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
编制： 审核：
审定： 中铁三局集团****。
二○一○年六月。
《矿山井巷工程施工及验收规范》（gbj213-90）。
《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（mt5009-94）。
《钢结构设计规范》gb50017-2003。
《地基基础设计规范》gb50007-2002。
《建筑结构荷载规范》gb50009-2001。
《建筑抗震设计规范》gb50011-2001。
《地下铁道设计规范》gb50157-2003。
《天津轨道交通2号线工程地质勘察报告》。
《旁通道冻结法技术规程》，dg/tj08-902-2006 j10851-2006。
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。
1.2.1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2023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。
12201平面布置图。
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。
2.1.1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。
1 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：
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。
表2101运用我国建筑结构静力计算理**式进行验算：
圆板中心所受最大弯曲应力计算公式为，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。
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。
积极期盐水温度-25~-30℃。
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。
盾构始发、接收加固冻土平均发展速度v=28mm/d。
盾构始发、接收加固冻土墙交圈时间t=lmax/2v=22天。
盾构始发、接收加固冻土墙达到设计强度的时间为35天。
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。
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）。
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。
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㎜，当开到深度300㎜时停止钻进，安装孔口管；孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上dn125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内开孔，开孔直径为110㎜，一直将槽壁开穿，这时，如地层内的水砂流量大，就及时关好闸门。
b孔口装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。（见图21102孔口装置示意图）
21102孔口装置示意图。
施工中当第一个孔开通后，没有涌水涌砂，可继续开孔施工，但继续开孔仍要装孔口装置，防止突发涌水涌砂现象出现；若涌水涌砂较厉害，还应当进行注水泥浆（或双液浆）止水及地层补浆。
c钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上1.5寸阀门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。
钻机选用md-60a型锚杆钻机，钻机扭矩3000n·m，推力25kn。
d封闭孔底部：用丝堵封闭好孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。
e打压试验：封闭好孔口用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8mpa时，停止打压，关好闸门，经试压30min压力下降不超过0.05mpa,再延续15min压力保持不变为合格。
f管漏：设计在管漏发生时的处理方法是：逐根提出孔内管子，并用泥浆泵逐个焊缝打压，找出泄漏焊缝及原因，及时处理，并作好记录，二次下入后仍须自检。
在实际施工中，发生冻结孔打压保压不合格的冻结孔，要采用在泄漏孔冻结管内下入小一级冻结管（套管）的方法处理此类事故。
2.1.2冷冻站设计：
a.制冷系统。
盾构接收需冷量q=1.3πqnσhd=4.08万大卡/小时。
d=0.089，h=450，q=250
盾构始发、接收根据冷量计算选用w-yslgf300ⅱ型螺杆机组2台套，备用一台，单台设计工况制冷量为8.75万大卡/小时。
冷冻站首次充氟立昂500kg。
b.冷却水系统。
冷却水总需水量：w=120m3/h，选is-150-125型水泵，流量200m3/h,电机功率22.5kw。
设计冷却水进水温度+25℃，出水温度+28~32℃。选用2台nbl－50型冷却水塔，补充新鲜自来水10m3/h左右，水温+21℃。
盾构接收方案
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