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摘要：介绍了冻结法的原理及其优点，介绍了冻结法的设计步骤和方法，并结合桥梁基础的工程实例说明了冻结设计过程。
关键词：冻结施工；桥梁桩基；应用；
1前言
冻结技术在桥梁桩基工程中应用较晚。冻结法的一个关键点是冻结土墙的厚度设计厚度的基本参数来评估应用冻结法和经济合理性，是冻结的核心技术设计及其合理的设计可以降低工程造价，缩短施工周期，否则将导致冻土体积急剧增加导致成本增加，或者崩溃事故引起的坑。
2冻结法简介
冻结法是一种用人工制冷技术加固地层土壤的方法。1862年，英国首次成功地采用人工地面冻结技术进行深基坑开挖。随后，冻结法逐渐成为煤矿建设的传统方法。1872年，德国首次应用于矿山建设。1955年，我国采用冻结法在软含水层中修建煤矿矿井。到2005年，在冻结方法中钻孔的竖井的竖井约为470。总长度超过70公里。目前，冻结法不仅用于矿山建设，还广泛应用于地基基础、基坑稳定性、隧道工程等岩土工程。1988年，冻结法应用于丰台淮河大桥主桥码头的基础工程;1998年，冻结方法在江西省户口桥梁东塔水下桩基工程中成功应用;2001年，润扬桥南进口悬索桥的地基成功地应用于大型深基坑的施工。这使得冻结法在复杂含水地层下建造大型桥桩的新方法。
3冻结法原理及其优点
3.1冻结孔钻
为了形成一个封闭的冻结环，必须在井筒或基坑周围钻出一定数量的冷冻孔，以设置底锥的冻结孔和孔中开启的夜间管道的开口。冻结钻孔一般等距布置在井筒或开挖处，冻结钻孔圈，根据冻结深度确定一般表层土的冰冻，通常用浅厚表面两到三次冻结。
3.2冷冻循环系统
冻结循环是冻结站在冻结管流动过程中产生的冷盐水，吸收周围岩层的热量，使岩土逐渐冷却和冻结。盐水作为一种冷介质，被称为制冷剂。盐水的冷却是通过吸收盐水的热量，当液态氨被气化，所以氨被称为制冷剂。压缩的氨水被过热蒸汽变成液态，而热量被冷却水带走。可看出整个制冷设备包括氨循环系统、盐水循环系统和冷却水循环系统。
(1)氨循环系统:气态氨压缩机压缩到0.8~1.2MPa，温度80℃~120℃，在高温高压的过热蒸汽条件氨让步路成氨油分离器，删除从压缩机油后进入冷凝器，在16℃~20℃冷水浸出冷却到20℃到25℃和进液氨(多余的液氨氨存储和存储不足补充通过氨存储)。液氨通过调节阀压力下降到0.155MPa，温度与蒸发温度-20℃~35℃。当液态氨进入蒸发器后，它会完全蒸发，吸收周围盐水的热量，并冷却盐水。汽化氨进入氨分离器分离，使无汽化液氨回流到蒸发器并继续蒸发，而气态氨又回到压缩的压缩机，氨制冷循环。
(2)盐水循环系统:在盐水箱与蒸发器制冷剂冷却到-20℃~25℃低温盐水，盐水泵酒和冻结管。盐水冻结孔的液体管道流向底部的孔，然后在冻结管慢慢上升，周围的岩石和土壤的热吸收层液体收集管后回到盐水箱，这种盐水循环方式叫做以循环方式，冻结壁厚度波动比较均匀，常用的理由。还有一种反循环的方法，从原始的回流液流入冷冻管，然后从原来的供给管返回收集管。反向循环可以加速含水层上壁的形成。
(3)冷却水循环系统:水库与水泵或冷凝器的冷却水压力地下水井，过热的热吸收氨出院后从冷凝器温度升高5℃-10℃。如果水不够，自然冷却后可以回收废水。
3.3冻结方案
