摘要：盾构在微承压水地层到达，风险较高，当地面加固施工条件受到周边环境限制而无法施作时，为保证盾构接收安全，采用接收井内洞门水平冻结加固。 关键词：盾构， 微承压水， 洞门加固， 水平冻结
Abstract: shield in micro confined water formation arrived, the risk is higher, the local surface strengthening construction conditions of the surrounding environment and can"t be restricted by applied, to ensure the safety of shield receive, the receiving in well DongMen level freezing reinforcement.
Keywords: shield, the confined water, DongMen reinforcement, level freezing
中图分类号： TU472.9文献标识码：A 文章编号：
1 引言
水泥系加固、拉森钢板桩、冻结法等工艺是盾构接收洞门的常用加固方式，其中以搅拌桩配合旋喷桩为代表的水泥系加固工艺，因其成本低、周期短、可以预先加固等优点而被广泛使用。随着城市建设发展，盾构到达洞门加固施工受到周边环境条件限制越来越多，地面加固无法施作而被迫改为接收井内洞门加固；当接收洞门处于微承压水地层时，为避免钻孔及压浆时产生流砂管涌等险情，常放弃水平旋喷加固而采用水平冻结加固。本文结合上海地铁11号线某标段工程，对微承压水地层盾构接收洞门水平冻结加固工艺进行了相关研究。
2 工程概况
上海地铁11号线某标段区间盾构接收
井北侧紧邻上海中环高架，接收洞门位于高
架南侧绿化带及部分机动车道下部，地下管线
众多，平面示意图如图1，剖面图如图2。
盾构接收段地面标高为+4.500m，上行线洞门中心标高为-10.444m、下行线为-10.442；主要地层有④淤泥质粘土层、⑤1-1粘土层，均为
软土层；下卧⑤2层灰色砂质粉土层，为微承
压水层，其顶板距离洞圈底部距离为2.95m，
容易造成涌水、涌砂现象，为本次盾构接收
的最不利地层。考虑环境、场地条件的限制，
各种地面加固方式无法施作，转为接收井内洞门加固，由于盾构到达段下卧⑤2微承压水层，为降低风险，放弃水平旋喷加固而采用洞门水平冻结加固。
3 水平冻结加固简介
3.1 水平冻结加固工艺流程
采用水平冻结法加固洞门时，伴随盾构接收，其完整流程如图3所示：
3.2 水平冻结布孔
以该标段上行线洞门加固为例，冻结孔和测温孔布置见下图4所示，外圈共计30个冻结孔，冻结孔深度为7.6m，有效深度为6m；中圈和内圈共计24个冻结孔，冻结孔深度为4.5m，有效深度为3.5m，共布置5个测温孔。
3.3 积极冻结及温降监测
采用自来水+CaCl2的混合液作为低温循环液体，冻结孔布孔可与冻结设备布设平行施工，二者就位后开始进行40天积极冻结。积极冻结全过程中，通过测量洞圈测温孔与预设零点（冰水混合物）的电位差，计算每天各冻结圈的温降情况。
3.4 冻结效果验算
（1）外圈冻土帷幕厚度
人工冻土帷幕的温度发展可以简化为稳态温度场，可以由测温孔的温度来推算冻土帷幕的厚度：
式中：T―冻土温度；T1―冻结管内冷媒剂（盐水）温度；
r―冻结柱内任意点至冻结管中心距离；
r1―冻结管外半径； r2―冻土圆柱的外半径。
计算得外圈冻土帷幕的厚度平均值大于设计值1.8m，满足设计要求。
（2）洞圈内部冻土帷幕厚度
根据洞圈内部测温孔T1、T2、T3的实测温度，所有测点温度值均已降至零度以下（如图5），洞圈前端土体已经冻实，连接成板块。
图5 T1、T2、T3测温孔温降曲线
（3）图解法计算平均温度
计算平均温度：积分面积为70179，则平均温度t=70179/4470=-15.7℃
（4）盾构接收条件确认
最终确定：内圈冻土帷幕厚度大于设计冻土帷幕厚度3.5m；外圈冻土帷幕厚度大于设计冻土帷幕厚度1.8m；平均温度为-15.7℃小于设计冻结帷幕平均温度-10℃，均满足盾构接受要求条件。
3.5 冻结管拔出
在盐水箱中安装总功率为80～100kw电热管，用电热管加热盐水至70℃，以每5～9个孔一组，循环热盐水，循环热盐水3小时后，用手拉葫芦或卷扬机快速拔出已松动的冻结管，拔管后用预制好的水泥砂浆柱塞入冻结孔，其中水泥砂浆柱不小于2m。
3.6 融沉注浆
利用盾构隧道管片上的预留注浆孔作为融沉注浆孔，注浆顺序由下至上；采用水泥和水玻璃组合的双液浆为主，单液水泥浆为辅，以少量、多次、均匀为原则，注浆压力不大于0.5Mpa，注浆范围为整个冻结区域。融沉注浆需与隧道变形监测同时进行，通过监测数据及时调整注浆参数，确保工程安全。
4 结语
（1）水平冻结加固的关键在于设备的连续运转以及准确的温降测定；
（2）水平冻结加固弊端之一是加固区冻土的低温对盾构设备构成考验；
（3）冻结法本身确保了洞门土体稳定，却同时增大了盾构掘进阻力，延长盾构接收时间，同样会增大风险，因此建议通过减小内圈、中圈冻结厚度，加大外圈冻结范围来降低此类风险。
参考文献：
［1］ 刘建航，侯学渊. 盾构法隧道[M]. 北京：中国铁道出版社，1991.
［2］ 张凤祥，朱合华，傅得明. 盾构隧道[M]. 北京：人民交通出版社，2004.
［3］ GB50157_2003，地铁设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2004.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。