隧道水平冻结法施工工艺
浅谈隧道“冷冻法”施工工艺
浅谈隧道“冷冻法”施工工艺【摘要】以隧道施工经验和岩体力学的理论为指导原则。
本文介绍了隧道进洞洞口采用“冷冻法”施工工艺，Φ25自进锚杆注水，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增强了起强度和稳定性，隔断地下水，以便在冻结壁的保护下，进行工程掘进作业。
它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度。
充分利用了当地的气候条件，减少了对周围环境的污染。
【关键词】冷冻法；自进式锚杆；施工工艺承秦高速公路16标段，由河北燕峰路桥建设集团有限公司项目部承建，超梁沟隧道地处承德市平泉县党坝镇大石湖村与宽城县龙须门交界处，隧道左线桩号ZK62+952-ZK64+663.118，长1711.118米，右线桩号YK62+938-YK64+674.268，长1736.268米。
全线共长3447.386m。
本隧道属越岭分离式长隧道，由于隧道长、工期紧、施工难度大、地势陡峭，隧道出口与瀑河大桥连接，大桥为本线控制性工程，为避免施工相互干扰大，经专家、业主、监理、设计、施工多方论证，本隧道由原设计的双口掘进改为单口掘进方式。
一、地形地貌超梁沟隧道沿瀑河右岸而行。
沿线属中低山地貌；山脉标高500-750米，呈椭圆状，相对高差200-400米，自然横坡30°-50°。
沿线地形起伏较大，基岩大部分裸露，植被稀疏，有少量灌木。
1、地质构造根据地质测绘，物探等资料，隧址段覆盖层为零星分布于斜坡的残破积碎石土、下付基岩为震旦系中统雾迷山组白云质灰岩、灰质白云岩，局部有正长班岩脉。
2、气象条件隧址区属寒温带大陆季风性气候和温暖带半湿润大陆季风性气候。
四季分明，预热同季，季风显著，阳光充足，无霜期长。
隧址区年平均气温8.7°c，最热气温（7、8月）23.9°C，最低气温（一月）-8.9°C，极端最低气温-23°C，极端最高气温39°C，年平均降雨量662.5毫米，年平均风速1.7m/s。
隧道施工中的冻结法与冻结技术
隧道施工中的冻结法与冻结技术隧道施工是现代城市建设中不可或缺的一环。
为确保施工过程中的安全和高效，各种施工方法和技术被不断探索和应用。
本文将重点介绍隧道施工中的冻结法与冻结技术。
冻结法是一种常见的施工方法，适用于软弱的土层、湿润的土壤或需要减少水流量的地下工程。
冻结法主要依靠冻结地层来形成临时支撑，确保施工区域不坍塌。
在隧道施工中，冻结法通常分为两种：直接冻结法和间接冻结法。
直接冻结法是将低温冷液注入到地下，通过地热传导使土壤温度迅速下降，形成冷冻带。
这种方法在施工过程中可以提供坚实的工作面，有效控制水流和土壤的塌方。
多年来，直接冻结法在各类隧道施工中被广泛应用，如地铁隧道、水利工程等。
间接冻结法则是通过为空气或低温液体进行冷却，而不将冷液直接注入地下。
间接冻结法的优点是可以减少对周围环境的影响，并且能够更好地控制冷却速度和范围。
然而，由于需要对冷却设备和管道进行布置，间接冻结法的成本相对较高。
除了冻结法外，冻结技术也在隧道施工中发挥重要作用。
冻结技术主要通过控制和利用地下水的冻结状态来实现隧道施工的稳定和安全。
其中，最常用的冻结技术包括冷却井冻结、屏幕冻结和管状冻结。
冷却井冻结是一种通过在施工区域周围钻探和排列冷却井，将冷却液注入地下，使邻近土层冷却并形成冻结带的技术。
这种技术适用于较深的施工区域，可以提供稳定的工作面和高效的施工环境。
屏幕冻结则是通过在土层中钻孔并注入冷却液，形成冷却屏障来控制水流。
屏幕冻结常用于需要临时封堵水源的地下工程，如地铁隧道和隧道底板。
管状冻结是一种将冷却液通过管道注入地下，形成管状冷冻体的技术。
管状冻结可以形成坚固的冷冻带，提供稳定的支撑和环境，适用于较大规模的隧道施工。
隧道施工中的冻结法和冻结技术在保障施工过程中的安全和高效方面发挥着重要作用。
通过冻结地层或控制水流，这些方法和技术能够提供稳定的工作面、减少地层塌方的风险，并有效控制水流和地下水位。
总之，隧道施工中的冻结法与冻结技术在现代城市建设中扮演着重要角色。
隧道水平冻结法施工工艺
水平冻结施工技术1.水平冻结设计1.1设计原则与关键技术1.1.1设计原则⑴在水平冻结加固后，保证在隧道掘进过程中围岩具有足够的稳定性，确保施工安全。
⑵保证施工过程中引起的地层沉降满足设计要求，以确保地面建筑物和地下管线的安全。
⑶满足环境保护及施工供水、供电能力要求。
⑷进行系统的施工监测，实现信息化施工。
1.1.2关键技术⑴冻结孔施工为了确保冻结孔的施工质量，先在钻孔工作面(钻孔桩和旋喷桩复合结构)用金钢石取芯钻开孔，并埋设孔口管，正常钻进采用跟管钻，孔口安装密封装置，使泥浆在封闭系统中循环，并用特制的精密水平孔陀螺仪测斜，以确保钻孔质量与施工安全。
⑵在积极冻结期内，根据监测信息控制冻土帷幕的温度，保证帷幕形成的强度和均匀性。
⑶冻胀融沉的控制1.2冻结段划分及施工顺序由于水平冻结段施工81.86m，且在缓和曲线上，根据水平孔钻进技术条件，隧道分两段冻结。
第一段冻结长度为55m，第二段冻结长度为37m，两段冻土帷幕间的搭接长度为10m。
在第一段掘进至45m时，现浇400mm厚的钢筋混凝土墙密闭开挖工作面，并回头将断面径向扩大1.3~1.4m，长4m 的隧道断面，作为第二段隧道冻结施工作业面。
其冻结段划分见图2-13-2-1。
施工顺序为：明挖段工作井施工→第一段隧道冻结孔钻进→积极冻结→冻结维护及第一段隧道掘进及初衬施工→扩大段施工→第一段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→第二段隧道冻结孔钻进→积极冻结→第二段隧道掘进和初衬施工→第二段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→停止冻结及进行其它冻结孔注浆→冻结设备拆除。
