盾构接收加固方案

天津地铁2号线9合同段天津站盾构接收

地层加固

施工方案

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中铁三局集团有限公司

二○一○年六月

目录

1.编制说明 (2)

1.1编制依据： (2)

1.2工程概况 (2)

2.施工方案 (6)

2.1冻结法 (6)

2.2水平注浆 (23)

3.监测 (28)

3.1水平注浆阶段监测 (28)

3.2冻结阶段监测 (30)

4.安全质量技术措施 (31)

4.1水平注浆 (31)

4.2冻结法 (31)

5.应急措施 (34)

1.编制说明

1.1编制依据：

⑴《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）。

⑵《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）。

⑶《钢结构设计规范》》GB50017-2003。

⑷《地基基础设计规范》GB50007-2002。

⑸《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。

⑹《建筑抗震设计规范》GB50011-2001。

⑺《地下铁道设计规范》GB50157-2003。

⑻《天津轨道交通2号线工程地质勘察报告》。

⑼《旁通道冻结法技术规程》，DG/TJ08-902-2006 J10851-2006。

⑽井巷工程设计规范及其他相关国家、天津市安全文明施工规范。

1.2工程概况

1.2.1水文地质

天津站盾构进洞时主要的土层主要是粉质粘土。粉土层。隧道轴线距离地面20.27米；粉砂层顶距离地面24米，层厚（设计）5米。地铁工程影响范围内微承压水主要赋存于粉土及粉砂层内，主要接受上层潜水的渗透补给，天然含水量≥20%。（见图12101地质剖面图）天津站2008年年底发生了漏砂、涌水，其位置正是盾构接收井位置，在处理过程中，局部注浆对该地层土体进行了置换，使土体成分发生了一些变化。

1.2.2地面建筑物

天津站是新开路~天津站盾构区间的盾构接收端，盾构端头井处地面建筑物主要是惠森花园2#（7层）、裕阳花园17#楼（8层）。均为桩基础，天津站去年漏水对已有建筑物也造成了影响。（见图12201平面布置图）

1.2.3地下管线

雨水管线φ800（埋深2.66米）；两根φ400（埋深0.9米）φ600（埋深0.64米）铸铁输配水管线；两根φ400的污水管线；0.38KV供电和

路灯管线各一根；一根未知管线可能是电缆。（见图12301管线平面图）

12101地质剖面图

4

12201平面布置图

5

12301管线平面图

2.施工方案

由于接收端隧道埋深比较深（隧道轴线距离地面20.27米），隧道底有一层5米厚的粉砂层，基于对地面建筑物、地下管线和周边环境的保护，端头加固采用冻结法+水平注浆的加固的方案。

2.1冻结法

2.1.1冻结参数

A.冻土墙厚度h 的确定

设冻土墙平均温度为-10℃，冻土抗压强度σ压=3.5MPa ，抗拉强度σ拉=1.8MPa ，抗剪强度τ剪=1.5MPa 。洞口采取板状冻结方式加固。冻结加固体在盾构接收破壁时，起到抵御水土压力、防止土层塌落和泥水涌入工作井的作用。

⑴ 计算水土压力：

洞口的中心埋深为20.27m ，当开洞直径为6.7m 时，开洞口的底缘深度为23.28m 。

则按重液公式计算得到水土压力为： P=0.013H=0.30MPa

定加固体为整体板块而承受水土压力，运用日本计算理论计算加

固体的厚度：2

1

24⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡∙∙=σ

βD P K h 计算得冻土墙厚度为2.12m 。（见表2101）

表1运用日本计算理论的数据及结果

运用我国建筑结构静力计算理论公式进行验算： 圆板中心所受最大弯曲应力计算公式为()()22

max

1182/3h

D P μσ+=

，计算结

果见表2102

表2102

剪切验算加固体厚度：

沿槽壁开洞口周边验算加固体剪切应力h PD

4max =τ。

计算结果见表2103

表2103

根据以上计算结果和设计院设计原则，冻土墙厚度h 接收洞口冻结壁厚度取2.3m ，外圈维护冻结帷幕厚度取1.6 m 。

B.冻结范围及冻结孔的布置

鉴于盾构接收对加固体强度及密封性要求很高，以及实际现场施工情况和条件（施工场地的原因），采用水平冻结方案。主要技术参数：冻结体为洞口处冻结板块厚2.30m ，直径10m 。接收洞门每个冻结孔数：水平冻结孔57个，外圈32个，冻结孔深度为11米，内圈3圈25个，冻结孔深度为2.6米。测温孔9个。冻结管管材选择：选用φ89×8mm20#低碳无缝钢管。

C.主要冻结施工参数的确定 ⑴积极期盐水温度-25~-30℃。 ⑵冻结孔偏斜率β≤1%。

盾构接收加固冻结孔外圈最大终孔间距Lmax=lmax+2βH=1.1m 。内圈最大孔间距为1.2m 。

⑶盾构始发、接收加固冻土平均发展速度v=28mm/d 。 ⑷盾构始发、接收加固冻土墙交圈时间T=Lmax/2v=22天。 ⑸盾构始发、接收加固冻土墙达到设计强度的时间为35天。 ⑹冷凝温度 +35℃。

根据以上参数选定，当冻结孔最大间距处交圈时，冻土墙与槽壁完全胶结。

D.冻结孔施工

（1）冻结孔布置

盾构接收每个洞圈共布置水平冻结孔57个，内圈25个，外圈32个；冻结孔如下图。（见21101冻结孔布置图）

21101冻结孔布置图

（2）冻结孔施工

①冻结管、测温管和供液管规格

冻结管选用φ89×8mm20#低碳钢无缝钢管，采用丝扣连接加焊接；测温管采用φ50×3mm无缝钢管（内圈用PVC管）。

②打钻设备选型

水平冻结孔施工，选用MD-60A型钻机进行施工，冻结管连接采用丝扣加焊接方式。钻孔使用灯光测斜，冻结孔终孔偏斜控制在1%以内。

选用BW-250/50型泥浆泵１台，电机功率14.5KW。

③水平冻结孔施工方法：

水平冻结孔施工较复杂，工序为：定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。

具体如下：

a定位开孔及孔口管安装：根据设计在隧道内定好各孔位置。根据孔位在槽壁上定位开孔，首先注意槽壁内主筋干涉时，调整孔位，用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130㎜，