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1凍結法施工原理探究

所謂凍結法的來源是自然凍結現象，結合人工制冷技術，將一定量的低溫冷煤輸送到要開挖進行地鐵建設的土層周圍，將其周圍的土層凍結成連續性冰凍土墻，從而增加抵抗周圍土層的壓力，同時切斷地下水對其的影響，待土層凍結到一定程度，以進行地鐵開挖施工項目。在整個凍結過程中，輸送進地層的低溫冷煤借助進、回管道與周圍地層實現聯系，并憑借凍結管道實現所需熱量的交換，起到過渡作用，即將產生的冷量傳遞給所需開挖的地層，同時，帶走不必要的熱量，這使得整個冷凍環境的溫度逐漸下降，直至地下水結冰，將周圍分散或存在間隙的土層借助冰膠形成一個整體，從而形成抗水的凍土柱。當無數個凍結管通過這種循環產生相應的凍土柱，且凍土柱半徑不斷擴大時，相互之間便連接成一個整體，即形成連續封閉的凍土墻。地鐵工程施工建設就是在這種環境下展開一系列施工的。

2凍結法對施工質量的影響

2.1有效建設地鐵聯絡通道。

地鐵聯絡通道即地鐵隧道的橫向連接通道，根據已有隧道的情況，解決其對接問題，當發生突發事故時，做應急避難場所。其位置一般建設在區間隧道的中間部分，并與集、排水泵站相連，同時肩負著集水、排水以及防火的作用。在建設此通道時，建設難點是源源不斷的地下水，像管棚法、深層次攪拌法等所起到的加固效果較微弱，因此，凍結法成為其順利施工的關鍵，我國各地（例如北京、上海、南京、深圳等）已經運用此方法完成了地鐵聯絡通道的建設，在降低建設難度的同時，提高了建設效率與施工質量。

2.2有利于修復地鐵隧道涌水以及坍塌故障。

縱觀地鐵建設的整個歷史過程，地鐵建設隧道出現過不同程度的涌水以及坍塌現象，以往施工團隊多堅持“線路修改”原則進行修復，主要因素是此方法難度較小，但在修復過程中，經常受到“規劃線路”問題影響不能隨意更改隧道建設位置，只能“既定位置”修復，因而修復難度加大，而凍結法卻很好的解決了這一問題。例如，以上海交通軌道4號線浦東南路站到南部大橋站的地鐵路線，施工團隊在進行隧道風井建設過程中突然發生流砂事故，結果造成隧道坍塌，在勘測調查并對所獲取的數據進行分析比較，做出“原位修復”的決定，由于連接位置是修復的難點，施工人員巧妙利用凍結法并輔以暗地開挖的方式，并依據修復狀況設置了安全門，以方便人員進出。此類修復過程較適用于原有地鐵基本狀況并未發生根本性破壞，只是發生局部坍塌或其他事故，受周圍建筑物以及考慮到對該地鐵路段的整體性，采用明挖或礦山法進行修復將引起不必要的損失，凍結法的出現有效的解決了這一難題。

2.3保證盾尾刷更換效果，提高地下水處理質量。

若地鐵施工過程需要穿越江河湖泊時，建設施工的地鐵不僅需要承受較大規模的壓力，而且能夠在復雜地形段做到“安全施工，保證質量”。因此，加大了施工難度，如若在施工過程中，技術應用不合理，將會加大盾尾滲漏的可能性，即加大了此地段地鐵隧道的危險系數。在此路段施工過程中，對盾尾機的工作量要求較大，而盾尾刷又是其工作質量的決定性因素，其一旦損壞，不僅影響施工進度，而且加大了對原有施工成果的損壞概率。正常進行施工時，盾尾刷一般安置于管片后部，對其進行更換時，需要將管片拆卸下來，然后在相對安全的位置完成更換工作，在整個更換過程中，當管片拆卸后，保證盾尾自身的止水性較為關鍵。現階段地鐵施工過程中，常采用人工凍結法與漿液凝固法對其進行處理，前者的止水功效在施工過程中已得到廣泛證實，而后者主要是借助噴漿同時加大注漿量以減少漿液凝固所用的時間，但其受化學因素的影響，對于盾尾發生滲漏現象的處理效果有待提高。而盾尾刷更換時間、效率等對提高盾尾機處理地下水效率來講十分重要，其主要采用鹽水凍結法，與傳統的濾液凍結法相比而言，雖然其消耗的時間較長，但是其經濟性能較好，此方法適用于既定工期能夠完成且施工處于預見性較強的階段，運用人工制冷技術完成盾尾刷的更換任務，以實現凍結地下水完成冰封目的。在運用低溫鹽水凍結法進行施工時，關鍵在于掌握盾尾機中兩個較為特殊的管片環制作與安裝過程，一是用于凍結管片位置的特殊環，處于普通環前面，另一個是用于更換盾尾刷位置的特殊環，處于凍結環前面，在施工進程中，應按照順序，依次完成這兩個特殊環的安裝，從而為凍結土層形成連續性凍土墻做好技術保證。

2.4提高地鐵施工效果，減少后期修復頻率。

凍結法在地鐵施工過程中的使用，是基于其他方法的靈活運用之上采取的相關措施。施工前期，凍結法將用于地鐵建設的土層進行冰封，這有效防止了土層的坍塌或地下水的滲漏，這保證了施工質量，隨著技術的革新，凍結法應用領域、應用方式、產生的效果更有利于加固建設環境，保證其穩定性，這在一定程度上降低了后期地鐵事故頻發的概率，保障了人們的安全，也提高了經濟效益。

3結束語

交通運輸系統的逐步完善，地鐵的作用也越來越突出，地鐵規劃建設已經成為城市建設規劃的重要組成部分，作為節約建設用地，方便市民的首要選擇，但由于其建設環境復雜，本文分析了凍結法在提高其施工質量方面的作用，在探究其施工原理的基礎上對具體施工環節進行了深入論證。

作者：王保貴 單位：中煤第三建設（集團）有限責任公司凍結工程處