1.3冻土帷幕设计1.3.1设计基础资料取土的平均容重为19kN/m3,变形模量为6MPa，泊松比0.395。
取冻土(平均温度-10 C)的变形模量150MPa，泊松比0.3，设计抗折强度为1.8MPa(上海地区淤泥质粘土的极限抗折强度试验值为 2.8～3MPa)，单轴抗压强度5MPa。
取地面超载为67kPa（约为土层承载力的2/3）。
盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法
盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法一、前言盾构技术作为一种地下工程施工方法，已经广泛应用于城市地铁、隧道等建设领域。
然而，在实际的施工过程中，盾构隧道刀盘在进洞过程中容易受到地质条件的限制，常常会遇到各种困难。
为了解决这些问题，盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法被提出并得到了广泛的应用。
二、工法特点盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的主要特点如下：1. 施工工法简单，施工工艺成熟，易于操作。
2. 加固效果好，能够有效解决进洞困难问题。
3. 能够确保施工过程的质量，保证施工结果的稳定性和可靠性。
4. 对环境的影响较小，对周边结构的损害较少。
三、适应范围盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法适用于以下情况：1. 地质条件复杂，地层变化大，盾构刀盘难以穿越的地方。
2. 需要保证施工过程的安全性和稳定性的地方。
3. 需要保证施工结果的质量和可靠性的地方。
四、工艺原理盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的工艺原理是通过冻结地层，增加地层的强度和稳定性，为盾构刀盘提供稳定的施工环境。
在实际工程中，首先需要对施工工法与实际工程之间的联系进行分析和解释。
然后，根据工程的实际情况，采取相应的技术措施，以确保施工工法的可行性和有效性。
具体的分析和解释如下：1. 施工工法与实际工程之间的联系：盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法适用于各种地质条件，能够有效地解决盾构刀盘进洞困难的问题。
通过冻结地层，增加地层的强度和稳定性，为盾构刀盘提供了一个稳定的施工环境。
这种施工工法在多个实际工程中得到了成功的应用。
2. 采取的技术措施：在施工过程中，需要采取以下技术措施：（1）选择合适的冻结剂和冷却设备，以确保冻结效果的达到要求。
（2）合理布置冷却管道，确保冷却剂能够均匀地冷却地层。
（3）选取合适的施工方式，确保施工工艺的顺利进行。
（4）根据实际情况，进行必要的调整和改进，以提高施工效率和质量。
五、施工工艺盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的施工过程主要包括以下几个阶段：1. 地质勘察和设计阶段：对工程地质条件进行详细的勘察，并根据勘察结果进行工程设计。
地铁隧道水平冻结法施工技术
层中采用矿山法及常规辅助工法修筑隧道 ，施工难度大 ， 安全性差 ，施工缓慢且工程投资较难控 制 。由于广汕 公路 是 连接广 州与 汕头 、增 城之 间 的重 要交通 干道 ，交 通繁忙 ，不 能封 路施 工 ，且 道路两侧地下管线纵横交错 ，数 目繁多 ，为避免明挖所带来的交通疏解和管线迁改困难 ，通过借 鉴广州、上海等地下水平冻结法施工经验 ，选定 “ 暗挖矿 山法” 为基本工法 ，选定 “ 水平冻结
（ 内约 ２ ｍ ／ ，向外 约 １ｍｍ ｄ （ 圈后 ） 向 ０ｍｄ ２ ／ 交 ，相邻 两 冻 结 孔 之 间 为 ２ ｍ ／ ） 以及 冷 冻 场 温 度 ５ｍｄ 梯 度规 律等 ，通 过 以下公 式 求得 的 ：
预加 固围岩 ” 作 为主 要辅助 施 工措 施 ，综合 起来 称 “ 平 冻结 法加 固围 岩 ，浅 埋 暗 挖 法开 挖 和 水
衬砌 ” 施工 。 ２ 总体 技术 方 案
根 据 隧道 围岩各 土层 富水性 强 、饱水 性好 的特点 ，设计 通过水平 冻结 ，将 隧道 开挖 轮廓线 以
外 ２０ ．ｍ厚度 的土层冻结为不透水且有一定强度的冻土帷幕 ， 使其在隧道开挖过程中起到止水和 临时支护的作用。冻土帷幕达到设计厚度及强度后 ，开始隧道开挖 ，隧道开挖采用交叉 中隔壁法
（Ｒ Ｃ Ｄ法 ）分 ６部 进行 ，初期 支护遵 循强支 护 的原 则 ，考虑 承受全部 围岩压 力 ，采 用 钢拱 架挂 网 喷射 混凝 土 ，与 开挖 同步 。隧道 全断 面开挖支 护完成 后 ，停止冻结 ，冻 土帷幕 自然 解冻 ，其 承载
的围岩压力逐步释放 ，并转 由初期支护承受。在冻土帷幕融穿 ， 初期支护承载全部围岩压力并基
图 １ 设计冻土帷幕 断面示意 图
浅析地铁隧道水平冻结法施工技术
浅析地铁隧道水平冻结法施工技术摘要：在一般的地铁施工中，由于地铁隧道所处的地层常常较为松软、稳定性差且含水量丰富，要保证安全施工，使用冻结法是比较有效的。
冻结法作为一种在地下施工的特殊施工技术，由于具有多种优势，因而在目前的地铁建设中使用极为广泛。
本文将对地铁隧道中的水平冻结法做出一定的介绍，详细地论述水平冻结法的施工技术。
关键词：地铁隧道；地铁工程；水平冻结法；施工技术随着中国城镇化的不断推进，城市人口不断增长，随之而来的是个人的生存空间不断被压缩，地下空间的开发成为国家扩大城市人口生存空间的最为重要的手段。
