1概况
结合郑州地铁5号线某区间联络通道采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的施工方案。即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻结帷幕。在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖构筑施工。
根据离联络通道最近的地质勘探孔提供的地质情况，联络通道所处主要地层为黏质粉土、细砂、粉质黏土，水位于通道结构顶2.3m左右，属于富水砂层地质。
冻结帷幕设计指标为：
（1）联络通冻结帷幕厚度设计为2ｍ，冻土墙平均温度设计为不高于-10℃；
（2）相应的冻土强度的设计指标(-10℃)为：单轴抗压不小于4.0Mpa，抗折不小于1.8Mpa，抗剪不小于1.5Mpa。
2冷冻法加固冻结帷幕质量控制措施
2.1冻结孔施工质量控制
该联络通道布置冻结孔总数65个，冷冻站一侧44个，冷冻站对侧21个。其中包含4个穿透孔，供对侧隧道冻结孔和冷冻排管需冷用；测温孔8个，对冻结帷幕温度监测时用；卸压孔4个，以确保冻结帷幕内的压力有效传递。
冻结孔施工前，由测量技术人员结合盾构推进实际姿态，从测量导线端重新复合联络通道中心标高。根据四个透孔的施工情况，通过全站仪测量，计算透孔的实际角度及深度与设计参数比较，符合误差设计值。如误差大于设计值，及时与设计单位沟通。
先施工透孔，根据透孔的偏差，进一步调整有关的钻进参数。然后根据联络通道施工的孔位，采用由上向下的顺序进行施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。
冻结孔施工质量卡控措施：
（1）冻结孔的开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。冻结孔最大允许偏斜不大于150mm。
（2）冻结孔有效深度不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。
（3）冻结管用Φ89×8mm20#低碳钢无缝钢管，冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。
（4）水平冻结孔偏斜的监测使用经纬仪结合灯光进行，钻孔的偏斜应控制在150mm以内。联络通道冻结孔终孔最大允许间距为1000mm。
（5）施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时注浆控制地层沉降。
（6）冻结站对侧隧道上沿冻结壁敷设冷冻排管，冷冻排管采用Φ45×3mm无缝钢管。
（7）冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8MPa，前30分钟压力损失小于0.05Mpa，后15分钟压力稳定无变化者为试压合格。
2.2冻结站设备选型
2.2.1设备选型
冻结站设备的选型，首先需根据冷冻设计图纸复核冻结站需冷量，公式如下：
Q=1.2*π*d*H*K=1.2*3.141*（0.089*412+0.045*135）*280=4.5×104Kcal/h；
式中：
冷量损失系数为1.2；
Q—冻结站所需制冷能力；
H—冻结管总长度，从设计图纸可得为冻结管为412m，排管为135m；
d—冻结管直径；
K—冻结管散热系数，280 Kcal/h·㎡
将上述参数代入公式得出：联络通道需冷量为4.5×104Kcal/h。根据需冷量，选用螺杆机组两台套，单台机组设计工况制冷量为8.75×104 Kcal/h，完全满足联络通道的制冷需求。
盐水循环泵选用IS150-125－315型2台，单台流量200m3/h，冷却水循环选用IS150-125－315型2台，流量200m3/h，满足单管流量要求。
2.2.2设备管路安装质量卡控措施
清水管路和盐水干管采用焊接，在需要调整的地方采用法兰连接。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置阀门和压力表、测温仪测试组件等。
盐水管路经试漏、清洗后用保温板或棉絮保温，保温厚度为40mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。
集配液圈与冻结管用高压胶管连接，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制盐水流量。
冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温，盐水箱和盐水干管用40mm厚的保温板或棉絮保温。
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在冻结站对侧隧道的冻结管的端部区域范围内布置冷冻排管，同样将钢管片格栅内用素砼填充密实，然后采用保温板保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温。
2.3冷冻过程中质量控制
设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。冻结系统运转正常后进入积极冻结。
此阶段为冻结帷幕的形成阶段，联络通道设计冻结时间为45天。要求冻结孔单孔流量不小于5m³/h；积极冻结7天盐水温度降至-18℃以下，积极冻结15天盐水温度降至-24℃以下，开挖时盐水温度降至-28℃以下；去、回路温差不大于2℃。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。
在积极冻结过程中，要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后，可进入维护冻结阶段。维护冻结期温度为-28℃以下，冻结时间贯穿联络通道开挖和主体结构施工始终。
2.4施工监测
2.4.1水平孔施工监测内容
（1）钻孔长度；（2）冻结管长度；（3）冻结管偏斜；（4）冻结器密封性能；
（5）供液管安装长度
监测方法：钻孔长度、冻结管长度和供液管长度用钢卷尺直接测量，所有孔全部测量。
水平冻结孔偏斜的监测使用经纬仪结合灯光进行，所有孔全部测量。冻结器密封性能的监测采用管内注水，试压泵加压的方法试漏，所有孔全部测量。
2.4.2冻结系统监测内容
（1）冻结器去/回路盐水温度 （2）冷却循环水进/出水温度
（3）冷冻机吸/排气温度 （4）清水泵/盐水泵工作压力
（5）冷冻机吸/排气压力
监测方法：制冷系统和盐水系统的工作压力，直接通过系统上安装的压力表量测，每2-3小时一次。制冷系统和盐水系统的温度通过安装的温度计直接读取或用测温仪量测，每2-3小时一次。
2.4.3冻结帷幕监测内容
（1）冻结帷幕温度场； （2）开挖后冻结帷幕表面温度
（3）开挖后冻结帷幕暴露时间内冻结帷幕表面位移
监测方法：冻结帷幕温度监测，在测温孔内安装康铜线热电偶，使用测温仪进行量测。冻结帷幕帮壁温度使用高精度点温计或用精密水银温度计测量，监测频率每天1～3次，当工作面温度过高等不利情况时，每2小时一次。冻结帷幕表面位移监测，在开挖面安装测点，用收敛仪测量。每天一次，当工作面温度过高等不利情况时，每2小时一次。
3冻结帷幕质量要求
开挖前，项目部对冻土做了单轴抗压强度试验，报告显示单轴抗压强度为4.96mpa，符合设计要求，其他条件数据也符合下表要求；
项目数值备注
冻结帷幕厚度2m根据测温孔推算
冻结帷幕平均温度-10℃用成冰公式法计算
盐水温度积极期-28℃～-30℃用测温仪监测
维护期-25～-28℃
盐水去、回
路温差(包括各支路)积极期2℃以内冻结至设计温度时
维护期1.0℃以内
卸压孔交圈前静水压力通过压力表观测
交圈后剧增至0.15～0.3MPa
4结语
通过各项质量控制措施在冻结法实际施工中应用，体现出本工艺具有封水性好、强度高、适应性强、复原性强、绿色公害、施工便利等优势。本文针对联络通道冷冻法加固的质量控制措施总结及分析。为今后冷冻法施工提供了经验，提高了冻结帷幕的质量，减少或避免出现质量事故。
参考文献：
【1】史基盛，陈馈，李荣智.南京地铁联络通道冷冻法施工技术[J].建筑机械化,2004(2):33.
【2】周晓敏，苏立凡，贺长俊等.北京地铁隧道冻结法施工[J]. 岩土工程学报, 1999, 21(3): 319-322.
【3】旁通道冻结法技术规范DG/TJ08-902-2006 J10851-2006
论文作者:简政
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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