本技術(shù)涉及一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，屬于盾構(gòu)法隧道施工。
背景技術(shù)：
1、隨著中國城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)和交通強(qiáng)國的建設(shè)，對(duì)于臨海、臨江城市，例如廈門、上海、武漢、青島等，其修建不可避免的會(huì)面臨海底、江底等水下隧道建設(shè)的問題。除在城市湖泊下修建水下隧道可采用筑圍堰、排水、明挖方法外，在江、河、海下一般采用暗挖法(鉆爆法、tbm和盾構(gòu)法)以及沉管法。盾構(gòu)法因?yàn)槠洵h(huán)境影響小、不干擾既有交通航線、施工效率高、適用范圍廣、安全性高等特點(diǎn)，成為了當(dāng)今水下隧道施工的首選方法。
2、近年來，隨著盾構(gòu)隧道修建技術(shù)的迭代，新工藝、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，規(guī)劃中的跨江跨海隧道越來越多，相較于傳統(tǒng)的單臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)方式，盾構(gòu)地中對(duì)接法的最大優(yōu)點(diǎn)是無需設(shè)置中間到達(dá)井，且兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)相向掘進(jìn)有效解決了盾構(gòu)機(jī)長距離掘進(jìn)能力不足的問題，并大幅縮短施工工期。進(jìn)行地質(zhì)條件復(fù)雜多變的海底、江底盾構(gòu)長距離施工時(shí)，就不可避免地遇到盾構(gòu)刀盤和刀箱磨損等各類問題，且在水下超高水壓極端環(huán)境中開挖面失穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重工程事故，因此超大直徑、超高水壓、超長距離等極端條件的耦合使盾構(gòu)地中對(duì)接技術(shù)成為修建超長距離海底盾構(gòu)隧道的新趨勢。采用“相向掘進(jìn)、地中對(duì)接、棄殼解體”的盾構(gòu)地中對(duì)接法時(shí)，確保盾構(gòu)對(duì)接拆機(jī)后臨空面穩(wěn)定性是安全對(duì)接的關(guān)鍵，且在巖層自穩(wěn)性差的區(qū)域必須采取嚴(yán)格加固措施以滿足隔水隔壓要求，普通的注漿加固難以精確控制加固范圍，而凍結(jié)法以其自身安全可靠、可控、適用范圍廣、解凍后不影響盾構(gòu)對(duì)接、洞內(nèi)拆解等特點(diǎn)，可以用于各種復(fù)雜條件下的盾構(gòu)機(jī)雙向?qū)蛹庸坦こ獭?/p>
3、隨著海底、江底隧道的修建進(jìn)入高峰期，布置形式簡單規(guī)則的水平或豎直凍結(jié)難以滿足海底、江底盾構(gòu)雙向?qū)庸こ痰男枰?。?duì)于滲流作用下海底、江底盾構(gòu)雙向?qū)蛹庸痰男枨?，如何形成一套完整的凍結(jié)止水加固方案達(dá)到整體封水帷幕效果的相關(guān)研究還有待開展，并為今后盾構(gòu)機(jī)水下對(duì)接凍結(jié)設(shè)計(jì)、施工的重要參考提供依據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，通過在兩雙向盾構(gòu)機(jī)頭沿盾殼體孔口傾斜打設(shè)凍結(jié)管延伸至土體中，并通過在凍結(jié)管內(nèi)循環(huán)冷媒介質(zhì)傳遞冷量，經(jīng)過積極凍結(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后轉(zhuǎn)入維護(hù)凍結(jié)，最終在兩盾構(gòu)機(jī)端頭處形成整體的橄欖形凍結(jié)帷幕止水加固構(gòu)造，達(dá)到雙向掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)水下對(duì)接在常壓條件下拆解回收，節(jié)約工期，提高資源利用效率、施工實(shí)用性強(qiáng)，施工質(zhì)量精細(xì)化管控，封水效果明顯。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
3、一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，包括多個(gè)凍結(jié)管，所述凍結(jié)管分別自兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)頭凍結(jié)孔處延伸至土層中；所述兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)先后雙向掘進(jìn)，后行盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至先行盾構(gòu)機(jī)刀盤外0.5m處停止掘進(jìn)；所述凍結(jié)管于后行盾構(gòu)機(jī)內(nèi)機(jī)頭位置布置兩排凍結(jié)管，先行盾構(gòu)機(jī)內(nèi)機(jī)頭位置布置一排凍結(jié)管。整體加固兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)端頭形成非對(duì)稱的“橄欖形”封閉隔水隔壓加固構(gòu)造，在凍結(jié)加固構(gòu)造的保護(hù)下，兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)可常壓下進(jìn)行刀盤更換及水下拆解；
4、優(yōu)選地，本實(shí)用新型通過在雙向盾構(gòu)機(jī)頭沿盾殼體孔口傾斜打設(shè)凍結(jié)管延伸至土體中，凍結(jié)形成非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造。
5、優(yōu)選地，先行盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭雙排凍結(jié)管，第一排共布置60根，向外傾斜不小于20°，凍結(jié)管末端距離盾構(gòu)機(jī)盾殼6.25m；第二排共布置72根，向外傾斜不小于30°，凍結(jié)管末端距離盾構(gòu)機(jī)盾殼7.25m。
