液氮凍結法在盾構始發地層加固工程中的應用 摘要：某地鐵區間隧道盾構從車站一端始發，端頭井位于富水砂層，采用旋噴樁和深層攪拌樁進行端頭井加固后盾構始發時出現大的涌水涌砂，為確保距始發井3.4 m處6層居民樓安全，根據工期需要，采用液氮快速凍結補充加固地層，使盾構機安全始發。 關鍵詞：地鐵隧道；盾構始發；端頭井加固；液氮凍結 用冷卻的手段使地層中的地下水凍結成冰，地下水不再流動，結冰后地層的強度大為提高，這種加固地層的方法為凍結法。通常，該工法多在其他輔助加固工法很難實現加固目的的場合下選用[1－2]。凍結法有液氮低溫液化氣式（直接式）和鹽水式（間接式）兩種。直接式的優點是凍結速度快，但液氮需用罐車從液氮生產廠運至施工現場，然后提供給凍結管，液氮在大氣中的釋放損耗大，成本高[3]。本文是一個利用液氮快速凍結加固盾構始發地層的工程實例，供類似工程參考。 1工程概況 某地鐵區間盾構從車站一端始發，端頭井位于富水砂層，盾構始發地層土體加固采用旋噴樁＋攪拌樁的方案，即在端頭井側墻外先施工兩排1.6 m寬的三重管高壓旋噴樁，在旋噴樁外側用雙頭深層攪拌樁加固，加固深度18.5 m，縱向長度8.4 m，橫向范圍為盾構直徑外側上下左右各3 m。加固后經抽芯檢測，符合要求。但在始發洞門混凝土鑿除時，發現隧道中心線以下范圍內加固效果較差，出現大量涌砂，立即采取補救措施，用聚氨脂發泡劑止水砂，用混凝土重新封閉洞門。 緊臨車站始發井西側3.4 m是一幢6層居民樓，車站施工時曾出現流砂，該樓房已發生了較大沉降，出于安全考慮，結合工期要求，決定采用液氮快速凍結加固盾構始發地層。 2凍結方案設計 凍結方案采用全斷面局部凍結，設單排凍結孔。凍結孔深度16 m，凍結孔數13個，凍結孔中心間距0.675 m，凍結孔距連續墻外側0.4 m，最外邊的凍結孔離盾構外輪廓線0.7 m，凍結管采用覫159×7 mm無縫鋼管，材質為20#低碳鋼。地面布置溫度監測孔3個，出洞口壁面布置測溫孔4個，詳見圖1。
2.1凍結參數計算
洞口凍結加固體在工作井破壁和盾構開始推進階段，起到抵御水土壓力、防止洞周土體塌落和地下水涌進的作用。
2.1.1荷載計算
該始發洞口凍結加固土體承受的荷載、計算模型及凍結管布置示意圖如圖2所示。應用重液理論計算水土壓力時，其出洞口的水土壓力P＝0.013H。其中，P為計算點的水土壓力，MPa；H為計算點深度，m。
出洞口中心埋深11.00 m，當開洞直徑為6.70 m時，開洞口的底緣深度為14.35 m。如取計算深度為14.35 m，則計算得到水土壓力P≈0.19 MPa。
2.1.2凍結加固體厚度
假定加固體為整體板塊而承受水土壓力，用彎拉應力計算加固體的厚度，計算公式如下：
式中：h為凍結加固體厚度，m；β為系數，一般取1.2；D為加固體開挖直徑，取6.70 m；κ為安全系數，取2.5；σ為凍土彎拉強度，當凍土平均溫度為－20℃時，凍結粉細砂的彎拉強度取8.0 MPa。
將上述參數代入公式，計算得到凍土體計算加固厚度h＝0.89 m，可取h＝1.0 m。
2.1.3其他尺寸的確定
凍土體本身處于加固過的土層中，且其前方為深層攪拌樁加固過的地層，穩定性充足，[1][2][3]下一頁
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