我国各大城市正在进行如火如荼的地铁建设，同时其他地下工程也在不断地投入兴建计划。
地铁建设不仅仅可以扩展人的生存空间，还对缓解城市交通压力起着重要的作用，被认为是发展城市交通的有效手段。
可以说，地铁建设是大势所趋，各大城市目前都在争先恐后地兴建地铁工程。
一般来说，地铁都要经过城市的繁华地段，这就要求在进行地铁建设时尽量不影响到周边居民的正常生活，应该尽量避免打扰到市民。
另外，地铁经常需要经过断层破碎带、地下淤泥层、流沙层等等非常容易坍塌且富含水分、稳定性差的地段，以往施工方往往采取通过大管棚小导管注浆以实现超前支护的施工方法，还有些则注浆加固松散底层等方式，但实践证明，这些传统的施工方法由于种种限制并不能确保地层的加固效果[1]。
这时人工冻结法就显示出其独有的优势，因为其具有不受支护范围和深度限制的特点，且能够有效地防止城市挖掘、钻凿施工过程中的相邻土体变形的发生，因而冻结法在市政工程建设中备受青睐。
虽然我国冻结法的基本原理以及基本工艺程序并没有质的变化，但是具体的施工技术以及施工工艺水平却不断地提高，尤其是垂直孔冻结技术在我国已经十分成熟。
但是水平冻结法的施工技术还有待完善和研究。
虽然水平冻结法的基本原则与垂直冻结区别不大，但在工程条件限制、施工的条件以及具体的作业方式等方面都与后者有较大的差别，且难度以及不可控因素更多。
冻结法施工工法
冻结法施工工法冻结法施工工法是一种在土壤或地下水中适用的特殊工法，通过使用低温冻结土壤，以达到固结土壤、提高土壤强度的目的。
该工法被广泛应用于地铁隧道、地下工程以及水利工程等领域。
一、工法原理及步骤冻结法施工工法的原理是通过将导热性能较好的冷媒注入到土层中进行冷冻，降低土壤温度，使土壤中的水分形成冰，进而形成冻结固结的效果。
以下是冻结法施工工法的基本步骤：1. 前期准备工作：包括确定施工区域、进行地质勘探、设计冻结井孔等。
根据具体工程的要求，确定冻结井孔的深度和间距，并进行相应的测量放线工作。
2. 预冷：在施工区域进行预冷，通过降低区域温度，使土壤开始结冰。
预冷可以使用喷淋水或者其他降温设备。
3. 钻井：根据设计要求，在施工区域进行钻井，并安装冻结井孔。
冻结井孔的数量和位置应严格按照设计要求进行设置。
4. 注冷液：将冷媒通过冻结井孔注入土体中，并控制注入速度和密度。
冷媒冷却土壤中的水分，使其凝结为冰。
在注入过程中，需要利用监测设备进行实时监控，确保施工的效果和质量。
5. 冻结维持：在冷却液注入完成后，需要维持一定的冷却时间，以保证土壤完全冻结。
同时，需要对温度进行监控，确保土壤的冷冻效果。
6. 结冰固化：待土壤冷冻完全固化后，可以进行下一步的施工工作。
在这个阶段，冰固体将充当支撑结构的作用，可以避免土壤下陷或发生坍塌。
7. 结束施工：当施工工作完成后，需要进行冰体融化处理。
根据具体情况，可以使用加热水或者其他加热设备加快融冰过程。
融冰后，土体恢复正常状态，可以进行后续的工程施工。
二、冻结法施工工法的优点1. 提高土体强度：冻结法施工工法可以将土壤中的水分冻结成冰，使原本松散的土体变得坚实。
这有助于提高土壤的强度和稳定性，保证施工过程中的安全性。
2. 控制水位与土层状况：通过冻结法施工工法，可以有效地控制水位，避免地下水渗透到施工区域。
这对于地铁隧道、水利工程等需要在地下进行施工的项目尤为重要。
3. 提高施工效率：与传统的地下施工工法相比，冻结法施工工法能够提高施工效率。
北京地铁隧道水平冻结法施工
北京地铁隧道水平冻结法施工Horizontal ground freezing method applied to tunnelingof Beijing Underground Railway System周晓敏 苏立凡(煤炭科学研究总院北京建井研究所,北京,100013) 贺长俊 关继发(北京城建集团地铁建设指挥部,北京,100000)文 摘 北京复八线地铁“大—热”区间南隧道施工时,拱顶遇到饱和含水的粉细砂层,此段隧道地处国贸立交桥下,又有多条地下管线,为了确保地下管线和地面交通的正常使用和安全运行,在国内首次实施了隧道内的水平冻结加固施工。
本文论述了该工法的设计、关键技术的处理以及实际取得的效果,探讨了人工地层冻结和浅埋暗挖技术相结合的发展方向。
关键词 冻结法,水平钻孔,地铁隧道中图法分类号 T U 472.9,U 455,T D 265.3作者简介 周晓敏,男,1964年生,1985年毕业于山东矿业学院,1994年于中国矿业大学获硕士学位,高级工程师,国内外发表论文12篇,获2项国内专利,1997年获得煤炭部科技进步一等奖,主要从事人工地层冻结技术研究和工程承包。
Zhou Xiaomin Su Lif an(Beijing Research Institute of Mine Construction Central Coal Mining Research Institute ,Beijing ,100013)He Changjun Guan Jif a(Railway Engineering General Headquarters Beijing Urban Construction Group Co.Ltd.,Beijing ,100081)Abstract During the construction of the south railway tunnel in Da Re Area of Beijing Underground Railway System ,there was a watersaturated layer of fine sand on the roof of the tunnel area.The tunnel area is located under the Guomao