液氮水平冻结在盾构进洞施工中的运用

1、液氮程度冻结在盾构进洞施工中的运用摘要上海轨道交通明珠线二期工程，在上海体育场站宜山路站区间隧道施工中，为了保证盾构顺利进入上体场站接收井，确保周边建筑物的平安，采用了液氮程度冻结加固措施，获得了良好的效果。文章阐述了程度液氮冻结加固的方法，并概括和总结了冻土开展的特点。关键词盾构进洞程度冻结工艺液氮用量环境保护1工程概况上海体育场站宜山路站区间隧道分为上、下行线，采用2台法国FB土压平衡盾构进展施工。盾构于宜山路站南端头井出发，向上海体育场站方向掘进，最终进入上海体育场站西端头井，盾构进洞处隧道中心标高为-12.878。盾构在进入上海体育场站西端头井前，将穿越大量的建筑物，其中有2幢20世纪

2、70年代建成的14层高的大楼。大楼根底为条形根底，下部桩基为400400的钢筋混凝土方桩，桩长16分为8长2节，用硫磺胶粘而成，桩基坐落在22灰色砂质粉土夹粉质粘土层上，桩基的埋设位置与隧道中心根本持平。盾构将在2幢大楼的桩基间穿越，大楼距洞口7.2，与隧道最小的净距仅为1.15见图1。2工程地质盾构穿越地层主要为1灰色淤泥质粘土层和2-2灰色砂质粉土层，土体的主要物理力学指标见表1。3液氮程度冻结工艺上体场西端头井盾构进洞区采用深层搅拌桩加固，搅拌桩深25.5，加固区宽4.7；地下连续墙外侧与搅拌桩之间的间隙用高压旋喷桩填充。在检查加固效果进展开样洞的过程中，发现多处漏水、漏泥，于是在搅拌桩

3、和地下连续墙之间重新进展了双液注浆加固，但效果也不佳。由于该场地狭小，不具备地面垂直冻结的条件，而该处土体已经过加固，具有了一定的强度，补充加固仅是为了起到止水作用；再那么工期要求紧，为确保盾构进洞平安，应选用了液氮程度冻结加固的施工工艺。3.1液氮程度冻结管布置在上、下行线洞门外侧均设置单排冻结孔，冻结孔31个布置圈的直径为8.0，程度长度3.5地下连续墙加构造厚度1.6，盾构鼻尖400，故实际冻结帷幕与盾构的交圈长度为1.5，冻结壁厚度设计为1.7。冻结孔、测温孔布置见图2。冻结管采用f89的20号低碳钢管，壁厚8，冻结孔中心间距810。布置温度监测孔18个(9个布置在洞圈外侧，布置圈的直

4、径为7；9个布置在盾构周边，其布置圈径6.6)，测温孔采用f383无缝钢管。3.2冻结指标液氮循环以2个孔为1组，2孔之间用1长的不锈钢软管连接。液氮储罐的出口温度控制在-150-170，压力控制在0.10.15Pa；冻结管出口温度控制在-50-70温度调节使用每组回路中截止阀，压力控制在0.050.1Pa压力调节可使用液氮储罐上的散热板；控制盾构外周冻土温度不低于-5，并接近0但不高于0，保证水呈固态。3.3液氮程度冻结的特点耗时短液氮程度冻结明显地比常规的盐水冻结耗时短。上行线采用液氮程度冻结，在动水影响下，冻结时间需19d；下行线施工时，外界温度较高，热量损失较大，冻结时间为15d。假设

5、在客观条件更好的前提下，那么冻结时间还将进一步缩短。假设采用盐水冻结，按照上海地区的施工经历，将土体温度降至-5以下，冻结时间一般都在30d以上。转贴于论文联盟.ll.冻土开展快选取下行线盾构进洞时1、3、N2、N3和N9测点在同一深度的温度，假定降温曲线为折线进展计算，得出冻土开展速度，见表2。由于液氮温度极低液氮储罐出口温度-150-170，起始阶段温度下降极快，在R为3.5的圈径上，冻土开展平均速度为1525/d；而随着冻土柱直径的扩大，其开展速度变慢，在R为3.3的圈径上，冻土开展平均速度为8.510/d。冻土开展不均匀在采用液氮冻结时，由于每个冻结孔的液氮流量是由分配器通过各回路截止

6、阀控制的，因此，流量难以控制均匀，从图3、图4中的降温曲线可以看出各部位的冻土开展极不均匀。冻结受动水影响大图5为流水对温度的影响图。盾构在上行线进洞前，先对洞门进展了分块，发现洞门部分位置有少量的渗漏水。在冻结过程中，由于流水的作用，带走了大量的冷量，降温极其缓慢，使冻结壁无法正常形成，极大地影响了施工效率。从图5中可看出：在一样的冻结条件下，由于动水的影响，上行线的降温幅度明显低于下行线见；当在第14日将流水完全堵住后，上行线受流水影响最大的N3孔处降温又相对加快。因此，动水对冻结是极其不利的。程度冻结对环境影响小液氮程度冻结施工场地小，地面上仅有液氮储罐，没有垂直冻结的钻孔、制冷等设备所

7、需占用的场地大；没有盐水冻结制冷设备的噪声影响；液氮最终气化变成氮气排入空中，不污染环境。4小结上行线于2022年1月11日开场冻结，到29日完成，具备盾构进洞条件，历时19天期间受到洞门漏水的影响；下行线于2022年5月27日开场冻结，至6月10日冻结成功，历时15天。本工程盾构进洞液氮用量上行线为3463，下行线为4443。上行线液氮消耗量为1.89t/3，下行线为2.43t/3，其中包含积极冻结及维护冻结的液氮消耗。液氮的实际用量与外界温度有关，外界温度越高，所需冷量越大，液氮的损耗越多。冻土与盾构的搭接长度为1.5，交接面冻土的平均温度为0-5，冻土与钢板之间的粘结强度为0.68Pa。由于本工程的冻结是在原有加固土体中进展，因此，在冻结和解冻期间，冻胀和融沉的量都很小