淺談凍結(jié)法施工方法

摘要：介紹了凍結(jié)發(fā)法施工的原理，使用的范圍，及其工藝原理流程等。

關(guān)鍵詞：凍結(jié)法 藝流程 凍結(jié)施工 工程監(jiān)測(cè)

0 引言

凍結(jié)法施工技術(shù)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)和煤礦建設(shè)中，已有多年的歷史，主要用于煤礦井筒開挖施工。自1992年起，凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于城市地鐵工程施工中。工程施工中，采用了凍結(jié)法加固的施工方法，通過對(duì)施工工藝的歸納總結(jié)，以及參考有關(guān)施工技術(shù)資料，淺談本施工法。

1 人工凍結(jié)法施工的基本原理

利用土體凍結(jié)后其強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及隔水能力大大優(yōu)于天然土的性質(zhì)。在巖土工程開挖之前，在開挖的工程周圍，鉆造鉆孔(凍結(jié)孔)，利用人工制冷技術(shù)，通過凍結(jié)孔對(duì)地層進(jìn)行制冷，形成一個(gè)封閉的凍土結(jié)構(gòu)，隔絕地下水的聯(lián)系，同時(shí)抗抵周圍巖土的壓力，確保工程開挖的安全。

2 特點(diǎn)

凍結(jié)法適用于各類地層尤其適合在城市地下管線密布施工條件困難地段的施工，經(jīng)過多年來國(guó)內(nèi)外施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明凍結(jié)法施工有以下特點(diǎn)：

2.1可有效隔絕地下水，其抗?jié)B透性能是其它任何方法不能相比的，對(duì)于含水量大干10％的任何含水、松散，不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工技術(shù)；

2.2凍土帷幕的形狀和強(qiáng)度可視施工現(xiàn)場(chǎng)條件，地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整，凍土強(qiáng)度可達(dá)5～10Mpa，能有效提高工效；

2.3凍結(jié)法是一種環(huán)保型工法，對(duì)周圍環(huán)境無污染，無異物進(jìn)入土壤，噪音小，凍結(jié)結(jié)束后，凍土墻融化，不影響建筑物周圍地下結(jié)構(gòu)：

2.4凍結(jié)施工用于樁基施工或其它工藝平行作業(yè)，能有效縮短施工工期。

3 工藝原理

凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，將松散含水巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水，以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下，進(jìn)行地下工程掘砌作業(yè)。它是土層的物理加固方法，是一種臨時(shí)加固技術(shù)，當(dāng)工程需要時(shí)凍土可具有巖石般的強(qiáng)度，如不需要加固強(qiáng)度時(shí)，又可采取強(qiáng)制解凍技術(shù)使其融化。

4 工藝流程凍結(jié)法

凍結(jié)工藝造孔凍：結(jié)孔：測(cè)溫孔，水文孔，凍結(jié)：凍結(jié)溫度控制，鹽水流量控制，凍結(jié)壁發(fā)展監(jiān)測(cè)，凍結(jié)溫度場(chǎng)分析；凍井筒開挖：并幫溫度控制，井筒掘進(jìn)速度，掘進(jìn)段高選取，外層并壁要求；凍結(jié)信息化：技術(shù)凍結(jié)站信息化，凍結(jié)溫度場(chǎng)信息化，井筒施工安全信息化。

4.1 凍結(jié)孔施工

4.1.1開孔間距誤差控制在±20mm內(nèi)。在打鉆設(shè)備就位前，用儀器精確確定開孔孔位，以提高定位精度。

4.1.2準(zhǔn)確丈量鉆桿尺寸，控制鉆進(jìn)深度。

4.1.3按要求鉆進(jìn)、用燈光測(cè)斜，偏斜過大則進(jìn)行糾偏。鉆進(jìn)3m時(shí)，測(cè)斜一次，如果偏斜不符合設(shè)計(jì)要求，立即采取調(diào)整鉆孔角度及鉆進(jìn)參數(shù)等措施進(jìn)行糾偏，如果鉆孔仍然超出設(shè)計(jì)規(guī)定，則進(jìn)行補(bǔ)孔。

4.2凍結(jié)管試漏與安裝

4.2.1選擇無縫鋼管，在斷管中下套管，恢復(fù)鹽水循環(huán)。

4.2.2凍結(jié)管(含測(cè)溫管)采用絲扣聯(lián)接加焊接。管子端部采用底蓋板和底錐密封。凍結(jié)管安裝完，進(jìn)行水壓試漏，經(jīng)30分鐘觀察，再延長(zhǎng)15分鐘壓力不降為合格，否就近重新鉆孔下管。

4.2.3冷凍站安裝完成后要按《礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求進(jìn)行試漏和抽真空，確保安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

4.3凍結(jié)系統(tǒng)安裝與調(diào)試

4.4積極凍結(jié)階段在凍結(jié)試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，定時(shí)檢測(cè)鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴(kuò)展情況，必要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)入積極凍結(jié)。

4.5維護(hù)凍結(jié)階段在積極凍結(jié)過程中，要根據(jù)實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否交圈和達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，測(cè)溫判斷凍土帷幕交圈并達(dá)到設(shè)計(jì)厚度后再進(jìn)行探孔試挖，確認(rèn)凍土帷幕內(nèi)土層無流動(dòng)水后(飽和水除外)再進(jìn)行正式開挖。

4.6工程監(jiān)測(cè)

4.6.1工程監(jiān)測(cè)的目的是根據(jù)量測(cè)結(jié)果，掌握地層及隧道的變形量及變形規(guī)律，以指導(dǎo)施工。

4.6.2工程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為：地表沉降監(jiān)測(cè)，隧道變形監(jiān)視，通道收斂變形監(jiān)測(cè)，凍土壓力監(jiān)測(cè)。

4.6.3凍結(jié)孔施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：凍結(jié)管鉆進(jìn)深度：凍結(jié)管偏斜率；凍結(jié)耐壓度；供液管鋪設(shè)長(zhǎng)度。

4.6.4凍結(jié)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

4.6.5凍結(jié)帷幕監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：凍結(jié)壁溫度場(chǎng)；凍結(jié)壁與隧道膠結(jié)；開挖后凍結(jié)壁暴露時(shí)間內(nèi)凍結(jié)壁表面位移：開挖后凍結(jié)壁表面溫度。

5 機(jī)具設(shè)備

螺桿冷凍機(jī)組鹽水泵冷卻水泵鉆機(jī)電焊機(jī)抽氟機(jī)經(jīng)緯儀測(cè)溫儀精密水準(zhǔn)儀打壓機(jī)凍結(jié)器打壓試漏收斂?jī)x凍土帷幕收斂鋼卷尺

6 安全保護(hù)

6.1采用通訊系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)有效的監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)施工中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)匯報(bào)處理，杜絕一切不安全的施工現(xiàn)象和違章的操作，把事故制止在萌芽狀態(tài)。旁通道設(shè)安全防水門，一備發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情關(guān)閉防水門，保護(hù)隧道之用。

6.2采取必要的措施，防止打凍結(jié)孔時(shí)水土流失；在鉆孔施工期間加強(qiáng)沉降的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)跑泥漏沙水土流失嚴(yán)重引起的沉降，影響到建筑物和地下管線，應(yīng)立即停止施工，立即注漿，防止沉降影響周圍建筑物和地下管線，到?jīng)]有沉降為止，待地層較穩(wěn)定后再施工鉆孔。

6.3加大鹽水在凍結(jié)管內(nèi)的流量，采用串并聯(lián)循環(huán)方式，加快凍結(jié)管的熱交換。