Overpass and there are several underground pipelines located in the tunnel area.To assure a normal operation and safety of the pipelines and overpass ,horizontal ground freezing method was applied to the tunneling for the first time in China.This paper has stated the design ,the key technologies and the practical results of this method ,and discussed the technical tendency in combination of the ground freezing and the excavation with a shallow depth.K ey words freezing method ,horizontal drilling ,underground railway tunnel1 引 言 Ξ冻结法在我国广泛应用于煤矿井筒施工,是解决淤泥、流砂等不稳定含水表土的可靠技术工法。
区间隧道冻结法施工
区间隧道冻结法施工一、冻结施工过程1.水平冻结孔施工水平冻结孔施工采用二次开孔工艺，以防钻透地下结构体时大量出泥出水。
一次开孔采用金刚石取心钻在地下结构体上钻进300mm左右深度（不钻透结构体）。
一次开孔钻进完毕下入孔口管并安装阀门，进行二次开孔钻进，直至钻透结构体。
结构体钻透后，立即退出开孔钻头、关闭阀门。
用夯管法下冻结管，夯管和钻进时安装类似轴封的孔口止水装置。
对需要穿透地下结构体的冻结孔应先用夯管法下套管，套管下至结构体墙面，然后用钻机在套管中钻透结构体，再用夯管法下入冻结管。
钻进结构体时钻头部位应安装逆止阀和岩心管。
下完冻结管后，对冻结管与孔口管及套管间的间隙和孔口附近地层进行注浆充填。
下泄压管（滤水管）时，在泄压管内装满三合土以防夯进泄压管时出水影响施工。
应确保冻结孔定位准确。
冻结管夯进时，预设朝隧道外结构面法向的外偏角宜为0.5°～1°，以防冻结孔太靠近开挖面影响冻结壁有效厚度。
当钻进流沙层时需注意以下事项：安装孔口管后先注浆封堵，防止钻孔时漏水；钻孔中带水钻进，有部分水砂流出，所以钻孔施工结束后要及时适量补注双液水泥浆，防止地表下沉及封闭孔口防止漏水带来大的事故；要注意测斜、测深、打压、试漏；要达到钻孔设计及规范要求。
2.地层冻胀和融沉控制措施考虑到开挖时为确保冻结帷幕的有效厚度（开挖时不被挖掉）、少挖冻土方便施工，要合理布置冻结孔圈径。
在冻结壁内未冻土中设泄压孔，通过放水、排泥来减小冻结壁内的水土压力和消散作用在既有结构体上的冻结附加力。
泄压孔采用φ140mm以上的钻孔。
泄压孔滤管不包纱网，以便在冻胀引起地层压缩时，可从泄压孔泄水或排除部分土体。
施工中应根据既有结构体及地层变形监测结果和泄压孔中的水压变化情况进行泄压。
既有结构体附近应适当增设冻结孔和加热孔，加热孔兼作测温孔，应根据工程监测结果合理调整冻结孔的供冷量。
特殊情况下可通过在加热孔中循环热水来迅速提高冻结壁温度使冻结壁软化，从而减小冻胀力。
盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法(2)
盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法一、前言随着城市化进程的不断推进，地下空间的开发和利用越来越广泛。
在地下工程建设中，盾构机作为一种快速、高效、安全的施工方式被广泛应用。
然而，在某些特殊情况下，盾构机无法满足工程要求，需要采用其他加固措施。
盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法就是一种备选方案。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及具体的工程实例。
二、工法特点盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法具有以下特点：1. 适用范围广：适用于软土、松散砂土、黏性土、软弱的地层和含水量较高的地区。
2. 施工效率高：相比其他加固方法，该工法施工周期短，且对现有地下设施的影响小。
3. 效果可靠：通过水平冻结固结土体，提高了地基的强度和稳定性，有效防止地层沉降。
4. 环境友好：施工过程无噪音、无振动、无汽油、无废弃物产生，对周边居民和环境影响小。
三、适应范围盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法适用于以下场景：1. 地下建筑施工，如地铁、隧道等。
2. 河道隧道、石油、天然气、水利等行业的地下管线施工。
3. 密闭环境下的地层处理，如化工污水处理厂、城市垃圾处理场等。
四、工艺原理盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的核心是通过在地面上钻设冻结井，将冻土作为固结剂固结土体，从而提高土体的强度和稳定性。
其工艺原理如下：1. 向地下土体注入冻结剂，使土体中的水分冻结成固态。
2. 冻结固结的土体形成了类似于岩石的坚硬状态，增加了土体的抗拔剪承载力。
3. 通过连续注冻形成冻结壳体，使得土层与周边土体接触面积增大，提高了土体的整体稳定性。
五、施工工艺盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法主要包括以下施工阶段：1. 前期准备：确定施工范围，编制施工方案，组织机具设备。
