冻结法在川气东送管道工程抢修中的应用.pdf

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1、第1期(总第157期)2012年2月中国彳菹z靠CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．1(SeriaINo．157)Feb．2012DoI：10·3969／j．issn·1004—4955·2012·01·020冻结法在川气东送管道工程抢修中的应用曹小为1。杨静晗2，杨焱朋1(1．中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏徐州221008；2．河海大学水利水电学院，江苏南京21∞100)摘要：川气东送管道工程武汉主干线采用盾构法穿越长江。在盾构到达接收井后，产生隧道被淹，盾构淹没在土体中的险情。叙述了抢修工程

2、采用冻结法对土体进行加固的要点。在施工过程中，对冻结盐水温度、冻土温度等进行实时监测，合理施工，成功解决了抢修中的难点。关键词：盾构隧道；抢修；冻结法；应用中图分类号：U455．49文献标志码：B文章编号：1004—4655(2012)01—0050—021工程概况川气东送管道工程是我国天然气基干管网的重要组成部分，西起川东北普光，东至上海，全长约1700km，管道穿越鄂西渝东山区，横贯江南水网地带，5次跨越长江，地质条件复杂，工程难度很大。管线自西向东途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江，武汉主干线采用盾构法穿越长江

3、。该工程由盾构出发井(竖井)、隧道、盾构接收井(竖井)组成，隧道设计全长1923m，内径3．08m，外径3．54m。隧道结构剖面见图1。图1隧道结构剖面图盾构机主机进入接收井后，在拼装管片的过程中，距到达竖井内井壁10．2m的隧道位置突然发生了涌水涌砂，隧道被淹；同时造成隧道轴线方向出现长约90m、宽约30m的地面塌陷，塌陷最低点深度为6m，盾构机被淹没在土体中。考虑到施工工期及现场情况，提出将盾构接收井前移及原位冻结加固的方案。收稿日期：2011—08—24502抢修方案根据详勘资料，表土层由黏土、砂土以及砂岩和泥岩构

4、成，且隧道修复段地下水位埋深较浅、地下水水位受江水控制，且为主要含水层，导水性良好，与江水水力联系密切，井壁稳定性较差，故在盾构所处位置进行盐水冻结施工。为了进行未损坏隧道的排水和清理施工，在未损坏隧道内布置冻结管，形成冻结帷幕，抵抗隧道内的水土压力⋯。在冻结帷幕的维护作用下，进行隧道内排水及清理工作。图2为加固体剖面示意图。未冻／冻结／一荔豸萋藿鳕霞熏蓁豸》参弋}礅至鞘囊乡彭∥形∥杉Z飞獭么铡搿缓图2加固体剖面示意图3冻结设计考虑到盾构设备的结构特点，在盾构后的2号和中圃彳盛z靠曹小为，杨静晗，杨焱朋：冻结法在川气东送

5、管道工程抢修中的应用2012年第1期3号车架至盾构接收井之间(长约27m)，通过冻结形成“门”字形冻结帷幕旧1；并在2号和3号车架之间，布置竖直冻结管，形成冰塞封堵结构，在冻结帷幕的保护下进行原盾构接收井的排水及泥沙和盾构设备的清理工作，并将所清理设备起吊到地面。3．1冻结要求一11)在进行盾构接收井排水清淤工作时，冻结壁能隔断加固区域与外部的水力联系，能抵抗隧道断面水土压力。．一2)形成的冻结壁与地下连续墙外表面完全交接，保证施工安全，在水平暗挖过程中，保证开挖土体的稳定和不透水。3)盾构周围的防水帷幕结构在盾构脱离过

6、程中，保证周围土体的稳定和抵抗恩围韵水土压力。3．2冻结参数1)隧道两侧冻结帷幕厚2．5m，拱顶厚3m，冻结封堵结构厚

7、3m。2)封堵结构处布置3排冻结管，排间距为1．5m，每排布置6根冻结管，长45m，进入不透水岩层2m。冻结冰塞封堵结构与盾构接收井间24．2m距离内，共布置16排冻结管，其中盾构上部的冻结管排至修复隧道的设计边界位置o．5m处，长24．3m。A、F排冻结孔深38m，冻结管排间距均为1．5m；其余冻结管长度均为45m。本次抢修中共布置118个冻结孔、16个测温孔，具体布置见图3。其中，标注“T”字的孔为

8、测温孔。图3测温孔、冻结孔平面布置图3)根据计算，冻结总需制冷量约34．07×108J／h；冻土平均温度一10℃；积极冻结期60d，设计最低盐水温度为一25～一32℃；单孔盐水流量≥4m3／h。3．3冻结设备选用5台250kw的YSGFl000型盐水机组，4台55kW的Is200—150—315盐水泵(流量303m3／h)，2台30kw的10sH一19清水泵(流量468m3／h)，5台7．5kw的GBNL3冷却塔。4封堵冻结施工1)施工流程：施工准备_÷打注浆孔一隧道内充填注浆_+打垂直冻结孔一开机冻结_+形成冻结帷幕_

9、+分割起吊盾构_÷隧道修复_停止冻结-÷冻结管拔除。2)为了保证隧道内冻结区域的冻结效果，冻结前必须对封堵结构附近隧道进行注浆充填。3)冻结过程中通过布置的测温孔对冻结区域的温度场进行了跟踪监测HJ。为加强下部层位的冻结，盾构接收井冻结孔隧道边界素混凝土墙盐水采用正循环方式，去回路温差控制在1．5K以内。4)由测温孔