液氮水平凍結(jié)在盾構(gòu)進(jìn)洞施工中的運(yùn)用

1、液氮程度凍結(jié)在盾構(gòu)進(jìn)洞施工中的運(yùn)用摘要上海軌道交通明珠線二期工程，在上海體育場(chǎng)站宜山路站區(qū)間隧道施工中，為了保證盾構(gòu)順利進(jìn)入上體場(chǎng)站接收井，確保周邊建筑物的平安，采用了液氮程度凍結(jié)加固措施，獲得了良好的效果。文章闡述了程度液氮凍結(jié)加固的方法，并概括和總結(jié)了凍土開(kāi)展的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞盾構(gòu)進(jìn)洞程度凍結(jié)工藝液氮用量環(huán)境保護(hù)1工程概況上海體育場(chǎng)站宜山路站區(qū)間隧道分為上、下行線，采用2臺(tái)法國(guó)FB土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)展施工。盾構(gòu)于宜山路站南端頭井出發(fā)，向上海體育場(chǎng)站方向掘進(jìn)，最終進(jìn)入上海體育場(chǎng)站西端頭井，盾構(gòu)進(jìn)洞處隧道中心標(biāo)高為-12.878。盾構(gòu)在進(jìn)入上海體育場(chǎng)站西端頭井前，將穿越大量的建筑物，其中有2幢20世紀(jì)

2、70年代建成的14層高的大樓。大樓根底為條形根底，下部樁基為400400的鋼筋混凝土方樁，樁長(zhǎng)16分為8長(zhǎng)2節(jié)，用硫磺膠粘而成，樁基坐落在22灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層上，樁基的埋設(shè)位置與隧道中心根本持平。盾構(gòu)將在2幢大樓的樁基間穿越，大樓距洞口7.2，與隧道最小的凈距僅為1.15見(jiàn)圖1。2工程地質(zhì)盾構(gòu)穿越地層主要為1灰色淤泥質(zhì)粘土層和2-2灰色砂質(zhì)粉土層，土體的主要物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。3液氮程度凍結(jié)工藝上體場(chǎng)西端頭井盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)采用深層攪拌樁加固，攪拌樁深25.5，加固區(qū)寬4.7；地下連續(xù)墻外側(cè)與攪拌樁之間的間隙用高壓旋噴樁填充。在檢查加固效果進(jìn)展開(kāi)樣洞的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)多處漏水、漏泥，于是在攪拌樁

3、和地下連續(xù)墻之間重新進(jìn)展了雙液注漿加固，但效果也不佳。由于該場(chǎng)地狹小，不具備地面垂直凍結(jié)的條件，而該處土體已經(jīng)過(guò)加固，具有了一定的強(qiáng)度，補(bǔ)充加固僅是為了起到止水作用；再那么工期要求緊，為確保盾構(gòu)進(jìn)洞平安，應(yīng)選用了液氮程度凍結(jié)加固的施工工藝。3.1液氮程度凍結(jié)管布置在上、下行線洞門(mén)外側(cè)均設(shè)置單排凍結(jié)孔，凍結(jié)孔31個(gè)布置圈的直徑為8.0，程度長(zhǎng)度3.5地下連續(xù)墻加構(gòu)造厚度1.6，盾構(gòu)鼻尖400，故實(shí)際凍結(jié)帷幕與盾構(gòu)的交圈長(zhǎng)度為1.5，凍結(jié)壁厚度設(shè)計(jì)為1.7。凍結(jié)孔、測(cè)溫孔布置見(jiàn)圖2。凍結(jié)管采用f89的20號(hào)低碳鋼管，壁厚8，凍結(jié)孔中心間距810。布置溫度監(jiān)測(cè)孔18個(gè)(9個(gè)布置在洞圈外側(cè)，布置圈的直

