地铁工程中冷冻法施工的控制要点

邓喜军

摘 要：联合地铁施工项目的实际案例，分析和研究冷冻法施工技术的工艺流程与参数。通过施工监测与质量跟踪观测结果显示，冷冻法施工技术在地铁施工中具备可行性，希望能够对同类工程施工期的参考性价值。

关键词：冷冻法;地铁施工;工艺流程;施工监测

在城市交通压力不断增加背景下，开始大力发展地下轨道交通。随着工程建设技术的进步发展，地铁施工也开始应用新的技术工艺。相比于地上轨道交通来说，地下轨道交通工程建设对于施工条件的要求比较高，同时对施工质量与技术工艺的要求比较高。所以在工程建设过程中，必须注重施工规划设计，严格控制施工质量，以此提升工程建设效率标准。

1、工程概况

某地区铁路2号线，市图书馆站至人民公园站区间隧道，左线线路长度为1000.73米，右线线路长度为972.46米，设置两组平面曲线半径分别为350米和450米，线路纵坡设计为大V型，坡度最小为2‰，最大为20.9‰，区间最大埋深为21.3m。

区间内共包含583环，盾构机掘进568环，盾构机刀盘与车站围护结构距离15m。该区间盾构接收施工方案，由于交道导改不能实施，且不具备地面加固条件，因此采用洞门水平冻结加固方式。在接收端头洞门范围布置水平冻结孔时，采用低温盐水循环冷冻设备，冻结端头地层主体，将其形成高强度且封闭性良好的冻结帷幕。

2、地铁施工方案

2.1钻孔施工

冻结孔施工工序如下：定位开孔、安装封口管、安装孔口密封装置、钻孔测量、打压试验。

在施工过程中所应用的钻孔设备为冻注钻机和泥浆泵，侧斜设备为陀螺定向测斜仪。技术要求如下：钻孔孔位和设计孔位偏差控制在25mm以内。钻孔孔深最大为37.5米，偏斜率控制在3‰以内。钻机安装必须稳固可靠，钻杆和孔位保持在同一垂直线。

2.2定位开孔与孔口管安装

按照设计方案，在槽壁上准确定位孔位置，之后使用开孔器进行开孔，直径为15cm。深度达到100cm时停止取芯钻进，安装孔口管。在安装孔口管时，需要应用以下方法：凿平孔口位置，安装膨胀螺丝，之后将麻丝缠绕在孔口管鱼鳞扣上，涂抹密封物之后处理封口管，并且使用膨胀螺丝进行紧固处理。处理后安装闸阀并打开闸阀，使用开孔器在闸阀内开孔，直径控制在11.2cm，凿穿混凝土墙体。

2.3安装孔口密封装置

使用螺丝江口装置固定在闸阀上，并设置密封垫片。

2.4冻结孔施工

按照施工设计要求，对钻机俯仰角和方位角位置进行调整。将旁通阀安装在孔口装置上，并对密封装置进行固定。使用无泥浆钻进法，当钻进不进去时，对施工工艺进行调整，并且应用泥浆钻进法，打开旁通阀门，观察出砂出水情况。

2.5测斜

使用经纬仪联合灯光对成孔进行测斜，偏斜率控制在1%以下，中孔间距最大不超过15cm。

2.6密封试验

将水注入到成孔管内，并进行冻结管密封试验。试验压力控制为0.8MPa。合格标准：前0.5h调压在0.05MPa以内，后15min压力无变化。

3、冷冻法施工在地铁工程中的应用与措施

3.1冷冻法施工在地铁工程的应用

对于地铁工程来说，按照规范要求，应当在上行线与下行线之间设置通道，在区间隧道发生意外事故时，乘客可通过联络通道疏散。在隧道线路最低位置设置通道，在建设通道之前，必须对土体地基进行加固处理，主体应当具备良好的自立性和均质性，且渗透系数和抗压强度满足设计标准。冷冻法加固土体的风水性好，且具备较高的强度，可靠性与安全性比较高，因而在通道主体加固施工中得以广泛应用。将冷冻法加固土体应用到地铁工程中，可以使通道外围土体形成高封闭性和高强度的冻土帷幕，在冻土帷幕内进行施工，可以确保隧道管片由动土帷幕的有效结合，特别适用于流沙地层的加固与封水处理中。

3.2冷冻法的施工技术管理

冷冻法施工具备较强的专业性，按照土建设计方式，优化设计冻结帷幕所以必须确保施工团队的专业性。在土体开挖之前，施工企业应当提供土体冻结开挖条件和开挖申请，并且由技术人员进行审查之后才能够开挖。由專业设计部门确定开挖位置，将里程误差控制在允许范围内。同时，通道中心轴线应当与两条平行隧道轴线相垂直。为避免钻孔时出现漏泥冒沙问题，应当按照设计位置开展冻结孔施工，可以采用孔口密封装置对回流量进行控制。在冻结过程中，冻结帷幕厚度必须满足设计要求，冻土平均温度应当小于零下10℃。在施工过程中还应当密切监测隧道变形和地面变形问题，以此确保变形稳定性。

3.3冻结工程质量控制措施

对钻孔倾斜度进行严格控制，倾斜度误差应当控制在3‰以内。在钻进施工过程中，应当按照地层与深度的实际需求，对钻艇进行及时增减，确保钻井施工的均匀性。同时，按照设计孔位进行钻孔，钻孔间距偏差必须控制在50mm以内。使用丝扣连接冷冻管，确保丝扣拧紧到位，避免拔管时出现中断问题。在施工过程中还需要应用逐步降温操作，以免冻结管由于温度应力所致开裂问题。在拔管作业施工过程中，应当将冷冻管倾斜度控制在3‰以内。同时对冷冻站安装质量进行严格控制，全面提升制冷效率，保证盐水降温满足相关要求。

3.4冻结施工的安全保证措施

在钻孔施工之前，必须统一勘测地层加固范围内的管线，标注出管线位置，以此保证地下管线的安全性。在开展冻结施工时，必须由专业技术人员负责，了解和熟悉冷冻加固操作流程，明确设备的机械性能。在启动冻胀泄压孔时，需要将压力表安装在每个泻压孔的端部。冻结过程中，按照压力表显示数值释放冻胀压力。当压力表显示数值达到0.25MPa时，则需要开启泄压阀门进行泄压，直到压力表显示数值与原始地压相同。通过强制解冻与管片二次注浆孔跟踪注浆方式，对融沉进行控制。积极冻结时间控制为一个月，通过测温孔可以对土体冻结温度进行检查。确保地层冻结温度达到预设值之后，盾构出洞作业。盾构掘进施工时，按照盾构机刀盘里程，及时将冻结管拔除。在拔除过程中，由专业人员负责指挥汽车吊，全面检查吊具性能和质量，保证整个冻结管拔除施工的安全性。在施工过程中，道路临时围蔽，根据交警部门规定，设置警示带和警示灯，并且派遣专人负责交通协管。在施工规划过程中，必须严格控制工程建设质量。同时还应当对现代化设备工具进行优化升级，只有应用高技术含量的质量控制设备才能够不断提升质量控制效果。

4、结束语

综上所述，在地铁工程施工过程中应用冷冻施工法，具备较高的安全性和可靠性。冷冻法可以形成冻土帷幕，具备良好的封水效果。在施工技术和冷冻法技术优化完善过程中，将会不断扩大冷冻施工法在地铁工程中的应用范围。进一步提升地铁工程的施工效率与质量，为人们出行提供便利。

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