开挖冷冻法在开挖隧道联络通道中运用

摘要：随着我国社会经济的快速发展，各交通事业也处于欣欣向荣的局面，各大城市地铁建设也处于火热进行状态。要保证隧道施工工程质量，必须提高其施工工艺。空间限制是造成地铁区间的联络通道施工难度的重要因素。目前，随着科技人员不断的探究与探索，逐步将冷冻法技术应用到联络通道中，并取得了显著的效果。本文将针对联络通道的特性，阐述了冷冻法在在联络通道中实施的相关流程，并结合工程实例，分析了冷冻法在联络通道中的具体应用。
关键词：冷冻法；联络通道；应用

冷冻法施工工艺的使用最早现于欧洲，其广泛应用于矿井施工中。其施工工艺主要是在冷冻液中应用冷冻机实现冷冻液降温，然后通过循环管路将其运送到需要进行冷冻的地区，同时保持稳定的温

摘自：本科毕业论文答辩www.udooo.com

度，通过温度向外扩散使得冻结效果产生。冷冻法在隧道施工中的普遍应用，取得了良好的施工效果，随着各地区隧道修建的不断扩大，其作用也越来越重要。适应性强、效果显著、环境污染小等为冷冻法的主要特点。采用冷冻技术，不仅能有效避免隧道在开挖施工时进行大面积拆迁，降低隧道施工对沿线居民日常出行造成的影响，同时其工程造价也远远比盾构法低，特别是在类似联络通道这种复杂的隧道施工中，其作用无可代替。
流程
在联络通道中应用冷冻法施工工艺的流程主要由三部分组成，分别为冻结施工、冻结孔施工以及开挖构筑施工。其主要的施工顺序为：
(1)施工准备。在冷冻工艺施工前，首先应进行冻结站的安装以及冻结孔施工。冻结运转时，应做好积极冻结以及维护冻结的准备。然后进行开挖准备、在开挖之前，应搭好临时支护之后再进行永久支护。，方可进行施工。
(2)在施工完成以后，应采取相关措施进行冻结孔的封堵，及时拆除冷冻站系统，最后采取融沉注浆完成填充工序。
2、案例
某城市地铁3号线在进行隧道施工建设时，将其某个区间隧道位置里程为K15+880右处进行了联络通道设置。22.850米、22.734米分别为其左行线隧道中心、右行线隧道中心的相关标高值。其地面标高大概为42.800米。钢筋混凝土管片为其联络通道构筑的主要隧道片。管片的厚度为三百毫米，其隧道的内径为5.3米。施工方式采用的是二次衬砌技术。并设置了防水层在永久支护层与临时支护层之间。

3、施工程序

3.1工程地质以及水文地质

在工程开始施工之前，应对工程地质遗迹水文地质情况进行勘测。在该市3号线隧道施工前，工作人员首先根据提供的联络部位的相关勘测资料，分析了联络通道施工区域内的土层结构多由砾石、砾砂以及粗砂等组成，且在联络通道的上方分布着零散的粉质粘土层。同时也对其水文地质进行了有效分析，掌握其水位埋深、地下水补给、地下水季节性变幅情况以及排泄方式等，为施工设计做好准备。

3.2开孔钻施工

在开孔之前，应在设置好的布孔范围内进行打孔施工，对地层的稳定情况进行探测。如果发现砂层，应及时对其采取双液注浆措施，使得孔口周围的土体稳定性进一步提高。然后应用双层特殊的孔口管进行开孔。在冻结管钻进过程中，采用的设备为强力水平钻机，按照施工设计图的要求，严格控制其钻杆的角度，保证冻结范围处于设计范围内。冻结孔布置图见图一。
图一冻结孔布置

3.3冻结系统安装

根据冻结冷量计算公式：Q=1.2πdhq公式中，表示冻结总长度的为h,q表示的是是冻结管是散热系数，d表示冻结管的直径。
按照公式，计算出联络通道需要的冷量值，根据设计要求，选择两台螺杆机组合，一台用于施工运转，一台用于备用。为了尽量降低冻结管的损失，在进行系统安装时，应尽量将冷冻管的长度缩短。当完成系统安装后，应对冻结管的密封状况进行严格检查，如果出现渗漏情况应及时填补，在确保密封达到标准要求后，再进行保温层的安装，在其上行线、下行线上分别安装相应的冻结板，然后进行冻结施工。

