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摘要：冻结法施工技术广泛运用于城市地下铁路建设中，是对城市地下铁路建设工艺的丰富。本文介绍了盾构盾构隧道施工的优点及不足，对冻结法施工技术进行了详细的剖析，有利于冻结法施工技术在地下工程建设中的使用和发展，对于推动我国地下铁路建设具有重要的意义。
关键词：地铁；盾构隧道；联络通道；冻结法
0引言
近年来，随着经济和科学技术的发展，城市交通用车数量不断增多，交通拥堵和城市交通承受力不足等问题涌现。因此，城市地铁的开发成为了解决城市交通问题和改善城市建设环境的途径之一。城市地铁的设计和施工技术在国内已经取得了突破性的进步，但是由于地铁建设中遇到的地形地质和环境条件的不同，在施工建设中也需要采取一些新的方法来适应工程建设的需要。
我国地铁修建工程建设中，主要采用除钻爆破法、TBM和盾构法。地铁盾构在我国的运用不断增多，事故也时有发生。在盾构施工中，冻结法是指在建设地层联络通道建设的过程中，按照预定的间隔埋设冻结管，通过物理降温的作用使周围土层形成冻土，并通过循环管路输送到需要冷冻的区域，提高土层的坚硬度和满足工程止水性的要求。
1.盾构施工的特点及不足
盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，从而起到开挖隧道和衬砌等作业的施工。通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程建设中。
1.1盾构施工的优点
盾构施工法适用于软土地层、硬质地层和岩层中，是当前地铁施工的主要施工方法之一，主要具有以下优点：
第一，安全开挖和衬砌，掘进速度快；盾构机的挖掘速度快，而且安全系数高，有利于地层安全开挖和衬砌；
第二，盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；盾构机的使用大大减轻了施工工人的工作力度，缩短了施工时间；
第三，不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；地表占施工表面的面积小，施工占地少，减少了地底施工对地面的影响；
第四，穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；施工减少了对周边环境的影响，对施工周边地区居民生活和出行的影响小；
第五，使用范围广，可适用于松软含水地层、软岩或者是硬岩等地层环境中，对于修建埋深较大的长隧道或在地质条件复杂的环境中进行施工建设具有技术和经济方面的优越性。
1.2盾构施工的不足
盾构施工相比于其他的施工方法有着明显的优势，但在使用上也存在着一些不足之处。
第一，断面尺寸多变的区段适应能力差；施工过程中遇到隧道曲线半径过小等情况时，施工较困难，在折返线等大断面工程的施工建设中不适用；
第二，新型盾构机购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济；盾构机价格过高，更新速度快，在建设短距离工程时经济性不强；
第三，地铁建设时在覆土时的厚度容易影响施工建设的安全性，覆土太浅会使得施工的难度加大，特别是在水下施工时，覆土太浅容易导致施工安全性降低，继而影响工程建设。
2.冻结法的工艺原理及方法
地铁区间隧道联络通道及泵站施工技术，主要采用“隧道内钻孔，临时加固土体，矿山法暗挖构筑”方法。通过在两条隧道内借用隧道中不同角度的水平和倾斜孔，用盐水冻结加固土体，增强土壤的坚硬度，使得联络通风道周围形成封闭性好，强度高的冻结层。同时，在冻土层中用暗挖的方法进行联络通道及泵站的开挖构筑施工。
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2.1冻结孔施工
2.1.1冻结孔施工准备工作
首先，要准备好冻结管、单向阀、孔口密封装置、压紧装置等基础的加工件，并且在进场前加工完毕，以免影响使用；其次，从隧道将供水管与排水管接至工作面，管径应根据隧道设计具体选择合适的口径；最后，准备好主要的设备有钻机，泥浆泵等，一般选用MD-60A钻机。
2.1.2冻结孔设计