6、優(yōu)選地，第二排凍結(jié)管與第一排凍結(jié)管橫向上錯(cuò)開0.5m，縱向上錯(cuò)開1m。后行盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭單排凍結(jié)管，布置一排凍結(jié)管共72根，向外傾斜不小于15°，凍結(jié)管末端距離盾構(gòu)機(jī)盾殼5.25m。
7、優(yōu)選地，先行盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭雙排凍結(jié)管分布直徑應(yīng)大于后行盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭單排凍結(jié)管。凍結(jié)加固兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭區(qū)域，形成非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造。
8、優(yōu)選地，非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造應(yīng)保證加固體最大直徑大于盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑6.5m-7m，加固體橫向長度不小于8m。
9、優(yōu)選地，加固體的薄弱區(qū)域(位于兩臺(tái)盾構(gòu)刀盤間隙周圍區(qū)域)的凍結(jié)帷幕厚度不小于3m。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
11、本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的盾構(gòu)隧道端頭垂直凍結(jié)或水平凍結(jié)加固相比，凍結(jié)管耗材量大大減少，凍結(jié)施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)需冷量也大大減少，凍脹融沉控制效果明顯，在保證加固止水效果的同時(shí)，在兩盾構(gòu)機(jī)頭形成的凍結(jié)帷幕整體性也較好，具有較好的能源利用效益具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
12、本實(shí)用新型涉及一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，是一種新型的盾構(gòu)水下對(duì)接后拆解回收的加固設(shè)計(jì)方案，該實(shí)用新型適用于海底、江底等高水壓條件下地層加固止水，可有效解決相關(guān)工況常規(guī)加固方式風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較大的問題，并大大提高人工凍結(jié)技術(shù)在水下隧道修建時(shí)應(yīng)用的科學(xué)性和先進(jìn)性，且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于，包括先行盾構(gòu)機(jī)(1)機(jī)頭雙排凍結(jié)管(3)與后行盾構(gòu)機(jī)(2)機(jī)頭單排凍結(jié)管(4)非對(duì)稱布置凍結(jié)形成的加固體；所述雙排凍結(jié)管(3)與單排凍結(jié)管(4)分別自先行盾構(gòu)機(jī)(1)與后行盾構(gòu)機(jī)(2)機(jī)頭布設(shè)凍結(jié)孔延伸至土層中，凍結(jié)形成加固止水構(gòu)造(5)；所述兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)先后雙向掘進(jìn)，后行盾構(gòu)機(jī)(2)掘進(jìn)至先行盾構(gòu)機(jī)(1)刀盤(6)外0.5m-0.7m范圍內(nèi)停止掘進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于，所述先行盾構(gòu)機(jī)(1)機(jī)頭雙排凍結(jié)管(3)，第一排共布置60根，外擴(kuò)傾斜角不小于20°，凍結(jié)管末端至盾構(gòu)機(jī)盾殼最小距離為6.25m；第二排共布置72根，外擴(kuò)傾斜角不小于30°，凍結(jié)管末端至盾構(gòu)機(jī)盾殼最小距離為7.25m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于，所述雙排凍結(jié)管(3)第二排與第一排橫向上錯(cuò)開0.5m，縱向上錯(cuò)開1m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于，所述后行盾構(gòu)機(jī)(2)機(jī)頭單排凍結(jié)管(4)，布置一排凍結(jié)管共72根，外擴(kuò)傾斜角不小于15°，凍結(jié)管末端至盾構(gòu)機(jī)盾殼最小距離為5.25m。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于，所述先行盾構(gòu)機(jī)(1)機(jī)頭雙排凍結(jié)管(3)分布直徑應(yīng)大于后行盾構(gòu)機(jī)(2)機(jī)頭單排凍結(jié)管(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于，所述雙排凍結(jié)管(3)與單排凍結(jié)管(4)凍結(jié)加固兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭區(qū)域，形成非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于；所述非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造(5)應(yīng)保證加固體最大直徑大于盾構(gòu)機(jī)刀盤(6)直徑6.5m-7m，加固體橫向長度不小于8m。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種盾構(gòu)水下對(duì)接非對(duì)稱橄欖形凍結(jié)帷幕加固止水構(gòu)造，其特征在于；所述加固體位于兩臺(tái)盾構(gòu)刀盤之間薄弱區(qū)域的凍結(jié)帷幕厚度不小于3m。