淺談暗挖冷凍法施工需要注意的問題

王曉陽

（鄭州市軌道交通有限公司， 河南 鄭州 450000）

淺談暗挖冷凍法施工需要注意的問題

王曉陽

（鄭州市軌道交通有限公司， 河南 鄭州 450000）

隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，隧道因?yàn)楸憷⒐?jié)省空間的優(yōu)勢在各處修建，隧道工程技術(shù)水平也在不斷提高，我國地鐵的修建方法已經(jīng)由傳統(tǒng)的明挖和蓋挖發(fā)展到明挖、蓋挖和暗挖和盾構(gòu)法多種方法組成。冷凍法在地鐵施工中也得到很大程度的應(yīng)用，本文主要從暗挖冷凍的施工角度簡要談?wù)勂湓谑┕ぶ袘?yīng)該注意的問題。

暗挖；冷凍法；施工

1 冷凍法施工施工原理

冷凍法施工的核心是在地層中鉆孔然后再埋入鹽水，再通過人工制冷的手段使得周圍的結(jié)構(gòu)可以在不穩(wěn)定的含水圍巖結(jié)構(gòu)中結(jié)凍成封閉度較強(qiáng)、剛度較好的凍結(jié)壁層。結(jié)成凍結(jié)壁層的主要原因是可以保證地鐵施工地層的穩(wěn)定，同時(shí)還可以起到良好的隔離水層的作用，從而來保證工程的順利進(jìn)行。冷凍法施工一般情況下氛圍垂直冷凍和水平冷凍這兩種方式，在地鐵施工只要是地下的含水層高于百分之十的情況下都必須采用冷凍法施工技術(shù)。

冷凍法施工最早出現(xiàn)在我國的煤炭行業(yè)，在地鐵施工中應(yīng)用比較晚，而且在應(yīng)用初期造價(jià)比較高，隨著我國地鐵事業(yè)的發(fā)展越來越快，含有淤泥、卵石和含水層粘土的隧道越來越多，冷凍法的施工就越來越普遍。隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)達(dá)，造價(jià)也越來越低，使用也逐漸便利。在地鐵隧道施工中，冷凍法施工要求的專業(yè)度非常強(qiáng)，必須根據(jù)周圍的土體結(jié)構(gòu)對需要加固的土層進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)，因此，施工單位必須選擇專業(yè)度非常強(qiáng)的施工隊(duì)在完成隧道地鐵的施工作業(yè)。一般的流程是在地鐵隧道開挖之前，相關(guān)的施工單位會(huì)提出開挖申請，之后再由相關(guān)部門進(jìn)行時(shí)審查之后才能夠同意是否開挖，根據(jù)設(shè)計(jì)的確定位置進(jìn)行凍結(jié)孔的施工，在必要的情況下可以采取密封裝置控制回流量等等。冷凍法在需要凍結(jié)的地層中鉆孔，埋設(shè)凍結(jié)管的方式可以快速的在凍結(jié)管中形成循環(huán)冷媒，使得凍結(jié)管周圍的地層迅速的降溫乃至凍結(jié)，最終形成一個(gè)系統(tǒng)的凍結(jié)帷幕，目的是為了為地鐵隧道施工創(chuàng)設(shè)一個(gè)安全的施工環(huán)境。

2 暗挖冷凍法在施工中需要注意的問題

2.1 確定冷凍范圍

根據(jù)需要地鐵隧道周圍土體的實(shí)際情況，合理的選擇冷凍范圍，比如說在修建廣州地鐵三號線的時(shí)候，天河客運(yùn)段剛好在廣州市的天河區(qū)，地下隧道布滿了管線且數(shù)量非常所，再者是因?yàn)檫@段路程連接著廣州與汕頭，是一條非常重要的交通要道，不能封閉施工， 否則會(huì)帶來嚴(yán)重的交通。周圍的土體結(jié)構(gòu)是砂層，側(cè)墻是花崗巖積層，這類土體遇到水很容易發(fā)生軟化現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)泡水的狀況就會(huì)出現(xiàn)塌方事故，因此，根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)情況，為了保證施工安全，必須采用冷凍法的施工方法來加固周圍的巖石，形成強(qiáng)度較高，封閉性較好的凍結(jié)壁，在凍結(jié)壁內(nèi)進(jìn)行隧道的開挖。所以說，為了工程的順利施工，必須嚴(yán)格把握需要凍結(jié)的范圍，要保證整條隧道的凍結(jié)效果，從而保證施工人員的安全和工程的順利進(jìn)行。