2. 冻结井钻探：按设计要求，在地面上钻设冻结井，将冻结剂注入井中。
3. 冻结剂注入：通过冻结井向地下注入冻结剂，形成冻结壳体。
水平冻结孔钻孔施工工艺研究
水平冻结孔钻孔施工工艺研究摘要：随着城市轨道交通的飞速发展，旁通道冷冻法也更广泛的应用在地铁隧道联络通道的施工中。
本文着重介绍了水平冷冻法中冻结孔的施工方法，具体到冻结孔和冻结管的施工流程及工艺要点，以及钻孔施工中的风险防治及处理方式，为水平钻孔的施工提供了一些成功经验。
关键词：冷冻法；冻结管；钻孔一、前言冻结法是先布置好冻结孔，并且在孔中反复低温盐水，进而导致冻结孔周边的含水地层结冰，产生极强的高度以及极好的封闭性的冻结壁是指冻土帷幕，有便于在冻结壁的维护下实行隧道、竖井以及地下工程的挖掘和衬砌的特殊施工技术。
该实质其实就是运用人工技术对岩土的情况进行提高。
现冻结法已普遍运用在我们国家每一项地下工程当中，就是一项绿色环保的施工方法。
冻结法按照冻结壁的形成方向分为水平冻结法及垂直冷冻法，本文着重于介绍地铁隧道联络通道施工中水平冻结孔钻孔施工工艺。
二、水平钻孔施工2.1 冻结孔布置地铁隧道联络通道冻结孔布置一般是根据上仰、水平、下俯这三种角度进行布置，同时为减小土层冻胀，隧道一般是根据上下对称对冻结孔进行布置。
隧道两侧均布置孔位，两侧的冻结管周围土体在积极冻结完成后均形成完整封闭的冻土帷幕，设计冻结孔位置时应考虑左右线冻结孔在交界位置均匀交错布置，避免在通道正中间位置出现冻土帷幕不封闭的情况发生。
2.2 施工准备钻孔前先按照图纸要求预制冻结管、孔口管和堵头等材料部件，并保证现场“三通一平”，利用木板在联络通道的位置对施工场地进行铺设，根据搭设施工脚手架进而更好的方便钻孔在施工的时候运用。
2.3 测量放线建立一个专门对放线进行测量的小组，对仪器和工具的测量应当事先进行检验和按期校正。
测量之后精准的位开透孔，先对联络通道两边隧道的透孔进行施工，检验隧道管片上留有洞门的响应位置。
依照实际开透孔的差异对冻结孔施工方位进行调动，进而降低该结孔的偏斜值并且在隧道两侧进行i点，利用拉线的形式进行校验以及掌控冻结孔的位置。
浅谈冻结法及其在隧道中的施工方法
浅谈冻结法及其在隧道中的施工方法
要：随着我国经济的高速增长，基本建设的不断加大，冻结法在矿井开挖及公路隧道等领域得到了越来越广泛的运用。
本文就冻结法及其施工方法和存在的问题进行探讨，着重论述施工工艺和常见的问题，以期望能在以后的冻结法施工中尽可能少的出现问题，更好地服务于工程实践。
关键词：冻结法；施工工艺；隧道；
1 冻结法论述
1.1 冻结法的工艺原理
一种特殊的施工方法，最早用于俄国金矿开采，后由德国工程师用于煤矿矿井建设获得专利技术趋于成熟。
其采用不掺外加剂的砂浆砌筑墙体，允许砂浆遭受一定程度的冻结。
在不稳定含水地层中修建地下工程时，利用设置在含水土体中的人工设置的冻结管和冻结管内循环冷媒剂，带走土体中热量从而达到暂时加固地层和隔断地下水的目的，形成强度高密封性好的冻土，能起到承受荷载和密封防水的作用。
且形成的冻土适应性强、安全可靠、无污染。
1.2冻结法的特点
冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点：
1、可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对。
隧道水平冻结法施工工艺
隧道水平冻结法施工工艺引言隧道工程是现代城市发展中不可或缺的重要组成部分之一。
随着城市化进程的加快，越来越多的隧道需要修建。
隧道施工工艺的选择对于隧道的质量和安全有着至关重要的影响。
隧道水平冻结法是一种常用的施工工艺，通过冻结周围土层来提高施工的安全性和效率。
本文将介绍隧道水平冻结法施工工艺的基本原理、步骤和注意事项。
基本原理隧道水平冻结法是利用冻土的特性来稳固土层，提高施工的稳定性。
冻土具有较高的抗变形和强度，能够有效地减小施工过程中的变形和沉降。
隧道水平冻结法主要通过以下两个步骤实现：冻结孔内空间和冻结周围土层。
1.冻结孔内空间：首先，通过在施工现场打下深度适宜的孔洞，然后在孔洞中注入冷却剂。
冷却剂能够降低孔洞内的温度，从而使孔洞周围的土壤结冰。
2.冻结周围土层：一旦孔洞内的土壤结冰，通过控制冷却剂的温度和流速来冻结周围土层。
冻结土层能够有效地提高土壤的强度和稳定性。
施工步骤下面是隧道水平冻结法施工的基本步骤：1.施工准备：确定隧道的位置和尺寸，并制定详细的施工方案。
同时，准备好施工所需的设备和材料。
2.打孔：根据设计要求，在施工现场打下一系列深度适宜的孔洞。
孔洞一般呈圆形或者矩形。
3.注入冷却剂：在孔洞中注入冷却剂。
冷却剂可以是液态氮、氨水或者其他冷却介质。
注入过程需要注意流速和温度的控制。
4.冻结孔内空间：通过控制冷却剂的温度和流速，使孔洞内的土壤逐渐结冰。
这个过程一般需要一段时间来完成。
5.冻结周围土层：一旦孔洞内的土壤结冰，继续控制冷却剂的温度和流速，使周围的土壤也能够结冰。
这个过程可能需要较长的时间。
6.完成施工：等待整个区域的土壤都结冰后，确认土层达到要求的强度和稳定性，可以开始进行下一步工程的施工。
注意事项在进行隧道水平冻结法施工时，需要注意以下几个方面：•对冷却剂的选择：根据施工现场的情况和要求，合理选择合适的冷却剂。
不同的冷却剂具有不同的特性，需要根据具体情况进行选择。
•对温度和流速的控制：冻结孔内空间和周围土层的过程需要控制冷却剂的温度和流速。
现代土木工程施工技术-冻结法施工
2、应用分类 当遇到涌水、流砂、淤泥等复杂不稳定地质条件时采用。 1、软土隧道及地铁； 2、在河下、铁道和其他建筑物下的隧道； 3、桥墩基础； 4、地基托换; 5、矿山及地下工程 6、大直径围岩 7、市政工程中的上下管道及其它
