浅谈冻结法施工方法

吴 茹

摘要：介绍了冻结发法施工的原理，使用的范围，及其工艺原理流程等。

关键词：冻结法艺流程冻结施工工程监测

0引言

冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工。自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于城市地铁工程施工中。工程施工中，采用了冻结法加固的施工方法，通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料，浅谈本施工法。

1人工冻结法施工的基本原理

利用土体冻结后其强度、稳定性以及隔水能力大大优于天然土的性质。在岩土工程开挖之前，在开挖的工程周围，钻造钻孔(冻结孔)，利用人工制冷技术，通过冻结孔对地层进行制冷，形成一个封闭的冻土结构，隔绝地下水的联系，同时抗抵周围岩土的压力，确保工程开挖的安全。

2特点

冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点：

2.1可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大干10％的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；

2.2冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5～10Mpa，能有效提高工效；

2.3冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构：

2.4冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。

3工艺原理

冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。

4工艺流程冻结法

冻结工艺造孔冻：结孔：测温孔，水文孔，冻结：冻结温度控制，盐水流量控制，冻结壁发展监测，冻结温度场分析；冻井筒开挖：并帮温度控制，井筒掘进速度，掘进段高选取，外层并壁要求；冻结信息化：技术冻结站信息化，冻结温度场信息化，井筒施工安全信息化。

4.1冻结孔施工

4.1.1开孔间距误差控制在±20mm内。在打钻设备就位前，用仪器精确确定开孔孔位，以提高定位精度。

4.1.2准确丈量钻杆尺寸，控制钻进深度。

4.1.3按要求钻进、用灯光测斜，偏斜过大则进行纠偏。钻进3m时，测斜一次，如果偏斜不符合设计要求，立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设计规定，则进行补孔。

4.2冻结管试漏与安装

4.2.1选择无缝钢管，在断管中下套管，恢复盐水循环。

4.2.2冻结管(含测温管)采用丝扣联接加焊接。管子端部采用底盖板和底锥密封。冻结管安装完，进行水压试漏，经30分钟观察，再延长15分钟压力不降为合格，否就近重新钻孔下管。

4.2.3冷冻站安装完成后要按《矿山井巷工程施工及验收规范》要求进行试漏和抽真空，确保安装质量符合设计要求。

4.3冻结系统安装与调试

4.4积极冻结阶段在冻结试运转过程中，定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。

4.5维护冻结阶段在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖，确认冻土帷幕内土层无流动水后(饱和水除外)再进行正式开挖。

4.6工程监测

4.6.1工程监测的目的是根据量测结果，掌握地层及隧道的变形量及变形规律，以指导施工。

4.6.2工程监测的内容为：地表沉降监测，隧道变形监视，通道收敛变形监测，冻土压力监测。

4.6.3冻结孔施工监测内容为：冻结管钻进深度：冻结管偏斜率；冻结耐压度；供液管铺设长度。

4.6.4冻结系统监测

4.6.5冻结帷幕监测内容为：冻结壁温度场；冻结壁与隧道胶结；开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移：开挖后冻结壁表面温度。

5机具设备

螺杆冷冻机组盐水泵冷却水泵钻机电焊机抽氟机经纬仪测温仪精密水准仪打压机冻结器打压试漏收敛仪冻土帷幕收敛钢卷尺

6安全保护

6.1采用通讯系统和视频系统有效的监控施工现场，对施工中发现的问题及时汇报处理，杜绝一切不安全的施工现象和违章的操作，把事故制止在萌芽状态。旁通道设安全防水门，一备发现险情关闭防水门，保护隧道之用。

6.2采取必要的措施，防止打冻结孔时水土流失；在钻孔施工期间加强沉降的监测，发现跑泥漏沙水土流失严重引起的沉降，影响到建筑物和地下管线，应立即停止施工，立即注浆，防止沉降影响周围建筑物和地下管线，到没有沉降为止，待地层较稳定后再施工钻孔。

6.3加大盐水在冻结管内的流量，采用串并联循环方式，加快冻结管的热交换。