盾构隧道端头环形冻结板冻结加固结构

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构隧道端头环形冻结板冻结加固结构。


背景技术：

2.盾构隧道端头加固是盾构法施工中的关键环节，具有很大的工程施工风险。在盾构进出洞时，要先进行洞门区域的地下连续墙破除，并割除所有钢筋。洞门破除要求的时间非常紧，施工难度大。洞门破除后对加固体强度及密封性要求很高，加固效果不佳时，在洞门破除时极易出现盾构与洞门间隙涌泥涌砂及地表沉降现象，进而危及附近地下管线和建筑物的安全。为防止此类现象发生，必须选择合理的盾构隧道端头地层加固处理方案，以满足强度和抗渗性的要求。
3.在沿海软土地区，特别是盾构隧道端头地层为富含水砂层时，采用常规的化学加固手段很难达到工程要求，在化学加固后探孔时常常会发现有严重漏水漏砂现象。此时，为提高盾构隧道端头土体强度和充分止水，保证盾构进出洞安全，在富含水砂层端头如何选择地层加固方式是需要解决的技术问题。
4.为解决上述问题，中国专利cn 104790961 a 公开了一种盾构隧道端头垂直杯型冻结加固结构及方法，在盾构隧道端头工作井外侧的土体内布设“口”字形数列垂直冻结管，同时通过端头工作井内在布设垂直冻结管的土体下部设置水平冻结管，通过在垂直冻结管和水平冻结管内循环冷媒介质，能够在盾构隧道端头工作井外侧的土体中形成垂直杯型冻结壁加固体；中国专利cn 208024349 u公开了一种盾构隧道端头垂直冻结板冻结加固结构，但是，无论是采用垂直或水平冻结法，都存在多个冻结管的安装问题，通常需要一个一个钻孔，再一个一个下放冻结管，安装冻结系统时管路也十分繁琐，工期较长。因此急需一种新型的冻结加固结构来解决上述技术问题，为盾构机施工提供便利，提高施工效率并保障施工安全。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种盾构隧道端头垂直环形冻结板冻结加固结构，通过在盾构隧道端头前的土体中埋设垂直环形冻结板，或者在地连墙洞门位置靠近土体处预埋垂直环形冻结板，并在垂直环形冻结板内循环冷媒介质，最终在盾构隧道端头地层中形成垂直冻结壁加固体，达到节约工期、施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果特别是止水效果好且安全可靠等突出优点。
6.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
7.盾构隧道端头环形冻结板冻结加固结构，包括在盾构隧道端头地连墙前方的土体中设置的一个环形槽，槽中放置环形冻结板，所述环形冻结板包括壳体，壳体内设置有多个均匀分布的第一隔板，相邻第一隔板交错分布，壳体顶端设有两个通孔分别为进液口和出液口，两通孔设置在壳体内顶端处第二隔板的两侧。
8.盾构隧道端头环形冻结板冻结加固结构，包括在盾构隧道端头地连墙中的洞门位置靠近前方的土体处预制的环形冻结板，所述环形冻结板包括壳体，壳体内设置有多个均匀分布的第一隔板，相邻第一隔板交错分布，壳体顶端设有两个通孔分别为进液口和出液口，两通孔设置在壳体内顶端处第二隔板的两侧。
9.所述第一隔板和第二隔板的纵向宽度均与壳体的厚度相同，保证将壳体空间完整隔断，使流经壳体的冷媒介质能完全流经壳体内的全部空间。
10.所述第一隔板的长度大于壳体外径内径之差的1/2、小于壳体外径内径之差，保证冷媒介质流经的回路没有重复。
11.所述靠近第二隔板的两块第一隔板均固定于壳体内部外径一侧、且位于两通孔相对远离第二隔板的一侧，自第二隔板两侧起，相邻的第一隔板依次固定在外径和内径处，第一隔板呈类似齿轮啮合状分布。
12.所述第二隔板的长度等于壳体的外径内径之差，利用第二隔板将壳体内部完全隔断，保证冷媒介质在进液口流入、在出液口流出。
13.所述壳体、第一隔板和第二隔板的材质为塑料，作业结束后无需将装置整体取下，不耽误盾构机的施工进度。
