盾构接收：冻结加固及水中进洞接收

液氮冻结管安装示意图
B
冻结管1 冻结管2
洞
A
门
水泥砂浆基础
内衬墙 地下连续墙
环形液氮冻结管1 环形液氮冻结管2 环形液氮安装槽 用快速水泥填平
地下连续墙
A详图
挡土墙
环形液氮冻结管1进出液管 液氮管固定架
环形液氮冻结管2进出液管
B详图
环形液氮管进出液管孔 在洞门上方的内衬墙上开孔 内衬墙
地下连续墙
24
（详见下页柱状图图）
7
8
2 钻孔及冻结加固施工方法
进行人工地层冻结，根据冻结管的布置形式，有垂直冻结、水平
冻结，全深冻结、局部冻结之分。针对工程特点和现场条件的要求，
将分别选择采用不同的施工方法。
（1）地面环境满足冻结施工条件时，采用地面垂直钻孔进行冻结叫垂 直冻结加固；对钻孔全深进行冻结叫全深冻结，对钻孔部分孔段进行 冻结叫局部冻结。
安装工作由专业冻结队实施，冻结管的开槽工作由洞门凿除队伍进 行，在凿除70cm地下连续墙的过程中进行。冻结管的相对位置详见： 液氮冻结管安装位置示意图，采用“两进两出，一主一备”的原则。
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3.3 液氮冻结监测
为准确掌握冻结温度场变化情况，在安装液氮冻 结管时设置测温点（不少于6个），测温点沿液氮冻结 管环形面位置上均布，其测温数据将作为水中进洞是 否满足井内抽水的依据。同时测温计和测温线做好固 定防护，避免在填土和清土的过程中损坏。(1) 垂直冻 结25天时，可凿除连续墙70cm安装好环形液氮冻结管， 液氮供用槽车设置在地面，利用φ32×4不锈钢管将液 氮接至冻结工作面，进行冻结。
1
地铁隧道盾构接收
端头井冻结加固封水及盾构水 中进洞施工工艺流程
2
目录
1 概述 2 钻孔及冻结加固施工方法 3 盾构进洞破除槽壁及液氮环形管的安装 4 端头井泥、水回填 5 冻结管拔除 6 盾构进洞推进施工 7 洞圈封堵、井内清理或环形管液氮冻结 8 监测 9 地层融沉注浆
3
1 概述
(2) 冻结孔终孔最大允许间距为1000mm。 (3) 冻结孔钻进深度不小于设计值，不大于设计0.5m。不能循环盐水的管头长度不
得大于150mm。 (4) 冻结管耐压不低于1.0MPa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。冻结管接
头抗拉强度不低于母管的80%。 (5) 施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地
冻结加固及水中进洞施工工艺流程（见下页 流程图）
5
施工前的准备工作
钻孔施工
冻结系统安装
积极冻结完成
盾构机推进到达冻结位置
施
工
洞门槽壁凿除
盾构机基座（底座）安装
工
艺
洞圈开槽安装环形液氮冻结管
洞圈止水装置安装
流
程
端头井泥、水回填
图
拔除盾构机顶进范围内的冻结管及双液浆封孔
工
程
开
监
机 冻
盾构机推进进站施工
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2.6冻结孔施工
垂直冻结孔施工，选用XY-2型钻机2台进 行施工，冻结管连接采用管箍焊接方式。 钻孔使用灯光测斜，冻结孔终孔偏斜控制 在1%。
单个洞门冻结施工主要技术参数
序号 1 2 3
参数名称 冻结深度 冻结壁设计厚度 冻结壁平均温度
单位 m m ℃
数量
17.8 1.5 -10
4
冻结壁交圈时间
5、 施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力。 6、 施工方案应科学合理，施工计划安排合理完整，劳动力安排、施工
机具设备配备充足合理。
10
2.2冻结帷幕厚度确定
按照冻土帷幕平均温度-10℃，冻土强度 指标取单轴抗压强度3.6MPa，抗弯强度2.0MPa， 抗剪强度1.6MPa。进出洞口冻土帷幕厚度的确 定一般为1.8~3m不等，保证洞门槽壁凿除后， 冻结壁能够安全承担水土压力而不被破坏（一
般运用日本计算理论计算加固体的厚度和我国建筑结 构静力理论公式计算加固体的厚度并进行安全系数验
算）。该工程洞门已进行了搅拌桩加固，垂直 冻结只考虑冻结封水，不承担侧向水土压力。
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2.3 冻结孔及测温孔布置
冻结孔的布置
采用垂直局部冻结方案，冻结孔平面布置如下图，板块部 分冻结孔布置2排，孔距0.8m，冻结孔总数31个，梅花布置。 第一排孔数16个，距槽壁0.4m。第二排孔数15个，第一排 孔与第二排排距0.7 m。冻结孔深度17.8米，冻结深度为11.7 米，冻结宽度为12.8米。
