本發(fā)明涉及一種微生物加固結(jié)構(gòu)及其施工方法，特別涉及一種盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

目前，在盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)，一般采用的施工方法是先完成盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)，再對(duì)盾構(gòu)隧道端頭土體進(jìn)行改良加固，然后鑿除洞門處鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成盾構(gòu)機(jī)始發(fā)或到達(dá)。其中，洞門破除要求的時(shí)間非常緊，施工難度大。洞門破除后對(duì)加固體強(qiáng)度及密封性要求很高，加固效果不佳時(shí)，在洞門破除時(shí)極易出現(xiàn)盾構(gòu)與洞門間隙涌泥涌砂及地表沉降現(xiàn)象，進(jìn)而危及附近地下管線和建筑物的安全。為防止此類現(xiàn)象發(fā)生，以滿足強(qiáng)度和抗?jié)B性的要求，如何選擇合理的盾構(gòu)隧道端頭加固處理方案，或者是選擇合理的盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，是目前需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

盾構(gòu)隧道端頭常用的加固方式有深層攪拌法、高壓旋噴法、SMW工法、人工凍結(jié)法、注漿法、素混凝土灌注樁法和降水法等。土體加固可以采用一種工法或多種工法相結(jié)合的加固手段。加固方式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、地下水位、結(jié)構(gòu)埋深、盾構(gòu)機(jī)型與直徑、作業(yè)環(huán)境等條件來(lái)進(jìn)行選擇，同時(shí)考慮安全性、施工方便性、經(jīng)濟(jì)性、工期等因素。目前，端頭地層加固方式可以分為以下兩大類：

（1）化學(xué)加固方式——高壓噴射注漿法、深層攪拌法、注漿法、素混凝土灌注樁法等；

（2）物理加固方式——凍結(jié)法、降水法等。

可以看出，上述兩大類土體加固方法都是利用機(jī)械能或人造材料對(duì)土體進(jìn)行物理化學(xué)加固，而在機(jī)械施工及材料生產(chǎn)過(guò)程中均需要消耗大量的能源。其中，基于水泥、石灰或化學(xué)漿材的化學(xué)加固技術(shù)是一種極為常用的土體加固方法，它是將漿液灌入土體的孔隙或者與土體強(qiáng)制攪拌混合，從而達(dá)到增強(qiáng)土體強(qiáng)度，降低其滲透性的目的。然而，水泥與石灰等傳統(tǒng)的膠凝材料能改變土體的pH值，使土體呈堿性并形成一定范圍的侵蝕環(huán)境，對(duì)地下水與周圍植被均會(huì)造成不良的影響。水泥生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)排放大量的溫室氣體，每生產(chǎn)1t水泥熟料，因燃煤和石灰石分解會(huì)排放出1t的CO₂，其存在能耗高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，嚴(yán)重阻礙建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程。對(duì)于其它化學(xué)灌漿材料而言，除了水玻璃（Na2SiO3）外，所有化學(xué)漿材（環(huán)氧樹脂類、丙烯酸鹽類、酚醛樹脂類、聚氨酯類等）都是有毒的。因此，研究節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的新型土體加固方法意義重大。如何尋找到具有能耗小、污染少且性能優(yōu)良的新型土體加固技術(shù)是目前亟待堅(jiān)決的關(guān)鍵問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的盾構(gòu)隧道端頭常用加固方式存在諸多問(wèn)題而提供的一種盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)及其施工方法。

本發(fā)明提供的盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的前端設(shè)有微生物加固區(qū)，微生物加固區(qū)靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)設(shè)置有垂直管。

微生物加固區(qū)的范圍：其中隧道橫向斷面的上下距離為盾構(gòu)機(jī)外徑底部下方3.0m處至地面，隧道橫向斷面的左右距離為盾構(gòu)機(jī)外徑左邊3.0m至盾構(gòu)機(jī)外徑右邊3.0m處，隧道縱向斷面方向?yàn)槎軜?gòu)主機(jī)長(zhǎng)度加上2-3倍管片寬度為縱向加固長(zhǎng)度，盾構(gòu)機(jī)外徑周圈3.0m范圍內(nèi)為強(qiáng)加固區(qū)，隧道頂部以上3.0m至地面為弱加固區(qū)。