3、冻结施工方案 1、直立和倾斜冻结管交替冻结方案； 2、直立冻结管冻结方案； 3、水平布置冻结管方案
土中水结冰的五个过程： （1）冷却段：土体逐渐降温到冰点。 （2）过冷段：土体降温到0°C以下，自由水尚不结冰，呈现过冷现象。 （3）突变段：水过冷后，一旦结晶就立即放出结冰潜热，出现温升过程。 （4）冻结段：温度上升到接近0°C时固定下来，土体中的水便产生结冰过程，矿物颗粒胶结为一体形成冻土。 （5）冻结继续冷却，冻土的强度逐渐增大。
冻土特性
冻土是一种非均质、各向异性的非弹性材料。 表现有：流变特性（蠕变）； 松弛特性； 强度随时间降低。
01
冻土强度
冻土的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏两种。其影响因素有：颗粒成分、土温、含水量、应变速率
02
11.3 人工冻土的力学特性
制冷设计
4
冻土壁参数设计
3
冻土壁结构设计
2
1
常规冻结的施工工序
冻结器间距：是影响冻柱交圈和冻结壁扩展速度的主要因素，冻结器间距增大，交圈时间延长，冻结壁扩展速度减慢。
冻结圆柱的相交初期：交圈界的厚度发展较快，很快能赶上其他部位厚度。
冻结壁扩展速度：随土层颗粒的变细而降低，砂层的冻结速度比黏土快。
冻结器内的盐水温度和流动状态：是影响冻土扩展速度的重要因素。盐水量降低，冻结速度提高，盐水由层流转向紊流，冻结速度提高20%～30%。
2、地下水对冻结的影响 （1）水质影响 水中含有一定的盐分时，水溶液的结冰温度就要降低。 （2）水的性态影响 土质结构、土的固结度、土的渗透性、土中水流速度等对冻结速度都有一定的影响。
盾构区间隧道联络通道冻结法施工工法(2)
盾构区间隧道联络通道冻结法施工工法盾构区间隧道联络通道冻结法施工工法一、前言盾构区间隧道联络通道冻结法施工工法是一种在盾构施工过程中，采用冻结技术对土壤进行固化以确保施工安全的工法。
本文将详细介绍该工法的工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点1. 高度安全：冻结法施工可以确保施工过程中的地质环境稳定，有效避免地面塌陷和地下水涌入等问题。
2. 施工效率高：冻结法施工可以减少地下水处理和土体固结时间，提高施工效率。
3. 环境友好：冻结法施工对环境影响较小，在保证施工安全的同时，减少了对周边环境的破坏。
三、适应范围1. 地质条件适中的区域：冻结法施工适用于地下水位较高的土质薄层，如泥质、粉质土等。
2. 地下水位不高的区域：冻结法施工对于地下水位较高的区域，可以通过降低地下水位或采取其他适当的措施来适应。
四、工艺原理冻结法施工的基本原理是通过注入低温冷却液体，使土壤结冰固化，形成临时性的冻结体，其作用类似于加固土壤。
施工过程中，根据具体情况选择合适的冷却液体，并对温度、压力和注射量进行控制，以达到冻结体的稳定性和支护效果。
五、施工工艺冻结法施工主要包括以下几个施工阶段：1. 地质勘察和设计：根据实际情况进行地质勘察和设计，确定施工参数和冷却液体的选择。
2. 注冷孔钻孔施工：根据设计要求进行注冷孔钻孔施工，并对注冷孔进行布置和排列。
3. 冷却液体注入：根据设计要求，将冷却液体通过注入管道注入到注冷孔中，逐步冻结土壤。
4. 冻结体监测和调整：对施工过程中的冻结体进行监测，并根据监测结果进行调整，以保证冻结体的稳定性和支护效果。
六、劳动组织冻结法施工需要建立专门的施工组织部门，负责冻结体建设和管理工作。
施工过程中，需要配备冷却液体注入设备、注冷孔钻孔设备和监测设备等。
七、机具设备冷却液体注入设备、注冷孔钻孔设备、冷却液体循环设备、冷却液体搅拌设备、冻结体监测设备等。
冻结法施工工艺
冻结法施工工艺地铁施工旁通道冻结法施工工艺冻结法施工工法一、前言作为一种成熟的施工方法，冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达435m，冻结表土层最大厚度达375m.自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海、北京、深圳、南京等城市地铁工程施工中。
公司在上海地铁隧道旁通道工程施工中，采用了冻结法加固的施工方法，通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料，形成本工法。
二、特点冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点：1、可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；2、冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5-10Mpa，能有效提高工效；3、冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；4、冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。
三、使用范围冻结法适用于各类地层，主要用于煤矿井筒开挖施工。
目前在地铁盾构隧道掘进施工、双线区间隧道旁通道和泵房井施工、顶管进出洞施工、地下工程堵漏抢救施工等方面也得到了广泛的应用。
四、工艺原理冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。
它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。
五、工艺流程冻结法六、施工操作要点施工时，应不断对每个施工工序进行管理。
控制冻结孔施工、冻结管安装、冻结站安装、冻结过程检测的质量。