冻结方案有一个冻结的全深度，局部冻结，差速冻结和分阶段冻结。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆全深度方案具有适应性强、应用广泛的优点。当地的冷冻只在被水淹没的区域冻结，其冷冻结构很复杂，但冻结成本很低。不同的是冻结，也称为短管冻结，而冷冻管有两种间距安排。冷冻管的上半部分以更高的顺序排列，这样可以加快冰封速度。为了避免使用太多的制冷设备，它可以分成几段(通常分成两段)，可以依次冷冻。冻结方案的选择主要取决于地层的地质和水文地质条件、冻结深度、制冷设备的能力和施工技术水平。
3.4冻结法的优点
(1)适应性强:冻结法不仅可单独用于地下工程施工的含水、不稳定地层，还可根据工程实际情况与其他复合材料施工方法相结合。
(2)良好的水隔离性能:由于冻土中的水变成冰，变成一种胶结剂，作为临时支撑结构或其他地下工程的水结构，在其他方面很难达到。
(3)干燥操作和工程质量是很容易保证的:它可以为重要的地下工程和大直径地基创造良好的施工环境，实现干式挖掘。工程质量很好保证，其优点更明显的嵌入地下工程。
(4)无噪声、无污染、冻结法施工、不混凝土施工，如喷混凝土板桩施工或注浆灌浆材料等附加材料的形成，在这种意义上，冻结法不污染环境，是一种“绿色”施工方法。
4在桥梁基础中的应用
4.1可行性分析
4.1.1技术可行性
(1)施工现场条件:冻结法施工的要求不低于10%的土壤含水量、地下水流量不超过3m/d，一般来说，地下水流速小于1.5m/d，冻结方法是可行的，经济，速度太大时将变得不经济，尽管液氮的地下水流量50m/d形成冻土墙，但是成本太高了。基坑下的土层对冻结深度的确定尤为重要，冻土墙的深度比设计时透水层的深度好，冻土墙和底板的深度;不透水的地层冻结在一起形成一个封闭的底部，这样就不会在坑里发现降水。如果基坑形成在合理的深度范围内没有不透水层，则施工方法可与基坑内井点降水法结合使用。此外，地下水水位和水温对冻结效果有很大影响。
(2)冻土墙保温:国外成功经验基础设施冻结绝热，随时在矿业将氨基甲酸聚酯泡沫覆盖在冻土墙注射方法，挖掘，完成后直接附加在绝热层防水层，然后浇注混凝土。
4.1.2经济分析与比较
在深基坑支护结构中常用的几种方法比较，一般认为，当基坑深度小于7m时，冻结法不经济，当基坑深度超过10米时，冻结法显示出经济的优越性。
4.2热分析
对冻土墙热分析很难达到的精度水平，因为土壤是一种非均质多孔介质，由于冻土为冻土相变，温度场是一个领域的变化，水分迁移等等这些复杂的不确定因素，也没有覆盖这些现象分析程序。本文主要采用近似计算方法。冻结温度场计算:永久冻土墙各点的温度不仅随空间变化，而且随时间变化，温度场不稳定。墙体的温度分布较为复杂，用三面来描述。主要表面:垂直于冷冻管中心的冷冻管道布置的部分。接口:通过临近的冷冻管中心的交叉点轮廓。轴向平面:各种冻结管中心的图形轮廓。将相应的温度场分为冻结区、冷却区和正常温度区三个区域。冻结区的温度场是一个移动的边界，内部热源、不稳定的相变温度场，其计算非常复杂。
5结束语
近10年来，冻结法在岩土工程中的应用取得了前所未有的进展。在桥梁工程中，工程和技术人员的人工冻结技术的设计和施工桥梁基础开辟了一个新的思路，现在已经成为一种有效、安全、适应性强和相对较大的桩基础施工方法的经济，因为人们更好的理解冻结技术，冷冻过程的持续改进，冻结法在桥梁工程乃至整个广泛应用于岩土工程。
参考文献
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论文作者:闫超,况茜茜
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/5
标签：盐水论文; 土墙论文; 基坑论文; 循环系统论文; 深度论文; 桥梁论文; 方法论文; 《防护工程》2017年第23期论文;