3.4积极冬季与维护冻结

当设备安装完成后，应进行调试以及试运行。在进行试运转时，应注意对温度、压力等各个状态参数进行调节，保持机组的运行状态在相关的工艺章程以及技术参数要求的范围内进行。当冻结系统处于正常运转以后，应进行积极冻结程序。这是冻结帷幕形成的主要阶段，其对冻结期的盐水温度有较高的要求。其温度应保持在负三十摄氏度至负二十八摄氏度范围内，联络通道的冻结时间应保持在45天到50天之间。当积极冻结七天后，其盐水的温度下降到负二十摄氏度以下，这时候，外侧的土体便开始慢慢冻结并局部扩散。在积极冻结过程中，必须根据实际测试的温度资料，对冻结帷幕的设计厚度以及交圈情况等进行判断，同时应对冻结帷幕隧道的相应胶结情况进行监测。当冻结帷幕交圈、设计厚度达到要求并与隧道处于完全胶结状态后，便可进行下一个冻结维护阶段。

3.5开挖构筑

对联络通道进行开挖构筑时，其主要流程为：当通道开挖后应挂网，进行混凝土喷射，布设防水层，然后对通道进行钢筋混凝土浇筑，进行集水井开挖，再挂网进行混凝土喷射，布置防水层，对集水井进行钢筋混凝土浇筑在通道开挖过程中，应保持冷冻机处于正常运行状态，冷冻保持稳定的维护冻结状态。在进行集水井开挖时应停止运行冷冻机。在拆除钢管片后，应及时进行冻土回弹试验，并要求保持冻土的最大强度不低于

1.5Mpa。

3.6停冻

由于在进行集水井开挖时，很多冻结管都布设在集水井附近，为了避免冻结管出现断裂影响开挖进程，需要停止冻结。在开挖过程中，还应实时对各个数据进行监测，并随时观察冻土的变形情况，保证冻土的冻结强度，同时确保施工安全、有效的进行。

3.7注浆

注浆在此工程中起着不可代替的重要作用。当冻结壁出现局部解冻透水后，容易引起衬砌间隙倒水时，注浆可有效防止衬砌透水性的增加。由于通道的拱顶位置，混凝土的浇筑密实十分困难，进行注浆填筑后，能够有效增强衬砌强度，同时降低冻结壁解冻后出现变形情况。在注浆过程中，首先应布置注浆孔，然后再停冻后的三天至七天内选择注浆时间，选取合适的注浆材料以及注浆压力，按照注浆顺序依次进行。

3.8地表沉降观测

在冻结过程中，土体会出现膨胀现象，一般情况下，当土体冻结超过二十天以后，其地表会发生小幅度的隆起。当停止冻结后，地表温度降低，依据热胀冷缩的原理，土体会收缩。在18天以后，就会出现十分明显的沉降，并有较长的持续时间。在开挖过程中，地表不会出现较大的变化。
4、结语
通过此工程联络通道对冷冻法的应用，取得良好的效果。在应用冷冻工艺应严格按照其工艺流程进行。在开挖前后，应全面掌握土体的地表沉降、温度等参数。保持冻结时间在规定范围内，在开挖过程中，应保证各个设备处于正常运行的状态，做好土压力测试，保证冻结帷幕强度等。当施工结束以后，应根据固定要求，进行配浆及建筑，确保工程质量。
参考文献：
王小宝,沈阳地铁二号线区间联络通道冷冻法施工设计论述[J].城市道桥与防洪, 2012(2).
杨政忠,天津地铁联络通道冷冻法施工技术[J].科技信息,2009(17).
[3]杨太华,越江隧道工程联络通道冻结法施工风险分析[J].地下空间与工程学报,2010(6).
[4]黄俊革,电阻率超前探测监测隧道冷冻法施工效果的可行性分析[J].上海应用技术学院学报(自然科学版),2010(1).
[5]林朝,论水平冷冻法在地铁暗挖隧道工程中的运用[J].西部探矿工程,2009(4).
[6]董裕国,宜万铁路齐岳山隧道F11高压富水断层注浆法与冷冻法方案比选与实施[J].现代隧道技术,2010(2).