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水平冻结施工技术1.水平冻结设计1.1设计原则与关键技术1.1.1设计原则⑴在水平冻结加固后，保证在隧道掘进过程中围岩具有足够的稳定性，确保施工安全。
⑵保证施工过程中引起的地层沉降满足设计要求，以确保地面建筑物和地下管线的安全。
⑶满足环境保护及施工供水、供电能力要求。
⑷进行系统的施工监测，实现信息化施工。
1.1.2关键技术⑴冻结孔施工为了确保冻结孔的施工质量，先在钻孔工作面(钻孔桩和旋喷桩复合结构)用金钢石取芯钻开孔，并埋设孔口管，正常钻进采用跟管钻，孔口安装密封装置，使泥浆在封闭系统中循环，并用特制的精密水平孔陀螺仪测斜，以确保钻孔质量与施工安全。
⑵在积极冻结期内，根据监测信息控制冻土帷幕的温度，保证帷幕形成的强度和均匀性。
⑶冻胀融沉的控制1.2冻结段划分及施工顺序由于水平冻结段施工81.86m，且在缓和曲线上，根据水平孔钻进技术条件，隧道分两段冻结。
第一段冻结长度为55m，第二段冻结长度为37m，两段冻土帷幕间的搭接长度为10m。
在第一段掘进至45m时，现浇400mm厚的钢筋混凝土墙密闭开挖工作面，并回头将断面径向扩大1.3~1.4m，长4m 的隧道断面，作为第二段隧道冻结施工作业面。
其冻结段划分见图2-13-2-1。
施工顺序为：明挖段工作井施工→第一段隧道冻结孔钻进→积极冻结→冻结维护及第一段隧道掘进及初衬施工→扩大段施工→第一段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→第二段隧道冻结孔钻进→积极冻结→第二段隧道掘进和初衬施工→第二段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→停止冻结及进行其它冻结孔注浆→冻结设备拆除。
1.3冻土帷幕设计1.3.1设计基础资料取土的平均容重为19kN/m3,变形模量为6MPa，泊松比0.395。
取冻土(平均温度-10C)的变形模量150MPa，泊松比0.3，设计抗折强度为1.8MPa(上海地区淤泥质粘土的极限抗折强度试验值为 2.8～3MPa)，单轴抗压强度5MPa。
取地面超载为67kPa（约为土层承载力的2/3）。
隧道覆土厚度按11m 考虑。
1.3.2冻土帷幕结构形式冻土帷幕的断面形状与隧道开挖断面相似，其有效厚度为1.4m，见图2-13-2-2。
1.3.3冻土帷幕的承载力计算取出冻土帷幕及地层的一个截面，按线弹性平面应变问题计算冻土帷幕的应力、应变分布。
取模型的宽度为24m，高度为28m。
用有限元法进行冻土帷幕的受力与变形计算。
经ANSYS计算，结果见表2-13-2-1。
从表中可以看出，冻土帷幕的承载能力是足够的。
图2-13-2-1冻土帷幕结构图计算最大应力及安全系数1.3.4冻结孔、测温孔、泄压孔布置与冻土帷幕形成预计为了使冻土帷幕提前交圈，有利于提高冻土帷幕的均匀性，采用较小的冻结孔控制间距，根据隧道断面，并保证在隧道扩大断面处在扩大断面后冻结帷幕有效厚度>1.4m。
每段冻结孔数量都为28个，其中第一段冻结孔长55m，冻结孔开孔间距为879mm，开孔位置与开挖边界的距离为600mm，第二段冻结孔长37m，冻结孔开孔间距为809mm，开孔位置与开挖边界的距离为300～600mm，两段冻结孔钻孔与隧道中心线的夹角都为1°，允许偏斜率为8‰，冻结孔沿隧道线路呈放射状钻进，成孔最大间距都不大于1.65m。
每段测温孔设置二个，布置在终孔间距最大的相邻两冻结孔中间内侧0.3m处，其深度分别为55m和37m，孔内根据地层情况布置5～8个测温点。
卸压孔一个，布置在冻结布置图内侧1.5m靠近隧道中心线处，其孔深分别为45m和30m，孔口安装1"泄压阀和2MPa压力表。
其冻结孔、测温孔、泄压孔布置见图2-13-2-3、图2-13-2-4。
冻土帷幕扩展厚度根据上海地区类似地层冻结施工实测结果并参考竖井冻结壁计算方法确定。
设计冻土帷幕交圈时间为30d，积极冻结时间为35d。
开挖时的冻结壁有效厚度为1.4m。
其冻土帷幕形成预计见图2-13-2-2，图2-13-2-5给出了掘进到不同位置时，冻土帷幕的扩展边界。
可以看出，由于采用放射状布孔，掘进时冻土进入隧道开挖断面很少，这样，既有利于初衬喷射混凝土施工，又可增加冻土帷幕有效厚度，保证扩大断面在扩大后其冻土帷幕厚度大于1.4m。
1.4冻结技术参数1.4.1冻土帷幕温度有效冻土帷幕的平均温度不高于-10℃，开挖时冻土帷幕表面温度低于-3℃。
1.4.2冻结盐水温度设计最低盐水温度为-26℃～-30℃，并要求冻结7d盐水温度达到-20℃，维护冻结时不升高盐水温度。
1.4.3冻结孔单孔盐水流量：7～10 m3/h。
1.4.4冻结管规格：φ108×8 mm无缝钢管。
1.4.5第一段隧道施工积极冻结时间35d，维护冻结工期80d。
第二段隧道施工积极冻结时间35d，维护冻结工期60d。
1.4.6冻结需冷量：取冻结管的散热系数为300kcalh-1m-2，冷量损耗为20%，第一段和第二段的冻结管长度分别为1595m和1073m，得冻结需冷量分别为：Q1=0.108×3.1416×1595×300×1.20=194455kcal/hQ2=0.108×3.1416×1073×300×1.20=131061kcal/h1.5主要冻结施工参数见表2-13-2-2。
主要冻结施工参数表2.水平冻结施工2.1冻结法施工各阶段施工作业内容冻结法施工各阶段作业内容见表2-13-3-1。
冻结法施工各阶段作业内容表2.2确定冻结法施工差异警戒值在冻结法施工准备阶段，为确保安全施工，控制地面建筑物倾斜或开裂，应对冻结法施工段范围内的建筑物和管线的位置、使用年限进行实地细致的调查，并作出其强度、刚度和最大变形的评价，以确定安全的差异施工警戒值，根据警戒值，调整冻结设计施工技术参数。
