1冻结法施工原理探究

所谓冻结法的来源是自然冻结现象，结合人工制冷技术，将一定量的低温冷煤输送到要开挖进行地铁建设的土层周围，将其周围的土层冻结成连续性冰冻土墙，从而增加抵抗周围土层的压力，同时切断地下水对其的影响，待土层冻结到一定程度，以进行地铁开挖施工项目。在整个冻结过程中，输送进地层的低温冷煤借助进、回管道与周围地层实现联系，并凭借冻结管道实现所需热量的交换，起到过渡作用，即将产生的冷量传递给所需开挖的地层，同时，带走不必要的热量，这使得整个冷冻环境的温度逐渐下降，直至地下水结冰，将周围分散或存在间隙的土层借助冰胶形成一个整体，从而形成抗水的冻土柱。当无数个冻结管通过这种循环产生相应的冻土柱，且冻土柱半径不断扩大时，相互之间便连接成一个整体，即形成连续封闭的冻土墙。地铁工程施工建设就是在这种环境下展开一系列施工的。

2冻结法对施工质量的影响

2.1有效建设地铁联络通道。

地铁联络通道即地铁隧道的横向连接通道，根据已有隧道的情况，解决其对接问题，当发生突发事故时，做应急避难场所。其位置一般建设在区间隧道的中间部分，并与集、排水泵站相连，同时肩负着集水、排水以及防火的作用。在建设此通道时，建设难点是源源不断的地下水，像管棚法、深层次搅拌法等所起到的加固效果较微弱，因此，冻结法成为其顺利施工的关键，我国各地（例如北京、上海、南京、深圳等）已经运用此方法完成了地铁联络通道的建设，在降低建设难度的同时，提高了建设效率与施工质量。

2.2有利于修复地铁隧道涌水以及坍塌故障。

纵观地铁建设的整个历史过程，地铁建设隧道出现过不同程度的涌水以及坍塌现象，以往施工团队多坚持“线路修改”原则进行修复，主要因素是此方法难度较小，但在修复过程中，经常受到“规划线路”问题影响不能随意更改隧道建设位置，只能“既定位置”修复，因而修复难度加大，而冻结法却很好的解决了这一问题。例如，以上海交通轨道4号线浦东南路站到南部大桥站的地铁路线，施工团队在进行隧道风井建设过程中突然发生流砂事故，结果造成隧道坍塌，在勘测调查并对所获取的数据进行分析比较，做出“原位修复”的决定，由于连接位置是修复的难点，施工人员巧妙利用冻结法并辅以暗地开挖的方式，并依据修复状况设置了安全门，以方便人员进出。此类修复过程较适用于原有地铁基本状况并未发生根本性破坏，只是发生局部坍塌或其他事故，受周围建筑物以及考虑到对该地铁路段的整体性，采用明挖或矿山法进行修复将引起不必要的损失，冻结法的出现有效的解决了这一难题。

2.3保证盾尾刷更换效果，提高地下水处理质量。

若地铁施工过程需要穿越江河湖泊时，建设施工的地铁不仅需要承受较大规模的压力，而且能够在复杂地形段做到“安全施工，保证质量”。因此，加大了施工难度，如若在施工过程中，技术应用不合理，将会加大盾尾渗漏的可能性，即加大了此地段地铁隧道的危险系数。在此路段施工过程中，对盾尾机的工作量要求较大，而盾尾刷又是其工作质量的决定性因素，其一旦损坏，不仅影响施工进度，而且加大了对原有施工成果的损坏概率。正常进行施工时，盾尾刷一般安置于管片后部，对其进行更换时，需要将管片拆卸下来，然后在相对安全的位置完成更换工作，在整个更换过程中，当管片拆卸后，保证盾尾自身的止水性较为关键。现阶段地铁施工过程中，常采用人工冻结法与浆液凝固法对其进行处理，前者的止水功效在施工过程中已得到广泛证实，而后者主要是借助喷浆同时加大注浆量以减少浆液凝固所用的时间，但其受化学因素的影响，对于盾尾发生渗漏现象的处理效果有待提高。而盾尾刷更换时间、效率等对提高盾尾机处理地下水效率来讲十分重要，其主要采用盐水冻结法，与传统的滤液冻结法相比而言，虽然其消耗的时间较长，但是其经济性能较好，此方法适用于既定工期能够完成且施工处于预见性较强的阶段，运用人工制冷技术完成盾尾刷的更换任务，以实现冻结地下水完成冰封目的。在运用低温盐水冻结法进行施工时，关键在于掌握盾尾机中两个较为特殊的管片环制作与安装过程，一是用于冻结管片位置的特殊环，处于普通环前面，另一个是用于更换盾尾刷位置的特殊环，处于冻结环前面，在施工进程中，应按照顺序，依次完成这两个特殊环的安装，从而为冻结土层形成连续性冻土墙做好技术保证。

2.4提高地铁施工效果，减少后期修复频率。

冻结法在地铁施工过程中的使用，是基于其他方法的灵活运用之上采取的相关措施。施工前期，冻结法将用于地铁建设的土层进行冰封，这有效防止了土层的坍塌或地下水的渗漏，这保证了施工质量，随着技术的革新，冻结法应用领域、应用方式、产生的效果更有利于加固建设环境，保证其稳定性，这在一定程度上降低了后期地铁事故频发的概率，保障了人们的安全，也提高了经济效益。

3结束语

交通运输系统的逐步完善，地铁的作用也越来越突出，地铁规划建设已经成为城市建设规划的重要组成部分，作为节约建设用地，方便市民的首要选择，但由于其建设环境复杂，本文分析了冻结法在提高其施工质量方面的作用，在探究其施工原理的基础上对具体施工环节进行了深入论证。

作者：王保贵 单位：中煤第三建设（集团）有限责任公司冻结工程处