冻结孔分上仰角、水平角和下俯角三种类型。在冻结孔定位时要注意以下几点：首先，冻结孔布设时要避开管片缝、螺栓、手孔和主筋的位置，依据管片配筋图中钢筋位置来合理设计冻结孔的设置范围，在实际布控时还要适当的调整孔位以满足预期效果；其次，在布设上部冻结孔和下部冻结孔时，要充分考虑孔洞角度较大的问题，避免在实际操作中打到孔筋或管片。
2.1.3冻结孔施工顺序
冻结孔的施工顺序主要按照定位开孔及孔口管安装——孔口装置安装——钻孔测量——封闭孔底部——打压实验这样的步骤来完成。在实际操作中需要先施工透孔，具体依照穿透孔的偏差来调整钻进的数据，同时依照联络通道施工中设置的孔位，以由上到下的顺序开展施工工作，这样有利于减少地表地层的动荡，还能减低施工事故发生的概率。
在工程施工初期，通过第一轮钻孔的施工对不同深度的地层再作进一步的了解，掌握不同层段的岩层性质，同时应考虑岩层倾角造成基岩段在冻结孔不同的深度差异，在施工过程中要根据不同岩层段的岩性变化，选择不同的合适的钻进技术参数、泥浆参数等内容[1]。
冻结孔施工完成后要及时进行测温孔、卸压孔的等检查工作，确保冻结孔结构的安全性。然后，趁着冻结期间在测温孔安装测温线，借用热电偶测温仪进行测温。在此期间要注意每天孔洞的温度，监测冻土层的冻结情况和坚硬程度。同时，安装好泄压孔安装压力表，在冻结壁胶圈后压力表会持续升压，要注意观测孔壁的压力指数。
2.1.4冻结管质量验收
冻结管钻进施工前应按照钻孔深度先进行配管，通过对每根冻结管进行测量，保证冻结管的数据满足冻结孔深度和预先设计的要求。在现场施
工钻孔中要经常复核钻孔角度，确保冻结孔成孔的质量。在施工结束后还应对冻结孔施工现场进行检查。主要应注意以下事项：
第一，钻孔偏斜和终孔间距控制；在参数检查上应采用经纬仪灯光测斜法测量冻结孔偏斜情况，在确保冻结帷幕厚度的情况下，对终孔间距不符合安全要求的孔孔应该打设补孔，保证冻结帷幕的安全性。
第二，冻结孔深度检查；孔洞的深度要满足孔口管的要求，以便冻结管能够插入孔洞中，用测深管对冻结孔的深度进行复测，以保证冻结孔深度满足冻结管的长度要求。
第三，冻结孔耐压试验；对每个冻结孔都要进行打压试漏的检测，主要采用手压泵来对孔洞的承受力进行检测，设置的初始压力大于0.8MPa，在30分钟内降压的数据小于0.05 MPa，且能构保持15分钟不降则为合格。在检测过程中如果发现孔洞渗漏，必须采用补救措施。主要依靠选用无缝钢管，管子端部采用底锥密封从而能够防止渗漏。渗漏检查完成后还要安装保温层，并在上下行线安装冻结板来进行冻结工作。
2.2冻结施工
2.2.1冻结系统试运转与积极冻结
设备安装完毕后要对冻结设备进行调试和试运转。在试运转过程中，要随时调节压力、温度等各状态参数。在冻结过程中，要注意每天观察溶液的温度和气温变化，定时检测盐水温度、流量和冻土帷幕扩展情况，对泄压孔进行观测，注意水压的上下波动情况，必要时还需调整冻结系统。冻结系统试运转正常后进入积极冻结期，可以根据冻结壁的实际情况来调节积极冻结的时间。
2.2.2维护冻结
维护冻结阶段主要是在积极冻结时期，根据检测到的温度数据和压力指数来判断冻土帷幕的质量和冻土帷幕是否交圈和测定冻土帷幕的厚度，从而可以进行试探性的挖掘工作。在隧道管片附近土层冻结的情况进行检测，以便控制整个冻土帷幕的安全。在根据冻土帷幕的稳定性来调节盐水的温度，待冻土帷幕稳定性较强后可以进行正式开挖工作。
3结语
地铁盾构隧道联络通道冻结法施工技术是目前地铁建设的主要施工方法之一，在处理城市地下工程的局部问题上有着独特的优势。我国的冻结法施工技术已采用多年，施工技术相对成熟，有利于城市地下铁路的兴建。本文主要介绍了地铁盾构隧道的优劣和冻结法施工技术的工艺原理，对于将冻结法运用于盾构联络通道设计中和确保施工质量和安全有着重要的作用。
参考文献
[1]郭晓江.冻结法在广州地铁二号线暗挖隧道中的应用[J].煤炭工程,2001,12:27-29.
[2]王晖,竺维彬.软土地层地铁盾构隧道联络通道冻结法施工控制技术研究[J].现代隧道技术,2004,41:17-21.
[3]李宁.某地铁旁通道冻结法施工三维温度场数值计算研究[J].现代隧道技术, 2011 ,1:94-98.
论文作者:黄武略
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
标签：盾构论文; 隧道论文; 地铁论文; 冻土论文; 管片论文; 施工技术论文; 地层论文; 《基层建设》2018年第7期论文;