垂直管為加熱管兼做凍結(jié)管，直徑為127mm，垂直管設(shè)有1-3排，插花布置，垂直管間距為800mm，排間距為800mm；垂直管深度為地面至盾構(gòu)機(jī)外徑底部3m，垂直管的材質(zhì)為無(wú)縫低碳鋼管或PVC或PPR或ABS或PE管，垂直管截面為圓形或工字形或X形或T形或Y形。

本發(fā)明提供的盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)的施工方法，其具體方法如下所述：

第一步、微生物加固區(qū)的施工，具體工藝如下：

定位→預(yù)攪拌噴菌液下沉→至設(shè)計(jì)深度時(shí)，原地噴菌液1min→攪拌噴菌液上升→重復(fù)攪拌噴菌液下沉→重復(fù)攪拌噴菌液上升→攪拌噴膠結(jié)溶液下沉→至設(shè)計(jì)深度時(shí)，原地噴膠結(jié)溶液1min→攪拌噴膠結(jié)溶液上升→重復(fù)攪拌噴膠結(jié)溶液下沉→重復(fù)攪拌噴膠結(jié)溶液上升→完成移機(jī)；

第二步、加熱循環(huán)系統(tǒng)的施工：在第一步的微生物加固區(qū)施工完畢后，即刻進(jìn)行加熱循環(huán)系統(tǒng)的施工，具體為：采用熱水或熱鹽水在微生物加固區(qū)內(nèi)布設(shè)的垂直管內(nèi)循環(huán)，熱水或熱鹽水溫度控制在30-70℃，熱水循環(huán)施工時(shí)溫度監(jiān)測(cè)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)95%以上的測(cè)溫點(diǎn)溫度達(dá)到30℃以上時(shí)停止循環(huán)熱水；

第三步、垂直凍結(jié)的施工：在第二步的加熱循環(huán)系統(tǒng)施工后、微生物加固區(qū)的強(qiáng)度達(dá)到要求以及盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備始發(fā)或到達(dá)時(shí)，在微生物加固區(qū)內(nèi)布設(shè)的垂直管內(nèi)循環(huán)冷媒介質(zhì)，使得端頭地層在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)形成垂直凍土帷幕，加大洞門處微生物土的強(qiáng)度和封水性能，在垂直凍土帷幕的保護(hù)下使盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)出洞，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直凍土墻厚度大于1.6m，凍結(jié)30天后，槽壁破除前先在洞門上有分布的打數(shù)個(gè)探孔，以判斷凍土與槽壁的膠結(jié)情況，探孔深度為進(jìn)入連續(xù)墻內(nèi)10-15cm，然后，采用測(cè)溫儀進(jìn)行量測(cè)，各探孔實(shí)測(cè)溫度要低于-2℃，當(dāng)通過(guò)探孔實(shí)測(cè)溫度與水平測(cè)溫孔實(shí)測(cè)溫度判斷凍土墻與槽壁完全可靠膠結(jié)方可全部破壁；

第四步、凍結(jié)管的拔除：

1）強(qiáng)制解凍：

采用人工局部解凍的方案，利用熱鹽水在凍結(jié)管里循環(huán)，使凍結(jié)管周圍的凍土融化；

2）鹽水加熱：

加熱鹽水的溫度控制在75±10℃；

3）鹽水循環(huán)：

利用鹽水泵循環(huán)鹽水，每個(gè)凍結(jié)孔的鹽水循環(huán)流量控制在5－7m³/h；

4）解凍測(cè)量：

利用凍結(jié)帷幕內(nèi)的測(cè)溫孔，每天定時(shí)測(cè)量帷幕溫度的變化，直至凍結(jié)帷幕上升至正溫為止，則停止解凍作業(yè)；

5）凍結(jié)管起拔

凍結(jié)管解凍后，用壓縮空氣將管內(nèi)鹽水排出。采用吊車進(jìn)行試拔，拔起0.5m左右時(shí)，確保無(wú)異常后，快速拔出凍結(jié)管，如拔不動(dòng)時(shí)，要繼續(xù)循環(huán)熱鹽水解凍，直至能拔起凍結(jié)管為止；

