冻结法在地铁联络通道施工过程中的风险控制研究

莫 涛 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司

1 前言

在地铁联络通道施工过程中，由于冻结法存在着防水性良好和强度较高等多方面特点，所以其在施工过程中的应用比较广泛。但是在冻结法的不断发展过程中仍然存在着一些工程施工事故，在施工过程中冻结管可能会突然断裂，或者是由于冻结帷幕缺陷，而导致通道稳定性下降等多种现象[2]。因此就需要有效预测和控制冻结法联络通道施工的相关风险，合理识别冻结法施工中各个阶段存在的潜在风险，从而采取科学有效的措施进行预防，有效保证地铁联络通道施工的顺利进行。

2 冻结法的相关施工风险

2.1 钻孔事故

在地铁联络通道的钻孔施工过程中，其孔口处可能会出现涌水和涌砂等情况，其孔口密封管还可能会存在失效现象，在对地铁联络通道开挖时，还可能会存在冻结管断裂等情况[3]。

2.2 管片损坏事故

在地铁联络通道钻孔时可能会出现管片损伤等情况，使其管片出现过大变形，甚至会破坏其稳定性。

2.3 冻结帷幕事故

地铁联络通道施工过程中，冻结帷幕风险事故中存在多种现象，其中包括了设计方案缺陷、流水、流砂和帷幕破坏等，对冻结帷幕性状的判断出现失误，或者其施工管理工作存在不当等问题[4]。

2.4 冻胀和融沉事故

在冻土的形成过程中，就可能会出现冻胀等情况，在冻土消失时就会出现融沉，这就可能引发冻结管的断裂，或者是地下结构变形，如果出现了过量冻胀和融沉，就会使其工程面临较大的风险[5]。

3 冻结法施工风险的主要原因

3.1 钻孔事故的主要原因

在地铁联络通道的钻孔施工过程中，出现涌水和涌砂等现象的主要原因就在于其孔口管出现了脱落等问题。其冻结管面临断裂等情况的原因可能就是由于地层比较复杂，不同土层其冻胀率会有所差异，因为冻胀就会引发冻结管断裂，如果存在过度冻结等问题，就会导致地铁联络通道完全冻实，这时卸压孔的作用就不能得到发挥，在一部分地铁联络通道开挖后，就会释放相应的应力，从而导致冻结帷幕存在变形等情况，最终使冻结管面临断裂。

3.2 管片损坏事故的主要原因

出现管片损坏等问题的主要原因，就是由于相关管片的设计存在问题，或者由于管片钻孔过程中存在着操作不当等情况，从而使管片面临着过大损伤。同时在对地铁联络通道的开挖过程中，由于对一部分管片的拆除，就会在隧道开口处集中较大的应力，从而造成管片逐渐丧失自身的完整性，导致管片出现了过大的变形，甚至会出现失稳等情况。

3.3 冻结帷幕事故的主要原因

冻结方案设计的合理性与冻土物理力学性质、冻结系统参数选择、冻结帷幕结构参数计算合理性存在着很大关系。冻结帷幕出现流水和流砂等问题，主要是由于冻结帷幕各个部分存在着不平衡的发展速度，其冻结土体周围存在相关暗流，或者对冻土体存在着大量超挖情况，就会使冻结帷幕出现相应的薄弱点，从而引起相应事故。如果不能准确合理的判断冻结帷幕的安全性状，就会使施工质量与安全受到直接影响，或者对冻结帷幕性状存在误判问题，就容易导致地铁联络通道施工出现冻结帷幕事故。

3.4 冻胀和融沉事故的主要原因

土的粒度成分就可能导致其出现冻胀和融沉问题，同时一旦土中含有较大的水分，就可能使土在冻结时发生冻胀。不同土体存在着不同的冻胀温度，其停止冻胀的温度也会具有一定差异，而其冻结速度也会使冻胀受到相应影响。其外部荷载增加，就可以使冻结面的水分迁移量有所减少，从而使其冻胀得以有效减少。

4 冻结法在地铁联络通道施工过程中的风险控制策略

4.1 针对钻孔事故的控制措施

面对地铁联络通道的孔口涌水和涌砂等问题，就需要对其进行两次开孔，当施工过程中存在着涌水和涌砂等现象时，如果其出水量与出砂量相对较少，就可以对其盘根进行及时的更换，并且将其压紧，而如果其出砂量相对较大，就需要利用双浆液及时封堵孔口和土层，有效控制其孔口的涌水和涌砂现象。针对冻结管断裂问题，就需要有效采用水平钻进，如果其条件允许，就可以优先采用无水钻进的方法。对于孔口管密封管和结构间要确保其连接具有较高的牢固性，从而有效避免其孔口密封管与结构脱离，防止出现突发性喷砂等现象，有效保证施工的顺利进行。

4.2 针对管片损坏事故的控制措施

针对管片损伤事故，就需要严格根据相关施工的基准点进行施工，按照相关的冻结孔事故图纸，对地铁联络通道的冻结孔孔位进行放线，首先就需要根据管片配筋图的位置进行孔位布置，在避开主筋和管缝等多个位置的前提下，对其孔位进行适当的调整，其孔位要小于100mm，同时要使其孔位合理避开管片缝之间的止水带。对于过密冻结孔布置方案要进行合理调整，防止对过多的管片主筋切断，从而避免其结构的完整性与稳定性被破坏。如果出现了管片变形过大等情况，就要对其管片进行合理支撑，使管片变形可以有效减少，进一步保障管片的稳定性。

4.3 针对冻结帷幕事故的控制措施

对冻结方案设计风险进行有效控制，首先就要确保冻土物理力学性能参数具有较高的可靠性，对各种不利因素进行全面考虑，细心合理的设计冻结系统中各个参数，对冻结设备进行正确的选择，对其荷载进行正确的估计，同时选择科学合理的力学模型，对冻结帷幕结构参数进行准确的计算，从而使冻结帷幕结构参数具有较高的安全性。如果冻结帷幕发生了涌水和涌砂问题，就要对已开挖区域利用水泥黄沙迅速填充，在此时还要及时做好应急防护门的关闭准备，由内向外进行通道开挖区域的填充，当其填充完成后，就要将通道防护门进行关闭，将螺栓及时的拧紧，从而将其封条压紧，并且要对开挖区域进行持续的充气，使水土的压力可以保持平衡。对于冻结管的盐水流量要对相应部位进行合理调整，使其冻结得以加强，还要对冻结帷幕加强温度监测，对冻结帷幕的稳定性进行适时掌握，针对其墙部，可以对聚乙烯保温板进行应用，使其保温效果可以有效增强，从而有效减少相应的冷量损失，使开挖步距可以明显减少，进一步提升支护强度，使冻结帷幕的收敛变形情况可以明显减小。

4.4 针对冻胀和融沉事故的控制措施

首先就需要对水分的迁移冻胀进行合理控制，对其进行间歇性的供冷冻结，另外要对快速冻结法进行有效采用，使大量水分来不及迁移，从而避免形成大量的冰晶体。其次，要对施工卸压孔进行合理设置。最后就要对水分迁移进行及时有效的阻断，对注浆和水泥搅拌等方式进行合理应用。

5 结束语

地铁联络通道的冻结法施工属于高风险工作，在施工各个环节中，需要严格根据冻结法的特殊性进行合理有效的风险事故控制，从而及时有效的采取相应措施进行处理，进一步保证工程的施工安全性。