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冷冻法在联络通道施工中的应用研究

摘要：随着城市轨道交通工程建设的发展，盾构隧道日渐趋于向深埋发展，

隧道所处地层也趋于复杂化，联络通道施工难度也日渐增大，周边环境越发复杂，

对施工要求更高；80年代，冷冻法逐渐由矿山工程向城市各类工程推广应用，尤

其是2000年以来，冷冻法在全国各城市地铁联络通道施工中大规模应用。联络

通道冷冻法施工作为近些年来引用较多的施工方法，其优点明显，缺点可控，是

复杂软弱地层比较好的施工选择。本文主要介绍了冷冻法的施工原理、应用和工

法的优劣，结合项目介绍了地铁联络通道冷冻法施工的施工顺序、施工风险和采

取的主要技术措施。

关键词：冷冻法；联络通道；冻结管；溶沉

1冷冻法施工原理

人工地层冻结制冷技术通常利用物质由液态变为气态,即气化过程的吸热现

象来完成的，有两种类型：

①盐水冻结系统间接制冷：通过冷媒剂(盐水)吸收岩土热量；

②液氮冻结系统直接制冷：制冷剂气化吸收岩土热量。

冻结技术是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，

增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进

行地下工程掘砌施工的特殊施工技术。其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质

以固结地层。冻结壁是一种临时支护结构，永久结构形成后，停止冻结，冻结壁

融化。整个制冷系统由氨循环系统、盐水循环系统和冷却水循环系统3大循环构

成。

2冷冻法工程特点、重难点分析

2.1.施工特点

冷冻法施工主要依靠交圈后冻结帷幕对地下水进行隔离，确保后续开挖及结

构施工期间作业安全，因此要求对冷冻孔定位、冻结管施工长度、角度、密封效

果及冻结站设定等精度要求高，要做好过程中精细化管理。

2.2施工重难点

（1）冻结施工最主要的是冻结帷幕需严格按照设计要求实施，因此如何确

保冻结帷幕形成及交圈是工程重点；

（2）因采用冷冻法的联络通道位于砂层、黏土层等相对不稳定的地层，如

何控制钻孔施工中土体流失、确保钻孔施工质量是施工重难点；

（3）冻结施工中，土体的冻胀是不可避免的，在冻胀过程中必然产生一定

的冻胀力，会对隧道及周围环境产生影响，造成管片变形等，因此如何确保成型

管片变形及地表沉降是重难点。

3冷冻法施工的的优、缺点

3.1冷冻法施工的优点

（1）安全可靠性好，冷冻土体强度高，连续性可靠，可有效的隔绝地下水;

（2）适应面广，适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂地层如软土、

流砂、高水压等地层均可使用;

（3）灵活性好，可根据施工需要控制冷冻体的形状和扩展范围;

（4）污染性小，对周围环境基本无污染。

3.2冷冻法施工的缺点

（1）会发生冻胀溶沉，对周边环境有一定的影响和破坏力；

（2）对施工的周边环境要求较高，有重要管线时要采用积极有效的保护措

施；

（3）供冷不足或有外部热源会导致冻结体快速融化，失去加固隔绝作用；

（4）相对于注浆加固费用较高。

4联络通道施工工法选择

联络通道施工的四种施工工法的进行了风险分析，详见下表：

工风险风险的可控

优点风险性

法程度性

1、盾构穿越加固体后形

1、由于从地

成的超挖间隙很难加固密实，

1、造价

面开挖，即使加

开挖至洞门附近时容易出现涌

低；

固体质量差或超

水涌砂。一旦开挖不成功，后