6）凍脹與融沉控制：

在凍結(jié)管拔出后，要及時(shí)地將凍結(jié)孔洞用黃砂充填密實(shí)，在凍土體的融化階段，利用隧道管片的注漿孔向凍結(jié)加固區(qū)進(jìn)行注漿壓密加固凍融土體，采取小壓力、多注次的方式進(jìn)行注漿，注漿壓力為0.20.5MPa，漿液選用單液水泥漿，選用制冷量匹配的冷凍機(jī)組,在短時(shí)間內(nèi)把鹽水溫度降到設(shè)計(jì)值,以加快凍土發(fā)展,提高凍土強(qiáng)度,減少凍脹和融沉量，掌握和調(diào)整鹽水溫度和鹽水流量,采取間歇式凍結(jié),控制凍土發(fā)展量，以減少凍脹和融沉。

在上述方法的第一步中所述的菌液由濃度OD600=1.5的巴氏芽孢桿菌及其營(yíng)養(yǎng)鹽溶液共同組成，每1L的營(yíng)養(yǎng)鹽溶液中含有6g的大豆蛋白胨、16g的胰蛋白胨、5g的氯化鈉以及20g的尿素，營(yíng)養(yǎng)鹽溶液的pH值為7.25。

在上述方法的第一步中所述的膠結(jié)溶液為濃度為0.60mol/L-1.50mol/L的氯化鈣溶液和濃度為0.60mol/L-1.50mol/L的尿素溶液混合而成，膠結(jié)溶液的具體濃度還必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基中的土粒級(jí)配來(lái)合理確定。

在上述方法的第三步中所述的冷媒介質(zhì)為氯化鈣混合溶液或液氮，選用氯化鈣溶液作冷媒劑時(shí)，應(yīng)使該濃度的冰點(diǎn)比制冷工質(zhì)的沸點(diǎn)低6℃-8℃，否則氯化鈣溶液易出現(xiàn)冰析現(xiàn)象。濃度太大時(shí)，因低溫析鹽將會(huì)堵塞管路。在蒸發(fā)溫度t₀=-25℃～-35℃時(shí)，選擇氯化鈣溶液濃度為29-31°Be（相應(yīng)的密度ρ=1.250～1.270g/cm³），其冰點(diǎn)為-34.6℃～-42.6℃。

溶液濃度波美度的定義為：

°Be=145（ρ-1）/ρ

式中：ρ——鹽水溶液的密度（g/cm³）。

為了進(jìn)一步降低鹽水溶液的凝固點(diǎn)，可用85%的CaCl₂、10%的MgCl₂和5%的甲醇混合溶液，配制出凝固溫度在-50℃以下的冷媒劑。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理：

本發(fā)明是一種盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)及其施工方法，是一種新型的盾構(gòu)隧道端頭加固方式。是對(duì)盾構(gòu)隧道端頭一定范圍內(nèi)的土體先進(jìn)行微生物加固處理，之后在地面靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)一側(cè)布設(shè)1-3排垂直管做為加熱管兼凍結(jié)管，通過(guò)在垂直管中循環(huán)30-70℃的熱水，使得土體溫度升高，達(dá)到微生物最佳生長(zhǎng)的溫度范圍，提高微生物的新陳代謝，促進(jìn)其生長(zhǎng)繁殖，微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鈣沉淀速率越快且含量越多，最終大大提高微生物土的強(qiáng)度以及抗?jié)B性能。在盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備始發(fā)或到達(dá)時(shí)，再在垂直管中循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)，使得端頭地層在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)形成垂直凍土帷幕，加大洞門處微生物土的強(qiáng)度和封水性能，在垂直凍土帷幕的保護(hù)下盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)出洞。

