地鐵隧道盾構洞門的垂直凍結加固技術探討

摘要：地鐵盾構法施工的過程中，在盾構出洞段采用垂直冷凍法進行加固，由于盾構洞門的特殊性，我們必須對地層溫度、土層含水量進行一系列的實測，針對土質疏松和含水比較高的地層，我們要嚴格的進行監測要使用正確的施工方案進行施工。

關鍵詞：地鐵隧道 垂直凍結 洞門 施工 土層含水

眾所周知地下軌道運輸一直都是各個國家地區緩解本國本地區交通壓力的重要手段之一，地下軌道運輸具有很多的優點，它運量大、速度快已經成為解決城市擁堵的重要手段之一。地鐵建設增強了城市交通職能，增強了市區中心對各個邊緣地區的影響力，帶動各區域的經濟發展，提升了整個城市的形象。地鐵隧道貫穿整個城市，常常要穿越管線密集的地區，鬧市的大型建筑物下面，還要經過富含水沙的泥土之中。武漢地鐵二號線還貫穿萬里長江，這樣跨江跨河的水下施工必須要更高的技術才能支持。目前我國地鐵在建設上還面臨一些難題，在地鐵隧道建造的過程中盾構出洞門是工程風險較大的環節之一，在施工過程中破除洞門后對洞門進行臨時的維護結構后，如果土質不夠堅固就很有可能引起土地坍塌，在含水量豐富的巖土中會引起隧道涌水等事故。凍結法在解決以上問題中有很大的優勢，但具體的實施我們還需要進一步的研究討論。

1 凍結加固技術的實際應用

1.1 凍結技術在各地的使用概況

地鐵隧道常用的加固方法和凍結加固技術，是近年來工人施工最喜愛使用的一種方法，工人在施工中土層開挖的技術難度并不大，對工人來說最大的威脅來自地下水，所以凍結加固技術就成為這種土地施工最好的選擇。已經在全國各地含水砂多的地層環境中被廣泛使用。

1.2 武漢地鐵二號線

武漢地鐵二號線是全國首條跨越萬里長江的地鐵隧道，也是全國最深的地鐵隧道，它處于長江正中心的下方位置，這就注定它常年要承受長江對它的沖刷還有巨大的水壓。這樣的地理環境就注定了它的施工難度非常大，工人在施工的時候也存在很大的安全隱患。這時候就需要用凍結加固技術將需要開挖的聯絡通道進行凍結，然后在凍結好的內部再開挖內部地層進行施工，創建地鐵隧道的各個聯絡通道。目前武漢地鐵二號線已經正式運營。

1.3 地鐵隧道使用凍結加固技術的關鍵

在進行施工之前一定要制定詳盡的施工凍結方案。地鐵隧道需配備應急通道與防護門，必須確保防護門能在緊急情況起到支撐的作用，并且確保防護門的密封性一定要優良，開關一定要靈活，當工程進行時，如出現塌方、水流、砂礫大量涌入現象，防護門的關閉能夠起到很好的阻擋作用。能夠保證工程的有效進行。地鐵施工部分還必須對凍結情況進行檢測，對凍結時長的溫度變化、施工應用鋼架的受壓情況等都要密切關注。

2 具體施工方案

2.1 垂直凍結地層加固

地鐵隧道盾構洞門的垂直凍結加固技術，是結合現有的盾構地質特點和施工人員的現場勘測，采用凍結加固的方法來加固地層。凍結加固其實就是利用人工制冷術將地層中自然水凍住，把地層中的土壤巖石都變成凍結狀態，增加其穩定性和抗壓的強度。使施工能夠順利的進行，使用這種方法既能滿足工人施工的需要，還能保證施工期間的安全。盾構洞門的垂直凍結加固技術是以保證土壤的穩定性，采用凍結施工的方法來降低整片土體溫度為中心，使其的抗壓強度增大，從而進行盾構施工。

2.2 凍結系統整個安裝過程

如何安裝凍結施工系統呢，首先我們要鉆孔，然后在鉆好的孔中放入凍結管，再進行凍結管道的安裝，最后就是施工人員對安裝好的凍結管道進行檢測。在設備安裝的時候一定要對施工的設備基礎進行詳細的檢查，用以固定作用的螺絲栓一定要將其調整至對的孔位，調到最適合的角度再進行固定。鋪設電纜之后安裝整個電控系統，施工人員一定要注意檢查冷凍機有沒有漏氟，再給冷卻水池注水，對冷凍機加油、充氟，最后施工師傅可以試運行整個制冷系統。鹽水箱和凍結機一定要對其管路保溫。凍結管路安裝的時候要注意對壓力與溫度測試、管路試漏、鹽水管路的保溫。在整個凍結過程中，要定時監測鹽水的溫度、流量和被凍住地層情況，及時調整其凍結的參數。在一周以內鹽水的溫度保證在零下二十度以下。

2.3 具體的觀察監測

從整個凍結施工完成開始起，每日都對其監測一次。研究發現，在凍結初期，監測點溫度下降很快，最大每天下降兩到三攝氏度，當土層溫度在零攝氏度附近時，土層中的水，因為結冰狀態而釋放大量的能量，測點溫度大概在零攝氏度附近浮動。土層溫度下降幅度開始減慢，但每天還是保持在下降0.6-1.1℃左右。

3 結束語

地鐵隧道盾構洞門的垂直凍結加固技術解決了困擾地鐵施工的諸多難題，在解決水涌、沙涌方面優勢明顯，通過實際的工程觀察可以知道，在相同的土體條件下，凍結加固法是比較經濟、安全、合理的施工方案。

參考文獻：

[1]陳廣峰，陳惠芳，程千元.垂直局部冷凍施工工藝在盾構進洞中的應用[J].施工技術，2012，41（8）：84-87.

[2]王金華.哈爾濱地鐵單側式泵站凍結加固設計[J].山西建筑，2014，40（9）.

[3]宮秀濱，徐永杰，韓靜玉.隧道盾構法施工土壓力的計算與選擇[J].筑路機械與施工機械化，2007（11）.

作者簡介：

時峰（1979-），男，安徽淮北人，中煤第三建設集團凍結工程處，助理工程師，大專，研究方向：凍結技術。