2.2 凍結(jié)孔的布置

確定凍結(jié)范圍之后，凍結(jié)孔的布置尤為重要，凍結(jié)孔應(yīng)該沿著隧道的輪廓線進(jìn)行布置，開孔的位置與地鐵隧道的輪廓線的距離一定要保證在一千毫米，以及鉆孔的角度和開孔的間距、結(jié)孔的偏斜率等等必須嚴(yán)格控制。根據(jù)地面的荷載范圍和隧道埋藏的深淺，使用合理的方法來確定冷凍壁的厚度，在地鐵隧道施工中隧道凍結(jié)壁的設(shè)計(jì)與開挖的形狀有一定的相似，但是這么做的目的是為了形成的凍結(jié)壁可以保證施工人員進(jìn)入開挖區(qū)域。

2.3 控制凍結(jié)溫度

在暗挖施工中冷凍的溫度一定要得到合理控制，最低水溫應(yīng)該保持在零下三十度左右，凍結(jié)的鹽水溫度應(yīng)該達(dá)到零下二十度，凍結(jié)壁的溫度應(yīng)該保持表面溫度零下三度左右。冷凍孔的施工一般情況下是選取無縫鋼管，冷凍一般氛圍積極凍結(jié)、維護(hù)凍結(jié)、解除凍結(jié)這三個(gè)階段，積極凍結(jié)階段是為了滿足暗挖設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，在具備開挖條件的情況之下的一個(gè)凍結(jié)過程，也是在施工的地層中開展冷凍作業(yè)出來，將地層中的凍結(jié)壁擴(kuò)大到設(shè)計(jì)厚度的一個(gè)過程，需要施工人員每天關(guān)注溶液的溫度變化。在凍結(jié)開始之后，埋入的凍結(jié)管會(huì)在周圍快速降溫來形成凍結(jié)圓柱，一直到周圍的凍結(jié)孔圓柱相連最終形成凍結(jié)壁，通常表現(xiàn)為塑性發(fā)展的凍結(jié)狀態(tài)。在這個(gè)凍結(jié)的過程中管道之內(nèi)一直充滿鹽水，鹽水的作用是保證形成良好的凍結(jié)效果。

再者是維護(hù)凍結(jié)階段，維護(hù)凍結(jié)是在地下工程進(jìn)行的同時(shí)一個(gè)正常施工的階段，當(dāng)要達(dá)到的凍結(jié)壁厚度和溫度一定的時(shí)候，進(jìn)行檢測探孔，保證形成的凍土帷幕基本不產(chǎn)生任何壓力的情況下，再進(jìn)行后期的正式開挖，這個(gè)時(shí)候就要根據(jù)冷凍土層的穩(wěn)定性適度提升鹽水的溫度進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段，通過凍土層埋設(shè)的電子溫度感應(yīng)器測量凍結(jié)壁中的溫度，通過測量出的溫度來推算出帷幕的厚度在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的時(shí)候才能夠進(jìn)行開挖工程。最后一個(gè)階段是解除凍結(jié)階段，地下結(jié)構(gòu)在施工完成之后，應(yīng)該停止制冷系統(tǒng)，降低凍結(jié)壁溫度，一般情況下，凍結(jié)壁在起初的三四天是不會(huì)快速的解除凍結(jié)的同時(shí)因?yàn)閮鼋Y(jié)管的影響，泵房開挖和網(wǎng)片的架設(shè)在完成之后，就可以進(jìn)行停止凍結(jié)階段，在這個(gè)階段停止泵房結(jié)構(gòu)的凍結(jié)管，再噴射混凝土一直到泵房結(jié)構(gòu)完成基本上就實(shí)現(xiàn)全部停止凍結(jié)。在停止凍結(jié)階段應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行融沉注漿施工，冷凍施工的放大因?yàn)橥馏w受凍會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，在融化的過程中，注漿環(huán)節(jié)必須及時(shí)，一般情況下愛，注漿是分兩次進(jìn)行的，第一次注漿事 在凍土融化之前進(jìn)行，主要是為了補(bǔ)充凍土之間的空隙，第二次是在凍土融化之前，在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到百分之八十以上進(jìn)行，第二次的目的是為了填充拱部的縫隙。

3 結(jié)語

暗挖冷凍法的凍結(jié)對象是土層的地下水，冷凍施工適用的土層是砂層和含水量較大的土層，對含水量較小的巖層凍結(jié)效果姐沒有那么好。暗挖冷凍施工方法在地鐵施工的安全可靠性強(qiáng)，形成的凍結(jié)層帷幕防水效果也相當(dāng)好，尤其是對流沙地層的土層階段效果比較理想。隨著我國地鐵隧道事業(yè)施工技術(shù)和暗挖冷凍技術(shù)的不斷提高，暗挖冷凍施工方法的應(yīng)用也將會(huì)越來越廣泛。

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TU75

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