本發(fā)明所述方法中微生物加固區(qū)內(nèi)的垂直管鉆孔、安裝施工工藝以及具體的凍結(jié)工藝均為現(xiàn)有普遍采用的工法，因此，本發(fā)明沒有進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)贅述。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種新的盾構(gòu)隧道端頭土體加固方式，拓展了盾構(gòu)隧道端頭加固方式的類別，具有施工實(shí)用性強(qiáng)、施工質(zhì)量控制方便、加固效果特別是止水效果好且安全可靠等突出優(yōu)點(diǎn)，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明提供的技術(shù)方案特別適合作為軟土地區(qū)富含水砂層的端頭地層加固方式，可有效解決該地區(qū)常規(guī)加固方式加固效果不佳的問(wèn)題，保證盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)出洞。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述加固結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖2為本發(fā)明所述加固結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖3為本發(fā)明所述加固結(jié)構(gòu)施工方法的工藝流程圖。

1、圍護(hù)結(jié)構(gòu) 2、微生物加固區(qū) 3、垂直管 4、盾構(gòu)機(jī)5、隧道。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3所示：

本發(fā)明提供的盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)1的前端設(shè)有微生物加固區(qū)2，微生物加固區(qū)3靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)1側(cè)設(shè)置有垂直管3。

微生物加固區(qū)2的范圍：其中隧道5橫向斷面的上下距離為盾構(gòu)機(jī)4外徑底部下方3.0m處至地面，隧道5橫向斷面的左右距離為盾構(gòu)機(jī)4外徑左邊3.0m至盾構(gòu)機(jī)4外徑右邊3.0m處，隧道5縱向斷面方向?yàn)槎軜?gòu)主機(jī)長(zhǎng)度加上2-3倍管片寬度為縱向加固長(zhǎng)度，盾構(gòu)機(jī)4外徑周圈3.0m范圍內(nèi)為強(qiáng)加固區(qū)，隧道5頂部以上3.0m至地面為弱加固區(qū)。

垂直管3為加熱管兼做凍結(jié)管，直徑為127mm，垂直管3設(shè)有1-3排，插花布置，垂直管3間距為800mm，排間距為800mm；垂直管3深度為地面至盾構(gòu)機(jī)4外徑底部3m，垂直管3的材質(zhì)為無(wú)縫低碳鋼管或PVC或PPR或ABS或PE管，垂直管3截面為圓形或工字形或X形或T形或Y形。

本發(fā)明提供的盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)的施工方法，其具體方法如下所述：

第一步、微生物加固區(qū)2的施工，具體工藝如下：

定位→預(yù)攪拌噴菌液下沉→至設(shè)計(jì)深度時(shí)，原地噴菌液1min→攪拌噴菌液上升→重復(fù)攪拌噴菌液下沉→重復(fù)攪拌噴菌液上升→攪拌噴膠結(jié)溶液下沉→至設(shè)計(jì)深度時(shí)，原地噴膠結(jié)溶液1min→攪拌噴膠結(jié)溶液上升→重復(fù)攪拌噴膠結(jié)溶液下沉→重復(fù)攪拌噴膠結(jié)溶液上升→完成移機(jī)；

施工注意事項(xiàng)

①開機(jī)前必須調(diào)試，檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和輸料管是否順暢。

②樁位布置與設(shè)計(jì)值偏差≤4％，攪拌樁身垂直度偏差≤1％。

③開工前應(yīng)明確菌液和膠結(jié)溶液經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌樁機(jī)噴漿口的時(shí)間、攪拌機(jī)的漿泵輸漿量、起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)；并根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試樁以確定菌液和膠結(jié)溶液等成分參數(shù)和成樁的施工工藝。采用流量泵控制漿液輸送速度，使注漿泵出口壓力保持在0.5MPa-0.8MPa之間，施工過(guò)程中確保攪拌提升速度與泵的輸漿速度同步。

④制備好的菌液和膠結(jié)溶液不得離析，泵送不得間斷。拌制漿液的數(shù)量、泵送漿液的時(shí)間等派專人記錄，噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

⑤為確保攪拌樁樁端質(zhì)量，當(dāng)漿液達(dá)到出漿口后，應(yīng)噴漿座底60s，在菌液和膠結(jié)溶液與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再開始提升攪拌頭。