冻结需冷量计算：Q=1.3·π·d·H·K =4.2万 kcal/h 。
选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组一台套，设计 工况制冷量为8.75×104 Kcal/h，电机功率 110KW。另备用一台。
单台机组总用电负荷约250kw/h。
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2.5 冻结加固主要技术要求
(1) 冻结孔开孔位置误差不大于50mm，在施工受限时可适当调整孔位或调整钻孔 角度，但要保证不超过最大孔间距，内排孔冻结段距地连墙不超过400mm。
垂直冻结孔冻结管选用Φ127×4.5mm20#低碳钢无缝管；
测温孔布置
共布置测温孔3个，深度和冻结孔相同，采用φ50×3mm无 缝钢管。详见下图。
12
垂直冻结孔平面布置图
13
盾构进洞垂直冻结孔剖面布置图
冻结区
14
2.4 冻结制冷设计计算
冻结孔终孔间距Lmax≤1000mm，冻结帷幕交 圈时间为25天，可进行洞门破壁施工。积极冻 结期盐水温度为-25℃～-30℃。维护冻结期温 度为-25℃～-30℃。
冻结站安装示意图
盐水泵
盐水箱
螺杆压缩机
清水泵
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冷却塔
闸阀
20
2.8 积极冻结与维护冻结
冷冻站设备安装完毕，进行调试和试运转后，进入积极冻 结期。根据实测温度数据判断冻土帷幕交圈并达到设计厚 度，然后再进行探孔检测，确认冻土帷幕与槽壁完全交结 后方可进行最后一层砼的完全破壁。
积极冻结期是冷冻机开始开机冻结到冻结土体厚度和强度 达到设计值所用的时间。温度变化是：高→降低→平衡。
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放空管
主干管
主闸阀
分配器
环形冻结管
液氮槽车
液氮冻结施工示意图
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4 端头井泥、水回填
（1）井内盾构基座及液氮环形管安装完成、槽壁凿除结 束。
（2）洞圈止水装置（止水钢板两道内加止水海绵）安装 完成。
（3）待上述工作完成后后，进行井内回填。为确保井内 清理时隧道注浆效果，在盾构进洞前需在井内回填一定 高度的泥土。井内泥土回填高度为洞圈往上3~4m，考虑 盾构进洞时穿越搅拌桩加固体。故待井内全部回填后， 冻结停止施工，拔除进洞圈范围内的冻结管，并及时对 拔出后的冻结孔用双液浆回填密实。为避免井外地下水 通过洞圈渗入井内，回填后在井内回灌水，保持回填土 含水量。 端头井内下部回填泥土时，要边回填边夯实， 泥土回填高度达到要求后，端头井上部用清水回灌到地 表水承压水位高度（根据地质勘查报告，确定承压水 位）。
测
结
洞圈管片后注浆封水或环形管液氮冻结
端头井内泥水清理，盾构机接收完成
停冻拔除全部冻结管
融沉注浆
6Fra Baidu bibliotek
1 概述
1.2地质概况
新浦路站到达端盾构中心埋深12.45米，洞门处主要 地层为②-2b4淤泥质粉质粘土~粉质粘土、②-2c-d2-3粉 砂~粉土，隧道底部距②-3d2粉细砂承压水层底部为 2.3～3.8米，承压水层厚度为1.4～3.3米。
2、在破开预留钢筋混凝土洞门时，防止涌砂涌水发生，保证盾构能够 安全、顺利到达。
3、 在保障安全的前提下，尽量减少冻结壁体积，以减轻冻胀融沉对周 围地面环境的影响，对可能受影响的构筑物采取有效的保护措 施。
4、 施工方案应符合现场实际条件，具有良好的施工可行性和可操作性， 满足安全施工、文明施工、环境保护及节能要求。
天
5
积极冻结时间
天
6
维护冻结
天
20～23 25 14
7
液氮冻结
天
9
8
冻结孔个数
个
31
9
测温孔个数
个
3
10
冻结孔控制间距
mm
≤1000
11
设计盐水温度
℃
-28～-30
12
单孔盐水流量
m3/h
6
13
冻结管总长度
m
551.8
14
测温管总长度
m
53.4
15
冻结总需冷量
万kcal/h
4.2
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备注 冻结段11.7m 环形冻结1m
在隧道范围内所有垂直冻结管全部拔出后，盾 构机方可开始推进，防止盾构机推进时损坏冻结 管。
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5.2 拔管方法
利用人工局部解冻的方案，进行拔管，具体方法如下：利用热盐水在 冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达到50mm～100mm时，开始拔 管。
