强度取值，参考上海和日本类似土层的试验结果和设计取值，原则上考虑较大的安全储备。2、盾构出洞口冻土墙与地连墙间的密封问题。由于地连墙混凝土的导热性好，冻土墙与地连墙之问不易冻结，所以要求冻结管尽量靠近地连墙，在地面打钻空间受地连墙导墙限制的情况下，靠近地连墙的冻结孔可以适当向地

4、连墙倾斜钻进。同时，为确保地连墙附近的土层冻结，拟采取紧挨地连墙布置两排冻结孔的加强冻结措施。盾构出洞口周遍冻土墙与地连墙应搭接，根据上海杨家渡220kV电缆顶管出洞冻结施工经验，搭接宽度取即可。3、冻土墙对地连墙的作用力问题。根据平衡关系，冻土墙与地连墙的水平作用力不会大于土层的被动土压力。根据永冻土地区的大量现场量测与试验，冻土作用于建筑物的法向冻胀力一般不会大于0.2MPa。在上海杨家渡220kV电缆顶管出洞冻结工程中，没有发现冻结施工对工作井有明显不利作用。在该该工程中，考虑对冻结施工时的工作井衬砌变形进行跟踪监测。4、冻结引起的地表隆起、

5、沉降对附近建筑物的影响问题。根据上海一、二号地铁和煤矿冻结施工监测，冻土墙内的地表冻胀隆起一般不大于40腿，如地表不补充水份，地表隆起量还要小得多。地层融沉一般比冻胀隆起要小，个别情况可比冻胀隆起量大20%，所以，冻土墙化冻后，地表基本能恢复到原位。在上海杨家渡220kV电缆顶管出洞冻结工程中，冻土墙附近地面混凝土没有发现有变形、开裂情况，也说明冻胀和融沉对附近地面建筑的影响不会大。2.2冻土墙形式采用在盾构出洞口周围土层中布置垂直冻结孔（或小角度倾斜冻结孔）冻结的方法，在洞门外侧形成一道与工作井地连墙紧贴的冻土墙，丼作用是图1冻土墙的结构形式(计

6、算参数及结果参见表1)。抵抗土层侧压力的作用，防止泥砂和地下水进入隧道出洞口，确保盾构出洞安装顺利进行。参见图1。2.3荷载计算冻土墙外侧受土层侧压力作用。取上覆土层的平均容重为y=18.5kN/m3,内摩擦角小=9.5°,粘结力C=13kPa,超载qn=20kPa。按洞口下缘埋深H=15.767m计算得冻土墙所受最大主动土压力为：Ps=0.205MPa。2.4冻土墙厚度按受均布法向荷载的圆板计算冻土墙的承载能力。1、按日本设计公式计算日本关于加固体厚度h的计算公式为*2(7计算得冻土墙厚度为1.28m。表1按円本计算公式的参数取值与计算结果冻土平

7、均温度T(°C)冻土抗折强度o(Mpa)荷载P(MPa)开挖直径D(m)系数B安全系数k冻土墙厚度h(m)-91.50.2056.71.23.01.282、按我国建筑结构静力计算公式验算圆板中心所受的最大弯曲应力计算公式为MaxP(D/2)-16-(3”)咅计算得冻土墙厚度力1.30。(计算参数及结果参见表2)。表2按建筑结构静力计算公式的参数取值与计算结果荷载P(MPa)开挖直径D(in)冻土泊松比计算最大弯曲应力oMax(MPa)冻土抗折强度o(MPa)安全系数k冻土墙厚h(m)0.2056.70.30.51.531.303、冻土墙的抗剪验算沿

8、工作井开洞口周边冻土墙承受的剪力最大，为PD取冻土墙厚度为1.5m,计算得剪应力为0.229MPa,安全系数为6.55,满