⑥攪拌次數(shù)以試樁時(shí)確定的二次噴漿三次攪拌工藝為準(zhǔn)，最后一次提升攪拌采用慢速提升。當(dāng)噴漿口到達(dá)設(shè)計(jì)樁頂高程時(shí)，應(yīng)停止提升，攪拌數(shù)秒，以確保樁頭均勻密實(shí)。

⑦在施工過(guò)程中因故停漿，應(yīng)將攪拌機(jī)下沉至停漿點(diǎn)以下50cm，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。

⑧施工連續(xù)墻或者壁狀加固時(shí)，樁與樁之間的搭接時(shí)間≤24h，如因特殊原因超過(guò)24h，應(yīng)對(duì)最后一根樁先進(jìn)行空鉆留出榫頭以待下一批樁搭接；遇到間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致與第二根無(wú)法搭接情況下，可采取局部補(bǔ)樁或注漿措施。

第二步、加熱循環(huán)系統(tǒng)的施工：在第一步的微生物加固區(qū)2施工完畢后，即刻進(jìn)行加熱循環(huán)系統(tǒng)的施工，具體為：采用熱水或熱鹽水在微生物加固區(qū)2內(nèi)布設(shè)的垂直管3內(nèi)循環(huán)，熱水或熱鹽水溫度控制在30-70℃，熱水循環(huán)施工時(shí)溫度監(jiān)測(cè)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)95%以上的測(cè)溫點(diǎn)溫度達(dá)到30℃以上時(shí)停止循環(huán)熱水；

第三步、垂直凍結(jié)的施工：在第二步的加熱循環(huán)系統(tǒng)施工后、微生物加固區(qū)2的強(qiáng)度達(dá)到要求以及盾構(gòu)機(jī)4準(zhǔn)備始發(fā)或到達(dá)時(shí)，在微生物加固區(qū)2內(nèi)布設(shè)的垂直管3內(nèi)循環(huán)冷媒介質(zhì)，使得端頭地層在圍護(hù)結(jié)構(gòu)1外側(cè)形成垂直凍土帷幕，加大洞門處微生物土的強(qiáng)度和封水性能，在垂直凍土帷幕的保護(hù)下使盾構(gòu)機(jī)4順利進(jìn)出洞，圍護(hù)結(jié)構(gòu)1的垂直凍土墻厚度大于1.6m，凍結(jié)30天后，槽壁破除前先在洞門上有分布的打數(shù)個(gè)探孔，以判斷凍土與槽壁的膠結(jié)情況，探孔深度為進(jìn)入連續(xù)墻內(nèi)10-15cm，然后，采用測(cè)溫儀進(jìn)行量測(cè)，各探孔實(shí)測(cè)溫度要低于-2℃，當(dāng)通過(guò)探孔實(shí)測(cè)溫度與水平測(cè)溫孔實(shí)測(cè)溫度判斷凍土墻與槽壁完全可靠膠結(jié)方可全部破壁；

第四步、凍結(jié)管的拔除：

1）強(qiáng)制解凍：

采用人工局部解凍的方案，利用熱鹽水在凍結(jié)管里循環(huán)，使凍結(jié)管周圍的凍土融化；

2）鹽水加熱：

加熱鹽水的溫度控制在75±10℃；

3）鹽水循環(huán)：

利用鹽水泵循環(huán)鹽水，每個(gè)凍結(jié)孔的鹽水循環(huán)流量控制在5－7m³/h；

4）解凍測(cè)量：

利用凍結(jié)帷幕內(nèi)的測(cè)溫孔，每天定時(shí)測(cè)量帷幕溫度的變化，直至凍結(jié)帷幕上升至正溫為止，則停止解凍作業(yè)；

5）凍結(jié)管起拔

凍結(jié)管解凍后，用壓縮空氣將管內(nèi)鹽水排出。采用吊車進(jìn)行試拔，拔起0.5m左右時(shí)，確保無(wú)異常后，快速拔出凍結(jié)管，如拔不動(dòng)時(shí)，要繼續(xù)循環(huán)熱鹽水解凍，直至能拔起凍結(jié)管為止；