(1) 盐水加热 用一只2m3左右的盐水箱储存盐水，用15～45kw的电热丝进行加热盐水。 (2) 盐水循环 利用流量为10m3/h盐水泵循环盐水，先用30～40℃的盐水循环5分钟左
回填土示意图
回填水高度 承压水位 米
地下连续墙
回填土高度
盾构推进方向 地下连续墙
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5 冻结管拔除
5.1 盾构进洞垂直冻结管拔除 盾构机在隧道内推进，头部距冻土墙约0.5
米时，开始拔除盾构机进洞洞圈内的全部冻 结管，冻结管采取一次全拔出，冻结孔内的 冻结管拔出后及时用双液水泥浆进行充填封 孔，防止上部未冻地层进入井内。其它冻结 管停止冻结。
层沉降。 (6) 施工成孔后，必须进行打压试验，并满足设计打压要求。 (7) 设计积极冻结时间为25天。要求冻结孔单孔流量3~5m3/h；积极冻结7天盐水温
度降至-20℃以下；冻结15天盐水温度降至-24℃以下；开挖时盐水温度降至28℃~-30℃，去、回路盐水温差不大于2℃。如盐水温度和盐水流量达不到设计要 求，应延长积极冻结时间。 (8) 开挖区冻结孔布置圈冻结壁与地连墙交界处温度不高于－5℃，其他部位冻结 壁平均温度为－10℃及以下。 (9) 积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中 不得有集中水流。 (10) 在洞门凿除及盾构到达前冰冻土体应有良好的自立性，并确保在凿除洞门过 程中正面冰冻土体不产生渗水现象。 (11) 洞门分层凿除时间过长时要在凿除面上敷设保温层，保温层采用阻燃(或难燃) 的软质塑料泡沫软板，厚度40mm，导热系数不大于0.04W/Mk。
维护冻结期是冻结土体达到设计要求后开始破槽壁到盾构 机进出洞完成冷冻机停机所用的时间。温度变化是：低→ 略升高→平衡。
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3 盾构进洞破除槽壁及液氮环形管的安装
3.1破除洞门槽壁应具备下列条件 冻结壁达到设计的厚度、强度及封水效果。 盾构机推进到达距离冻结壁约1米左右停推。 盾构机接收基座（底座）安装完毕。 全部破除洞门槽壁（一般分两次破除）。
1.1 地铁隧道盾构接收： 冻结加固及水中进洞施工
工艺流程 1.2 地质概况
4
1 概述
1.1地铁隧道盾构接收工艺流程：
该方法主要适用于具有承压水的含水地层中盾 构进洞接收（盾构进洞时，承压水沿着盾构机外 壳与槽壁之间的空隙进入接收井）。
❖ 盾构进洞流程：地基加固→洞圈放样→基座(发射 架)安装→水平探孔→进洞条件验收→洞门混凝土 凿除→环形冻结管安装→环形冻结管保护及后续 混凝土凿除→井内水土回填→冻结管拔除及冻结 孔回填→盾构进洞→隧道内进洞段注浆充填→井 内清理开挖→弧形钢板焊接洞圈密封。
（2）地面环境（有管线、道路、建构筑物等地面没有施工场地）不具 备冻结施工条件时，采用工作井（端头井）内水平钻孔进行冻结叫水 平冻结加固。
（3）盾构进出洞冻结加固采取的方法多为垂直局部冻结、垂直局部冻 结+水平冻结和水平冻结三种。该处采用垂直冻结。
9
2.1为保障盾构顺利进出洞，施工方案考虑要点
1 、保障冻结壁的厚度及封水性能必须满足盾构到达时土体的安全质量 要求。
22
3 盾构进洞破除槽壁及液氮环形管的安装
3.2 安装液氮环形管（一般两环）
凿除连续墙70cm后，在地连墙中间开凿20cm宽*10cm深的环形槽， 两环液氮管路埋设其中，管路材质采用Ф32×3mm不锈钢管，环形管 在地面预制，中心圈径6.80m。井内垂直冻结管应采用1根￠60×5mm 无缝钢管作为固定管, 隔4-5m焊接一道￠22mm螺纹钢，螺纹钢长度 50cm，固定进、出液管。￠60mm无缝钢管间隔4-5m用钢筋焊接与连 续墙固定，引出到地面。液氮管路用12#铁丝及扎丝同螺纹钢进行捆绑 连接固定。槽壁内的液氮冻结管安装完毕后，使用双快水泥进行表面 保护处理。安装后及时进行试验，保证冻结管在后序施工中不受破坏， 确保填土后能正常使用。
凿除洞门及回填水土 环形冻结2环 环形冻结8个
冻结7天达-20℃
工况条件
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2.7 冷冻站安装
冻结站设置在冻结站设置在地面上，占 地面积约70平方米。站内设备主要包括 冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷 却塔及配电控制柜等。设备安装按设备 使用说明书的要求进行，冻结设备采用 双套，其中一套备用（见下图）。