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1、地铁隧道盾构出洞口液氮竖直冻结加固技术摘要：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。关键词：地铁隧道；盾构出洞土体加固；液氮冻结1 工程概况上海轨道交通 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 从马当路车站出发。马当路车站位于马当路与建国东路交叉口，地处市中心繁华地段；车站基坑开 挖深度约为22 m,采用地下连续墙进行基坑围护。Q6.34 m盾构在马当路端头井处出洞，洞门直径 6.7 m，洞门中心标-14.08
2、3 m；端头井底板面标咼-18.808 m，地面标咼+3.2 m。盾构出洞洞门口已进行高压旋喷加固，加固区域为：盾构上边缘3.5 m；下外边缘3 m；左右外 边缘3 m；出洞轴线方向加固宽度为6 m。由于马当路端头井盾构出洞范围下部位于微含承压水的 1-2层灰色粉质黏土中，为使盾构机安全始发，决定采用单排孔液氮快速冻结的竖直冻结法补充 加固洞门区域的施工方案。出洞口的土层主要为层灰色淤泥质黏土、1-1层灰色黏土和1-2层 灰色粉质黏土。2 单排孔液氮快速冻结方案在盾构出洞口周围土层中布置单排垂直冻结孔，对车站底板面标高以下3m至隧道洞门圈以上 3.5 m （共13.8 m）的范围进行冻结加固，
3、在洞门外侧形成一道与工作井地下连续墙紧贴的封闭冻 土墙，起到防止冻结加固区外的泥砂和地下水，特别是洞圈以下微承压水进入盾构出洞口的作用。3 冻结施工3.1 施工顺序液氮冻结加固地层的主要施工顺序为：施工准备一冻结孔施工，同时安装冻结制冷系统一安装 检测系统一液氮冻结一探孔检验一凿除洞门一盾构顶进至洞门一拔除冻结管一盾构正常顶进一融沉 注浆。液氮冻结主要参数见表 1，冻结孔布置见图 1。inOCWMTWW證蠶帘称数值雎帳陈峪普长度加25啬蝌壁设计有效厚度加LI积极禄皓时闸圧10木數麻结孔 滦/变阳1255畑TL个數4孔诛度帥25陈蘇孔间距Amn0OC排锐曾独熬出口覷质reA0 - -80不關钢廊
4、蜒管规搐心tn供就呼鹽格血m25.4x4I2 7CX?一亦土戲色船土41.200 葩戸內曲胃*中心碣flT-H.snn:叭构 电梅嘛杯商 J-I * JUJHT?1*1图 1示囂圈3.2 施工情况1）设计冻结孔12个，实际钻孔13个，在D6和D7之间补1个冻结孔B1 （因D6处的地下连续墙外鼓）。2 ）液氮竖直冻结工程于2009年4月27日开钻， 5月4日钻孔全部结束。3）液氮冻结管安装时，每根冻结管作为1组。冻结管内下双供液管，1根作为去路（深25 m）1 根作为回路（深 11.2 m ）。在每组冻结管的液氮去、回路出口处设测温装置，控制进出口处液氮 温度约-85C。每1组输入口上都安装DN
5、25低温截止阀，用来控制液氮的流量。液2 主要徐錨施工參数加1:肆数设计要菠实测数据排吒管出口温度f忙-60 - -80-30-100冻樂孔貳大络孔间盹An121.062冻土甲均境展速度/帅叩犷S0=S6和極琢站时间AJ10104）液氮冻结系统由液氮循环干管（去路干管）、液氮控制阀门、冻结器等组成。整个管路连接 完成，对从槽车出来的供液不锈钢软管、液氮循环干管、供液管、排气管等采用聚乙烯材料进行保 温。5）冻结时，采用液氮槽车，液氮通过输送干管送到工作面，通过液氮控制阀门后进入冻结器， 最后通过回路排气管引出端头井地面，然后排出。6）5月5日开始正式液氮冻结，截止5月15日积极冻结共计10 d
6、o液氮量实际使用每天3车， 每车约16t,共计使用液氮约485 to3.3 主要冻结施工参数设计要求的主要冻结施工参数和实测数据见表2o3.4 冻结效果5月14日在盾构出洞圈范围内以米”字形施工了 9个探孔（T1T9，见图2）,孔深为进入 外部土层50100 mm,此时无泥水流出。各探孔测得的温度见图2。OT4:-10.54 TO-6-.TfiT2： -0 31S 2據孔位示意图O VT9: -20.22 C通过测温孔、探孔测温确定，冻结壁厚度1 100 mm,达到设计要求，冻结壁与连续墙完全胶 接，凿除洞门无泥水流出，满足盾构出洞条件。3.5 拔除冻结管5月16日约21 : 00盾构机刀盘靠
7、上冻土，22 : 00开始拔除冻结管。拔管时，先在盐水箱中安 装总功率为80 kW的电热管；用电热管加热盐水至90C,以单个冻结孔分别循环热盐水，一般循环 1520 min即可，然后用25 t吊车拔除冻结管（拔管后用水泥砂浆对冻结孔进行封孔）。5月17日11:00， 13根冻结管全部顺利拔除，确保盾构安全出洞。4 结语 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马当路站下行 线盾构出洞，针对地层情况，采用了局部冻结方式，形成“上小下大”的塔形冻结壁，达到了预期效果。 液氮冻结速度快、效果显著，对工期要求紧、抢险或者局部堵水等地下工程有较明显优势；但液氮 冻结地层平均温度较低，盾构机出洞穿越冻结区时须连续作业，不能停顿。文章来源： 中国市政工程原作者：黄见峰，徐兵壮