2.3冻结法施工工艺流程冻结法施工工艺流程见图2-13-3-1。
图2-13-3-1冻结法施工工艺流程图2.4冻结法施工工序及施工方法2.4.1冻结孔施工2.4.1.1冻结管、测温管、卸压管和供液管规格冻结管选用ф108×8mm低碳无缝钢管，单根管材长度为1.5～2m，采用螺纹连接并手工补焊，测温管和水文管管材同冻结管。
供液管ф62×6mm用增强聚乙烯塑料管或15#钢管。
2.4.1.2打钻设备选型选用MKG-5S型钻机2台。
选用BW-250/50泥浆泵2台，流量为250 l/min。
钻机和泥浆泵总功率为41kw。
采用冻结孔钻进专用组合钻具跟管钻进。
钻孔测斜采用特制的TY-1型高精度水平钻孔陀螺测斜仪，钻孔浅部用经纬仪灯光测斜校准。
2.4.1.3冻结孔质量要求根据施工基准点，按冻结孔施工图布置冻结孔。
孔位偏差不应大于100mm。
冻结孔孔径110mm。
冻结孔钻进深度误差为-0.2～+0.3m。
钻孔偏斜率控制在0.8‰以内。
成孔最大间距不大于1.65m。
2.4.1.4钻机平台搭建钻机平台采用满堂脚手架管搭建，脚手架管平面间距为0.6m×0.6m。
平台满铺60mm厚松木板，钻机底盘下垫200mm×200 mm方木。
根据冻结孔位置，分层加高钻机平台。
2.4.1.5冻结孔开孔冻结孔用Φ160mm金刚石取芯钻开孔。
每个钻孔安装孔口管，孔口管用ф159×8mm无缝钢管加工。
钻进时，孔口管安装孔口密封装置。
2.4.1.6冻结孔钻进与冻结器安装(1)按冻结孔设计方位要求固定钻机。
随钻进放入冻结管。
冻结管下到设计深度后密封头部。
(2)为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。
钻进前10～20m时，要反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并用经纬仪或陀螺仪检测偏斜无问题后方可继续钻进。
(3)冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。
下好冻结管后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度。
冻结管长度和偏斜合格后密封冻结管头部，并进行打压试漏。
冻结孔试漏压力控制在0.7～1.0MPa之间，稳定30分钟压力无变化者为试压合格。
(4)冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与孔口管的间隙。
(5)在冻结管内下入供液管。
供液管用管箍连接，供液管底端焊接0.2m 高的支架。
然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。
(6)测温孔施工方法与冻结管相同。
2.4.2冻结制冷系统安装2.4.2.1冻结制冷设备选型与管路设计(1)选用YSKF600型冷冻机组1套,YSKF300型冷冻机组各2套(其中1套备用)。
当盐水温度在-30℃，冷却水温度为28℃时，冻结站的制冷量约为240000 kcal/h，冷冻机组电机总功率为305 kw。
(2)选用8Sh-13(A)盐水循环泵2台(其中1台备用)，流量270m3/h，扬程36m，电机功率45kw；选用IS200-150-250冷却水循环泵1台，流量400 m3/h，扬程20m，电机总功率37kw；。
(3)选用DBN3-200型冷却塔2台，电机总功率11kw。
(4)设盐水箱一个，容积6m3。
(5)盐水干管和集配液管均选用ф219×8mm无缝钢管，盐水干管长度为380m。
集、配液管与羊角连接选用1.5"高压胶管。
(6)冷却水管用5"焊管,在冷冻机进出水管上安装温度计。
(7)在去、回路盐水管路上安装压力表、温度传感器和控制阀门。
在盐水管出口安装流量计。
(8)在配液圈与冻结器之间安装阀门二个，以便控制冻结器盐水流量。
(9)在盐水管路的高处安装放气阀。
(10)盐水和清水管路耐压分别为0.7MPa和0.3MPa。
(11)每个冻结站的冷却水用量为30m3/h，最大总用电量约398kw。
(12)其它①冷冻机油：选用N40冷冻机油。
②制冷剂：选用R22制冷剂。
③冷媒剂：用氯化钙溶液作为冷冻循环盐水。
盐水比重为1.265。
2.4.2.2冻结站布置与设备安装站内设备主要包括配电柜、冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及清水池等。
冻结站布置主要设备布置见图2-13-3-2。
设备安装按设备使用说明书的要求进行。
2.4.2.3管路连接、保温与测试仪表安装盐水和冷却水管路用管架直接铺在地面上，法兰连接。
去、回路盐水干管用管架固定在工作井井壁上。
温度计、压力表和流量计安装按设计进行。
盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温，保温层厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。
冷冻机组的蒸发器及低温管路用50mm厚的软质泡沫塑料保温，盐水箱和盐水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。
2.4.2.4溶解氯化钙和机组充氟加油先在盐水箱内注入约1/4的清水，然后开泵循环并逐步加入固体氯化钙，直至盐水浓度达到设计要求。
溶解氯化钙时要除去杂质。
盐水箱内的盐水不能灌得太满，以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。
机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。