地层冻结法在地铁联络通道施工中应用.ppt

地层冻结法在地铁 联络通道施工中应用 3 技术指标 制冷温度　：-10 ℃ ～-35 ℃ 土　　层　：任何含水地层 地下水流速：υ≤5．7﹡10-5m/s 　　 冷量估算 ：Q=1.3.π.d.H.K 制冷效率 ：30% ~50% 冻土速度 ：2cm/d 　　 4 工程概况 　　上海市M8线成山路站～杨思站区间隧道，采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，通缝拼装。管片内径：5500mm；管片外径：6200mm；管片厚度：350mm；管片宽度：1200mm；管片混凝土强度C55；隧道底板埋深约14.9～21.6m，底板标高约为-10.2～-16.4m。联络通道所在位置较浅，联络通道施工涉及土层主要为淤泥质粘土和粉土，且有微承压水，工程风险较大，确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和部分傾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵站的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。 4 工程概况 联络通道处上、下行盾构中心间距为12.80m，上行线隧道中心标高－13.712m，下行线隧道中心标高－13.738m，联络通道对应地面标高为4.17m。 喇叭口开挖尺寸为：1.458m(长)×4.40m(宽)×4.844m(高) 通道开挖尺寸为：5.13(长)×3.30m(宽)×4.244m(高) 集水井开挖尺寸为：4.80m(长)×3.30m(宽)×4.20m(高) 防火门尺寸为1.40m×2.05m。 衬砌采用二次衬砌方式，所有临时支护层厚度均为200mm；结构层为400mm厚的现浇钢筋混凝土，通道底板结构层为1000mm厚的现浇钢筋混凝土。临时支护层和结构层之间安装防水层 4 工程概况 图1 联络通道结构剖面示意图　　 5 冻结帷幕计算 根据地质资料，联络通道底板埋深18.572m，冻结帷幕中心的埋深为18.572m+0.8m=19.372m。按静止土压力计算旁通道的上部荷载和侧向荷载（如图2所示）。设冻土帷幕厚度为1.6m，通道开挖轮廓高为4.24m，宽3.20m，计算该结构内部的弯矩和轴力，进而求得截面内的压应力、拉应力的剪应力。 5 冻结帷幕计算 表中的安全系数K是由冻土强度与其相应的冻土结构相关位置的应力比值。由于联络通道断面的土层以粉砂土为主，故冻土强度以冻土平均温度为-10℃时的粉土强度为准，σ压=4.0Mpa, σ拉=2.0Mpa,σ剪=1.7Mpa。从数据可见，各截面的压应力安全系数K 2.19，拉应力安全系数K 1.94，剪应力安全系数K 3.64，安全储备较大 。 6 冻结孔布置 根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置。冻结孔数55个。冻结孔的布置详见下图。 　　 6 冻结孔布置 7 制冷设计计算 谢谢！ * 中国矿业大学建筑工程学院 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 岳丰田 1 冻结法概述 人工冻结的应用和研究是以天然冻结条件下冻土的物理力学性质研究为基础，随着人工冻结凿井逐步发展起来的。冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行隧道、立井和地下工程的开挖与衬砌施工技术。其实质是利用人工制冷技术临时改变岩土的状态以固结地层。 1862年，英国首次在南威尔士的建筑基坑中使用了冻结法； 1880年，德国工程师F．H．Poetch在国际上首次提出并获得人工 冻结法专利； 1962年，日本从开始在岩土工程中应用人工地层冻结技术，随后 20年中约施工了250个冻结工程； 20世纪70～80年代，前苏联应用冻结法施工城市地铁、矿井和其 　　　　它工业建筑的大型工程达200余项。 1 冻结法概述 20世纪中叶，波兰、德国、法国、加拿大等国家相继开展了人　　　　　　工冻结技术的应用研究； 近年来，美国、日本、南韩等国正在研究将人工冻结技术用于　　　　　　核废料处理工程中； 1955年，我国首次在开滦林西风井使用盐水冻结法凿井并获得　　　　　　成功； 80年代，随着我国地下工程的增多，逐