6）凍脹與融沉控制：

在凍結(jié)管拔出后，要及時(shí)地將凍結(jié)孔洞用黃砂充填密實(shí)，在凍土體的融化階段，利用隧道管片的注漿孔向凍結(jié)加固區(qū)進(jìn)行注漿壓密加固凍融土體，采取小壓力、多注次的方式進(jìn)行注漿，注漿壓力為0.20.5MPa，漿液選用單液水泥漿，選用制冷量匹配的冷凍機(jī)組,在短時(shí)間內(nèi)把鹽水溫度降到設(shè)計(jì)值,以加快凍土發(fā)展,提高凍土強(qiáng)度,減少凍脹和融沉量，掌握和調(diào)整鹽水溫度和鹽水流量,采取間歇式凍結(jié),控制凍土發(fā)展量，以減少凍脹和融沉。

在上述方法的第一步中所述的菌液由濃度OD600=1.5的巴氏芽孢桿菌及其營(yíng)養(yǎng)鹽溶液共同組成，每1L的營(yíng)養(yǎng)鹽溶液中含有6g的大豆蛋白胨、16g的胰蛋白胨、5g的氯化鈉以及20g的尿素，營(yíng)養(yǎng)鹽溶液的pH值為7.25。

在上述方法的第一步中所述的膠結(jié)溶液為濃度為0.60mol/L-1.50mol/L的氯化鈣溶液和濃度為0.60mol/L-1.50mol/L的尿素溶液混合而成，膠結(jié)溶液的具體濃度還必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基中的土粒級(jí)配來(lái)合理確定。

在上述方法的第三步中所述的冷媒介質(zhì)為氯化鈣混合溶液或液氮，選用氯化鈣溶液作冷媒劑時(shí)，應(yīng)使該濃度的冰點(diǎn)比制冷工質(zhì)的沸點(diǎn)低6℃-8℃，否則氯化鈣溶液易出現(xiàn)冰析現(xiàn)象。濃度太大時(shí)，因低溫析鹽將會(huì)堵塞管路。在蒸發(fā)溫度t₀=-25℃～-35℃時(shí)，選擇氯化鈣溶液濃度為29-31°Be（相應(yīng)的密度ρ=1.250～1.270g/cm³），其冰點(diǎn)為-34.6℃～-42.6℃。

溶液濃度波美度的定義為：

°Be=145（ρ-1）/ρ

式中：ρ——鹽水溶液的密度（g/cm³）。

為了進(jìn)一步降低鹽水溶液的凝固點(diǎn)，可用85%的CaCl₂、10%的MgCl₂和5%的甲醇混合溶液，配制出凝固溫度在-50℃以下的冷媒劑。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理：

本發(fā)明是一種盾構(gòu)隧道端頭微生物加固結(jié)構(gòu)及其施工方法，是一種新型的盾構(gòu)隧道端頭加固方式。是對(duì)盾構(gòu)隧道端頭一定范圍內(nèi)的土體先進(jìn)行微生物加固處理，之后在地面靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)1一側(cè)布設(shè)1-3排垂直管3做為加熱管兼凍結(jié)管，通過(guò)在垂直管3中循環(huán)30-70℃的熱水，使得土體溫度升高，達(dá)到微生物最佳生長(zhǎng)的溫度范圍，提高微生物的新陳代謝，促進(jìn)其生長(zhǎng)繁殖，微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鈣沉淀速率越快且含量越多，最終大大提高微生物土的強(qiáng)度以及抗?jié)B性能。在盾構(gòu)機(jī)4準(zhǔn)備始發(fā)或到達(dá)時(shí)，再在垂直管3中循環(huán)低溫冷媒介質(zhì)，使得端頭地層在圍護(hù)結(jié)構(gòu)1外側(cè)形成垂直凍土帷幕，加大洞門處微生物土的強(qiáng)度和封水性能，在垂直凍土帷幕的保護(hù)下盾構(gòu)機(jī)4順利進(jìn)出洞。

本發(fā)明所述方法中微生物加固區(qū)2內(nèi)的垂直管3鉆孔、安裝施工工藝以及具體的凍結(jié)工藝均為現(xiàn)有普遍采用的工法，因此，本發(fā)明沒有進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)贅述。