浅析城市地下工程冻结法施工技术及其应用

王跃

摘 要：在城市地下工程中，受环境因素的影响，其施工的难度大，需要采用合理的施工技术，保证施工的顺利性。针对这样现象，将冻结法施工技术应用在地下工程中，能够为施工提供更多的便利，基于合理的流程、落实注意事项，就能够提高施工的质量、效率。通过本文的分析，其目的就是在掌握冻结法施工技术的基础上，优化地下工程的施工流程，以期为相关人员提供参考。

关键词：地下工程；冻结法；施工技术

前言：城市地下工程中，采用冻结法施工技术，就是利用人工制冷的技术方式，对待施工区域中，不稳定的含水层、岩层等区域，进行人工冻结，使其成为具有封闭性质的冻结墙壁。通过这样的方式，能够在很大程度上隔绝地下水，增强地下岩层的强度、稳定性，从而避免地下水对工程产生不良影响。简言之，将冻结法施工技术应用在地下工程中，能够推动城市地下工程建设的发展。

1.城市地下工程冻结法施工技术的原理

在城市的地下工程项目之中，由于天然土体自身的特征，其稳定性、强度、隔水效果等方面，实际存在很多的不足，会影响地下工程项目的效果、质量与效率。针对这样的现象，将冻结法施工技术应用在地下工程之中，能够在很大程度上解决上述问题，为工程的顺利实施，提供基本保障。就冻结法施工技术的原理而言，就是在地下工程周边的土层上钻孔，然后利用人工制冷技术，在岩土的空隙中完成对岩层的制冷、冻结工作。通过这样的方式，能够使岩层中的自由水，转变为结晶水，同时与其中的土体颗粒进行胶结，形成密闭的结构。最终，将地下水进行隔绝，并提高了地下岩层的稳定性。

实际上，冻结法施工技术属于物理学的现象、过程：（1）冷却阶段，在开始冷却的过程中，土体的温度逐渐接近冰点，并持续下降；（2）过冷阶段，当地下土地的温度下降至0℃后，土体中的自由水就会发生过冷的现象，但是不会产生结冰的现象；（3）突变阶段，在产生过冷的现象以后，自由水就会产生明显的结晶，并对产生散热、升温的现象；（4）冻结阶段，地下土体的温度随自由水散热而上升，并维持在0℃左右，然后水体逐渐结冰并与土地之间形成胶结；（5）强化阶段，基于制冷条件，冻土就会持续进行冷却，同时不断提高其强度[1]。

2.城市地下工程冻结法施工技术的应用

2.1 施工流程

在城市地下工程之中，应用冻结法施工技术，需要保证了流程的合理性，从而保证冻结的效果。具体来说，冻结法施工的流程如下：

（1）挖设冻结孔。首先，使用专业的仪器，对孔位进行测量、定位，将冻结孔之间的间距误差，控制在20mm以内，保证定位的精准性；其次，准确测量钻杆的深度，严格控制冻结的深度；最后，在钻进期间，应该依据相关的要求，完成对灯光的测斜，及时纠正其中的偏差问题，调整钻进的参数、钻孔的角度，优化钻孔的设计。

（2）安装冻结管。首先，对冻结管的安装质量进行控制，需要选用无缝钢管作为冻结管，并采用丝扣完成相互之间的连接，再对其进行焊接、密封；其次，完程项目的安装以后，应该对其进行水压试验，检查是否存在漏水的现象，即在30min后，水压没有下降则说明密封合格。

（3）安装调试系统。首先，在冻结的运转阶段的，需要对水的温度、流量与冻土帷幕扩展等，进行定时的检测，以便于能够及时发现其中所存在的问题，调整冻结系统的相关参数，进而提高冻结的效果。

（4）冻结法施工技术的应用，贯穿于整个地下工程施工过程，需要采取持续监测方法，为施工过程的安全性及施工质量提供保障。在工程监测过程中，应重点监测冻结孔，包括其钻进深度、偏斜率和冻结管耐压度等。同时，对冻结帷幕的冻结壁温度以及开挖后的冻结壁温度等进行实时监测、此外，还要及时掌握地表沉降和隧道变形情况，避免发生施工安全事故[2]。

2.2 注意事项

在城市地下工程中应用冻结法施工技术，主要容易出现地面冻胀、地面融沉等病害问题，如果情况较为严重，会影响地下工程的后续施工。因此，在施工过程中必须加强对此类问题的关注，控制好冻结法施工技术质量，提前做好地面冻胀等病害问题的预控措施，确保施工过程的顺利进行。

针对地下工程的地面冻胀问题，应结合以往工程建设经验，总结冻胀防止方法。比如在一些工程中，通过采用局部冻结方法，可以有效降低冻土的体积，从而减少冻土的冻胀量，减小冻胀施工技术对工程地面土层产生的影响。另外，热水循环补偿法也在工程施工中得到了廣泛应用。该方法是在施工过程中，合理设置热水循环孔，利用热水循环的热量，阻止冻土膨胀问题的发生。根据以往施工经验，采取这种方法可以有效降低冻土冻胀给周围建筑、地下管线等造成的影响，达到地面冻胀防控目的。

针对地面融沉问题的预防和控制，也需要采取先进的施工技术，消除冻土施工法的负面影响。在此方面，目前快速冻结法在城市地下工程中得到应用，并对防治地面融沉问题起到良好效果。由于快速冻结法的冻结所需时间短，可以避免在冻结过程中，引发融沉现象，进而达到减少地面融沉量的目的。总体而言，冻结施工技术在城市地下工程中的应用既有其优势，也存在一定不足，只有对冻结施工法的缺陷问题进行有效控制，才能充分发挥冻结施工技术的优点，提高工程施工质量和效率。

结语：综上所述，城市地下工程冻结法施工技术，其自身所具有的原理，存在明显的科学性、可行性，将其应用在施工中，能够提高工程的质量。将其作为基础，结合城市地下工程的实际，可以提高施工流程的合理性，加之落实施工注意事项，则可以进一步提高岩层的稳定性，确保施工能够在安全的环节中顺利进行。所以，通过本文的研究发现，将冻结法施工技术应用在之中，具有较强的可行性。

参考文献

[1]许黎明，陈晓坚，彭正勇，周建军.海底隧道联络通道冻结法施工健康监测技术研究[J].隧道建设（中英文），2018，38（02）：295-299.

[2]李明，王海申，吕英武，邹久群.冻结法施工井筒内井壁信息化监测设计研究[J].能源技术与管理，2018，43（01）：141-143.

（作者单位：中国矿业大学）