14.所述壳体、第一隔板和第二隔板的材质为钢材，在恶劣环境下保证施工能够顺利进行，但盾构机掘进前需将装置整体自地连墙处取下，以避免对施工进度造成影响。
15.所述环形冻结板顶端设有多个起吊点，起吊点处设有吊环，吊环由塑料制成，便于对装置整体运输和拔出。
16.所述冻结板的外径大于洞门的直径，保证装置整体起到较好的冻结效果。
17.本实用新型通过在盾构隧道端头前的土体中埋设垂直环形冻结板，或者在地连墙洞门位置靠近土体处预埋垂直环形冻结板，通过在垂直冻结板内循环冷媒介质，最终在盾构隧道端头地层中形成垂直冻结壁加固体，在垂直冻结壁的保护下盾构机顺利进出洞口。具有节约工期、施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果特别是止水效果好且安全可靠等突出优点，具有较大的推广应用价值。
附图说明
18.图1为实施例1纵向剖面结构示意图；
19.图2为实施例2纵向剖面结构示意图；
20.图3为环形冻结板冻结加固横向剖面图；
21.图4为实施例1的平面图；
22.图5为实施例2的平面图；
23.图6为环形冻结板的结构平面图；
24.图7为环形冻结板的立面图；
25.图8为环形冻结板的立面剖面图；
26.其中，2.环形冻结板；3.地连墙；4.盾构机；5.内衬；6.壳体；7.起吊点；8.进液口；9.出液口；10.第一隔板；11.进液管；12.出液管；13.洞门；14.第二隔板。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
28.本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
29.实施例1：
30.如图1、图3、图4、图6
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图8所示，盾构隧道端头环形冻结板冻结加固结构，包括在盾构隧道端头地连墙3前方的土体中设置的一个环形槽，此处前方为沿盾构机4掘进方向朝向洞口外侧的方向，槽中放置环形冻结板2，环形冻结板2包括壳体6，壳体6内设置有多个均匀分布的第一隔板10，相邻第一隔10板交错分布。第一隔板10的长度大于壳体6外径内径之差的1/2且小于壳体6外径内径之差，使相邻的第一隔板10之间构成u型通道。壳体6顶端设有两个通孔分别为进液口8和出液口9，两通孔设置在壳体6内顶端处第二隔板14的两侧。第二隔板14的长度等于壳体6的内外径之差，利用第二隔板14将壳体6内部完全隔断，保证冷媒介质在进液口8流入、在出液口9流出；第一隔板10和第二隔板14的纵向宽度均与壳体6的厚度相同，保证将壳体空间完全隔断，使流经壳体6的冷媒介质能够完全流经壳体6内的全部空间。靠近第二隔板14的两块第一隔板10均固定于壳体6内部外径一侧、且位于两通孔相对远离第二隔板14的一侧，自第二隔板14两侧起，相邻的第一隔板10依次固定在外径和内径处，第一隔板10呈类似齿轮啮合状分布，相邻第一隔板10之间形成的空腔及壳体6内壁之间形成的间隙整体形成迂回曲折的对称的连续u型回路。壳体6、第一隔板10和第二隔板14的材质为塑料或钢材，当三者由钢材制成时，在装置完成冻结作业后，需将装置整体自槽中取出后，再进行盾构机4的顶进作业。
31.环形冻结板2顶端还设有多个起吊点7，起吊点7处设有吊环，吊环由塑料制成，便于对装置整体进行运输和自槽中取出。环形冻结板2的厚度可为100mm
‑
500mm，一般取200mm，环形冻结板2的横向面积≥洞门上下左右3m范围，即环形冻结板2的直径≥洞门直径6m，一般洞门直径为6.7m，所以环形冻结板2外径为12.7m。当环形冻结板2设置在盾构隧道端头前的土体中时，其位置距离地连墙3边300mm
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400mm。
