[发明专利]一种盾构隧道端头微生物加固结构及其施工方法

权利要求书

1.一种盾构隧道端头微生物加固结构的施工方法，其特征在于：其具体方法如下所述：

第一步、微生物加固区的施工，具体工艺如下：

定位→预搅拌喷菌液下沉→至设计深度时，原地喷菌液1min→搅拌喷菌液上升→重复搅拌喷菌液下沉→重复搅拌喷菌液上升→搅拌喷胶结溶液下沉→至设计深度时，原地喷胶结溶液1min→搅拌喷胶结溶液上升→重复搅拌喷胶结溶液下沉→重复搅拌喷胶结溶液上升→完成移机；

第二步、加热循环系统的施工：在第一步的微生物加固区施工完毕后，即刻进行加热循环系统的施工，具体为：采用热水或热盐水在微生物加固区内布设的垂直管内循环，热水或热盐水温度控制在30-70℃，热水循环施工时温度监测同时进行，当95％以上的测温点温度达到30℃以上时停止循环热水；

第三步、垂直冻结的施工：在第二步的加热循环系统施工后、微生物加固区的强度达到要求以及盾构机准备始发或到达时，在微生物加固区内布设的垂直管内循环冷媒介质，使得端头地层在围护结构外侧形成垂直冻土帷幕，加大洞门处微生物土的强度和封水性能，在垂直冻土帷幕的保护下使盾构机顺利进出洞，围护结构的垂直冻土墙厚度大于1.6m，冻结30天后，槽壁破除前先在洞门上有分布的打数个探孔，以判断冻土与槽壁的胶结情况，探孔深度为进入连续墙内10-15cm，然后，采用测温仪进行量测，各探孔实测温度要低于-2℃，当通过探孔实测温度与水平测温孔实测温度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结方可全部破壁；

第四步、冻结管的拔除：

1)强制解冻：

采用人工局部解冻的方案，利用热盐水在冻结管里循环，使冻结管周围的冻土融化；

2)盐水加热：

加热盐水的温度控制在75±10℃；

3)盐水循环：

利用盐水泵循环盐水，每个冻结孔的盐水循环流量控制在5－7m³/h；

4)解冻测量：

利用冻结帷幕内的测温孔，每天定时测量帷幕温度的变化，直至冻结帷幕上升至正温为止，则停止解冻作业；

5)冻结管起拔

冻结管解冻后，用压缩空气将管内盐水排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m左右时，确保无异常后，快速拔出冻结管，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至能拔起冻结管为止；

6)冻胀与融沉控制：

在冻结管拔出后，要及时地将冻结孔洞用黄砂充填密实，在冻土体的融化阶段，利用隧道管片的注浆孔向冻结加固区进行注浆压密加固冻融土体，采取小压力、多注次的方式进行注浆，注浆压力为0.20.5MPa，浆液选用单液水泥浆，选用制冷量匹配的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量，掌握和调整盐水温度和盐水流量,采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道端头微生物加固结构的施工方法，其特征在于：第一步中所述的菌液由浓度OD600＝1.5的巴氏芽孢杆菌及其营养盐溶液共同组成，每1L的营养盐溶液中含有6g的大豆蛋白胨、16g的胰蛋白胨、5g的氯化钠以及20g的尿素，营养盐溶液的pH值为7.25。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道端头微生物加固结构的施工方法，其特征在于：第一步中所述的胶结溶液为浓度为0.60mol/L-1.50mol/L的氯化钙溶液和浓度为0.60mol/L-1.50mol/L的尿素溶液混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道端头微生物加固结构的施工方法，其特征在于：第三步中所述的冷媒介质为氯化钙混合溶液或液氮，氯化钙混合溶液为85％的CaCl₂、10％的MgCl₂和5％的甲醇混合溶液。