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采用冻结加固后卅4．87盾构出洞洞门凿除技术研究 ≯14．87 Shield Launching Softeye Chiseling Technology Research after Stabilized by Freezing Method 王保文1李福清2·3岳丰田4姜颖5 (1．内蒙古科技大学．包头，014010；2上海隧道工程股份有限公司．上毒，200082；3同济大学．上海，2G0092； 4中国矿业大学，扛苏徐州，221008；5．萨蒂扬软件技术(上海)有限公司，上海：200002) 摘要：目前，国内大直径隧道盾构出洞加固大多采用冻结法施工，盾构出洞前洞门处地下连续 墙及相关支撑结构需要分步谨慎凿除，凿除时效性直接关系到盾构能否顺利出洞，本文结合目前 国内最大直径盾构的双层公路隧道——E海市上中路越江工程庐14．87南线隧道盾构出洞工程，对 盾构出洞前凿除方案制定、时效选择及跟踪监测、凿除厚度计算等充分论述。以证明采用冻结加 固方案后014．87盾构出洞前，洞门处地下连续墙及相关支撑结构．成功分步凿除，盾构顺利出洞。 关键词：冻结法盾构出洞洞门监测 在大型软土隧道盾构出洞前，为能保证洞门处原围护结构——地下连续墙及相应支 撑围檩结构砼凿除后，澜门前被暴露的土体能够直立并有效封水，目前国内大多采用高 压旋喷、素搅拌桩或冻结法等辅助措施以加固盾构出洞段土体。而对于大直径软土隧道， 盾构出洞段需穿越淤泥等含水量大的软弱黏土时，盾构能否顺利出洞为推进关键节点。 经实践证明，盾构出洞段软土采用冻结加固后，洞门处原围护结构能否安全、快速凿除， 跟踪监测是否准确、及时，被暴露的土体能否直立并有效封水，直接关系到盾构能否顺 利出洞。 1冻结法发展简介 冻结法为人工制冷技术，由天然冻结发展而来。1862年英国南威尔士在建筑施工中采用 人工制冷加固土壤，1883年德国工程师波茨舒(F HPoetsch)在阿尔巴里得煤矿成功进行了103 井筒人工制冷冻结，从而获得了冻结法技术专利，原苏联1928年开始采用。 中国自1955年在开滦林西风井开始采用冻结法完成了105 nl深帮m直径井筒的冻结。 冻结法发展至今，技术日渐成熟，由原煤矿发展到城市地铁、软土隧道、抢险等工 程领域，获得了广泛运用。在越江隧道领域内，最早于1995年运用于上海延安路南线 隧道盾构进洞加固，复兴路隧道、大连路隧道、翔殷路隧道均得到充分运用，其中施工 管理尤为重要。 2工程概况 上中路隧道为上海市中环线越江公路隧道，为双管双层双向4车道越江公路隧道，全长 2．8km。隧道采用大直径泥水平衡盾构，盾构外径14．87m，长度12．6m。洞口地面标高 +4．90 m，出洞口隧道中心标高一11．35 m。出洞段土体地质状况见表1。 出洞段土体含水量大、承载力低，根据盾构二次拼接出洞的工艺要求和极不稳定的地质 采用冻结加固后≠14．．87盾构出洞洞门凿除技术研究 539 状况，决定采用冻结法加固出洞段土体，即采用人工制冷方法，便土层变成冻土结构，承受 周围水土压力，然后凿除洞门，待盾构刀盘顶上冻土体，盾构推进范围内冻结管强制解冻拔 出，盾构进入正常推进施工。盾构出洞时，洞门处盾构工作井外侧原围护结构——需凿除的 地下连续墙直径15．2 m．厚度1．2 m。 壅!堕塑堂迥墨丝重型亘 地质编号 地层 厚度(m) 底扳累计探度(m) 图1盾构出嗣冻结加固剖面图 盾构出洞段土体采用冻结板块加门型棚拱综合冻结方案，包括两个冻土板块，其一 是位于洞口前的冻结板块，保证安全出洞，冻结加固体在盾构出洞破壁后起到抵御水土 压力，防止土层塌落和泥水涌人盾构工作井；其二是后冻结板块．位于盾构机完全出洞 后的刀盘前，保证封堵洞口施工盾构机停滞时前方土体稳定；两个冻结板块之间为冻结棚 拱，保证盾构机进入正常推进前建立压力泥浆系统、进入正常工况。盾构出洞段冻结加固详 见图l。 出洞段土体冻结工程自2004年9月开始安装冻结管，安装后临时让出施工场地进行工作 井结构施工并组装盾构；2005年7月开始冻结系统安装，8月10日开机冻结，lO月28日盾 构开始出洞，11月17日盾构推出冻结区，冷冻机组停机，冻结工期共99d。 540 第二届全国岩土与工程学术大会论文集 3 洞门凿除方案 洞门连续墙凿除共计约366 m3砼，其中第三至第五道围檩砼73 m3,两道封洞梁约75 m3， 1．2m厚地下连续墙约218m3。钢筋砼洞门凿除采用空压机人工进行，投入2台56m3／h空压 机进行凿除，3班制一天24 h不间断施工。 图2盾构洞门平面图 根据冻结施工计划，洞门砼分五步予以凿除：①凿除地下连续墙及2根封洞梁内侧表皮 混凝土，露出内排钢筋；②凿除两根封洞梁全部混凝土，考虑到碎砼清除方便和盾构部件安 装，将第五道围檩凿