32.具体施工时，先在地连墙3前方土体开设槽，在槽中放置固定环形冻结板2，并分别将进液管11和出液管12与进液口8和出液口9连接，低温冷媒介质通过进液管11从进液口8进入壳体6，受第一隔板10和第二隔板14的阻挡作用，流经壳体6内部的全部空间后从出液口9经出液管12流出，不断地循环低温冷媒介质，将装置周围的土体进行冻结，形成冻土帷幕。若环形冻结板2由塑料制成，无需将装置整体取下，直接使用盾构机4向前掘进即可出洞门13；若环形冻结板2由钢材制成，则需要在冻结作业完成后，利用吊环将装置整体自槽中取下，再进行盾构机4的掘进作业。
33.本实用新型通过在盾构隧道端头前的土体中埋设环形冻结板，或者在地连墙3洞门13位置靠近土体处预埋环形冻结板，通过在环形冻结板2内循环冷媒介质，最终在盾构隧
道端头地层中形成垂直冻结壁加固体，在垂直冻结壁的保护下盾构机顺利进出洞门。
34.实施例2：
35.如图2、图3、图5、图6
‑
图8所示，盾构隧道端头环形冻结板冻结加固结构，包括在盾构隧道端头地连墙3中的洞门13位置靠近前方的土体处预制的环形冻结板2，此处前方为沿盾构机掘进方向朝向洞口外侧的方向，环形冻结板2包括壳体6，壳体6内设置有多个均匀分布的第一隔板10，相邻第一隔板10交错分布。第一隔板10的长度大于壳体6外径内径之差的1/2且小于壳体6外径内径之差，使相邻的第一隔板之间构成u型通道。壳体6顶端设有两个通孔分别为进液口8和出液口9，两通孔设置在壳体6内顶端处第二隔板14的两侧。第二隔板14的长度等于壳体6的内外径之差，利用第二隔板14将壳体6内部完全隔断，保证冷媒介质在进液口8流入、在出液口9流出，第一隔板10和第二隔板14的纵向宽度均与壳体6的厚度相同，保证将壳体6空间完全隔断，使流经壳体6的冷媒介质能够完全流经壳体6内的全部空间。靠近第二隔板14的两块第一隔板10均固定于壳体6内部外径一侧、且位于两通孔相对远离第二隔板14的一侧，自第二隔板14两侧起，相邻的第一隔板10依次固定在外径和内径处，第一隔板10呈类似齿轮啮合状分布，相邻第一隔板10之间形成的空腔及壳体6内壁之间形成的间隙整体形成迂回曲折的对称的连续u型回路。壳体6、第一隔板10和第二隔板14的材质为塑料，冻结作业完成后，无需将装置取出，不会耽误盾构机4的施工作业。
36.环形冻结板2顶端还设有多个起吊点7，起吊点7处设有吊环，吊环由塑料制成，便于对装置整体进行运输和自槽中取出。环形冻结板2的厚度可为100mm
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500mm，一般取200mm，环形冻结板2的横向面积≥洞门上下左右3m范围，即环形冻结板2的直径≥洞门直径6m，一般洞门直径为6.7m，所以环形冻结板外径为12.7m。当环形冻结板2设置在盾构隧道端头前的土体中时，其位置距离地连墙3边300mm
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400mm。
37.具体施工时，先在盾构隧道端头前地连墙洞门13位置靠近土体处预埋环形冻结板2，并分别将进液管11和出液管12与进液口8和出液口9连接，低温冷媒介质通过进液管11从进液口8进入壳体6，受第一隔板10和第二隔板14的阻挡作用，流经壳体6内部的全部空间后从出液口9经出液管12流出，不断地循环低温冷媒介质，将装置周围的土体进行冻结，形成冻土帷幕。冻结作业完成后，盾构机4在垂直冻结壁的保护下可直接进出洞门13。
38.本实用新型通过在盾构隧道端头前地连墙洞门位置靠近土体处预埋环形冻结板，通过在环形冻结板内循环冷媒介质，最终在盾构隧道端头地层中形成垂直冻结壁加固体，在垂直冻结壁的保护下盾构机顺利进出洞门。
39.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。