在矿井建设中，井筒的施工是其中最主要的一环。由于一些地方的地下水过于充沛，直接导致井筒在施工过程中造成施工困难，甚至直接停工。为了能更好的对井筒进行施工，在我国针对遇到的这种问题，提出了采用冻结法施工方案。冻结法是指在含水土层内先钻孔打入钢管，导人循环的液氮，使周边的地层冻结，形成坚硬的冻土壳。从而达到隔绝地下水的作用。但因为对地层进行了人工冻结，形成了人工冻土，导致不能在冻土上进行施工，需要等解冻后才可进行施工。解冻分为人工干预解冻和天然解冻两种，此次就天然解冻进行简单探讨。
1.工程概况及区域地质
（1）工程概况。北方某矿井井筒净直径为9.0m，井筒深度为990.3m。2011年9月1日正式施工，2013年4月22日结束。副井表土层深度为209.78m，冻结深度达到908m。冻结孔44个，布置圈径19.4m，开孔间距1.385m；隔温孔18个，布置圈径13.4m；测温孔4个，深度904/222m；水文孔1个，深度311m。冷冻站全部采用国内第二代螺杆压缩机组。冷冻站装机14组，装机标准制冷量为2300万kcal/h。冻结盐水设计温度为-28～-32℃，冻结壁平均温度-10℃。冻结壁厚5.4m。冻结施工完成后对冻结孔进行水泥砂浆充填。
（2）区域地质。本区属半湿润、半干旱型季风气候。冬春季干旱，多西北风；夏秋季湿润，多偏南风。降水主要集中于7至9月，多暴雨。年平均气温10.3℃，最高温度35.1℃，最低温度-22.1℃。年降水量在357.7～827.7mm之间，多年平均降水量565.9mm；年蒸发量1046.4～1694.6mm，多年平均蒸发量1462.2mm。无霜期为161天。最大冻结深度86cm。最大风速8～11.7m／s，瞬间最大风速为30m/s。该矿井场地位于陇东黄土高原的东南部，地貌主要由黄土塬、黄土宽梁和河谷阶地组成。黄土一般具有下列特征[1]：在一定压力作用下受水浸湿后发生显著附加下沉的现象；天然孔隙比较大；颗粒组成以粉土为主,常在60% 以上；含大量的可溶盐；颜色为黄色或褐黄色；天然剖面形成垂直节理；一般具有肉眼可见的大孔隙。场地地层由新近平场回填的素填土和第四系上更新统、中更新统风积黄土层构成。
2.勘探方法
针对地层冻结的解冻情况，主要采用了地质勘探的方法[2]，分别在不同的时间对井筒冻结影响范围内的地层进行勘探，并在钻孔内测量实时温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻探采用SH30型钻机冲击钻进，开孔直径为127mm，终孔直径为127mm。实时温度测量采用CEMDT-131型温度测量仪，该仪器最大测量范围为-40～250℃，精确至0.1℃。3次外业勘探均现场收集第一手资料，详细情况如下：
第一次勘探工作于2015年4月进行，现场进行了2个钻孔的勘探，钻孔位置距离井筒中心分别为11.0m、9.4m，处于冻结范围内。钻孔内地面下约7m深度下可见冰粒、冰碴，测得温度为0.2～0.7℃。
第二次勘探工作于2015年10月进行，现场进行了2个钻孔的探勘工作，钻孔距离井筒中心分别为10.7m、10.2m。钻孔内8.4m深度以下为仍为冻土，进尺较困难，手掰不动，土体内可见明显的冰粒、冰碴，温度测试为0.1～0.7℃。
第三次勘探工作于2017年6月进行，钻孔距离井筒中心分别为10.6m、10.3m。埋深13.00m处的土层中量测的温度接近零度，在以下土层的孔隙内可见冰粒、冰碴，钻机进尺困难，结合副井井筒采用施工的工艺，由此判断该区域13.00m深度以下的土层仍处于冻结状态。
3.数据分析及结论
第一次勘探与冻结施工结束后间隔时间为2年，解冻深度为6m，第二次勘探与第一次勘探间隔时间为0.5年，解冻深度差为1.4m，第三次勘探与第一次勘探时间间隔为2年，解冻深度差为6.0m。根据数据简单分析可以得出以下结论：在北方干冷的气候下，人工冻结后大厚度黄土地区内，在天然解冻的情况的下，每年的解冻深度平均为3m/年。
4.结语
冻结施工工艺的选择是为了让施工更加高效简单。冻结施工完毕后若采用天然解冻的方式，则会导致上部建构筑物的施工时间延长至少5年以上，这样就会使工期延长，相应的成本也会增加。现在的社会发展日新月异，任何工艺的选择都应遵循省时省力、节能高效的原则，虽然天然解冻方案会省力、节能，但是工期太长，综合考虑一般不建议进行天然解冻方案。
参考文献：
[1]工程地质手册编写委员会.工程地质手册(第五版) [M].北京: 中国建筑工业出版社, 2018.10.
[2]中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范（2009年版）[M]北京: 中国建筑工业出版社, 2009.05.
【作者简介】徐善良（1984.08-），男，汉族，北京市人，大学本科学历，中煤科工北京华宇工程有限公司工作，主要工作方向：工程勘察、地基处理设计、地质灾害防治与治理。
论文作者:徐善良
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年01期
论文发表时间:2019/6/18
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