4、徑為7；9個(gè)布置在盾構(gòu)周邊，其布置圈徑6.6)，測(cè)溫孔采用f383無(wú)縫鋼管。3.2凍結(jié)指標(biāo)液氮循環(huán)以2個(gè)孔為1組，2孔之間用1長(zhǎng)的不銹鋼軟管連接。液氮儲(chǔ)罐的出口溫度控制在-150-170，壓力控制在0.10.15Pa；凍結(jié)管出口溫度控制在-50-70溫度調(diào)節(jié)使用每組回路中截止閥，壓力控制在0.050.1Pa壓力調(diào)節(jié)可使用液氮儲(chǔ)罐上的散熱板；控制盾構(gòu)外周凍土溫度不低于-5，并接近0但不高于0，保證水呈固態(tài)。3.3液氮程度凍結(jié)的特點(diǎn)耗時(shí)短液氮程度凍結(jié)明顯地比常規(guī)的鹽水凍結(jié)耗時(shí)短。上行線采用液氮程度凍結(jié)，在動(dòng)水影響下，凍結(jié)時(shí)間需19d；下行線施工時(shí)，外界溫度較高，熱量損失較大，凍結(jié)時(shí)間為15d。假設(shè)

5、在客觀條件更好的前提下，那么凍結(jié)時(shí)間還將進(jìn)一步縮短。假設(shè)采用鹽水凍結(jié)，按照上海地區(qū)的施工經(jīng)歷，將土體溫度降至-5以下，凍結(jié)時(shí)間一般都在30d以上。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.凍土開(kāi)展快選取下行線盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)1、3、N2、N3和N9測(cè)點(diǎn)在同一深度的溫度，假定降溫曲線為折線進(jìn)展計(jì)算，得出凍土開(kāi)展速度，見(jiàn)表2。由于液氮溫度極低液氮儲(chǔ)罐出口溫度-150-170，起始階段溫度下降極快，在R為3.5的圈徑上，凍土開(kāi)展平均速度為1525/d；而隨著凍土柱直徑的擴(kuò)大，其開(kāi)展速度變慢，在R為3.3的圈徑上，凍土開(kāi)展平均速度為8.510/d。凍土開(kāi)展不均勻在采用液氮凍結(jié)時(shí)，由于每個(gè)凍結(jié)孔的液氮流量是由分配器通過(guò)各回路截止

6、閥控制的，因此，流量難以控制均勻，從圖3、圖4中的降溫曲線可以看出各部位的凍土開(kāi)展極不均勻。凍結(jié)受動(dòng)水影響大圖5為流水對(duì)溫度的影響圖。盾構(gòu)在上行線進(jìn)洞前，先對(duì)洞門(mén)進(jìn)展了分塊，發(fā)現(xiàn)洞門(mén)部分位置有少量的滲漏水。在凍結(jié)過(guò)程中，由于流水的作用，帶走了大量的冷量，降溫極其緩慢，使凍結(jié)壁無(wú)法正常形成，極大地影響了施工效率。從圖5中可看出：在一樣的凍結(jié)條件下，由于動(dòng)水的影響，上行線的降溫幅度明顯低于下行線見(jiàn)；當(dāng)在第14日將流水完全堵住后，上行線受流水影響最大的N3孔處降溫又相對(duì)加快。因此，動(dòng)水對(duì)凍結(jié)是極其不利的。程度凍結(jié)對(duì)環(huán)境影響小液氮程度凍結(jié)施工場(chǎng)地小，地面上僅有液氮儲(chǔ)罐，沒(méi)有垂直凍結(jié)的鉆孔、制冷等設(shè)備所

7、需占用的場(chǎng)地大；沒(méi)有鹽水凍結(jié)制冷設(shè)備的噪聲影響；液氮最終氣化變成氮?dú)馀湃肟罩校晃廴经h(huán)境。4小結(jié)上行線于2022年1月11日開(kāi)場(chǎng)凍結(jié)，到29日完成，具備盾構(gòu)進(jìn)洞條件，歷時(shí)19天期間受到洞門(mén)漏水的影響；下行線于2022年5月27日開(kāi)場(chǎng)凍結(jié)，至6月10日凍結(jié)成功，歷時(shí)15天。本工程盾構(gòu)進(jìn)洞液氮用量上行線為3463，下行線為4443。上行線液氮消耗量為1.89t/3，下行線為2.43t/3，其中包含積極凍結(jié)及維護(hù)凍結(jié)的液氮消耗。液氮的實(shí)際用量與外界溫度有關(guān)，外界溫度越高，所需冷量越大，液氮的損耗越多。凍土與盾構(gòu)的搭接長(zhǎng)度為1.5，交接面凍土的平均溫度為0-5，凍土與鋼板之間的粘結(jié)強(qiáng)度為0.68Pa。由于本工程的凍結(jié)是在原有加固土體中進(jìn)展，因此，在凍結(jié)和解凍期間，凍脹和融沉的量都很小