淺析城市地下工程凍結法施工技術及其應用

王躍

摘 要：在城市地下工程中，受環(huán)境因素的影響，其施工的難度大，需要采用合理的施工技術，保證施工的順利性。針對這樣現(xiàn)象，將凍結法施工技術應用在地下工程中，能夠為施工提供更多的便利，基于合理的流程、落實注意事項，就能夠提高施工的質量、效率。通過本文的分析，其目的就是在掌握凍結法施工技術的基礎上，優(yōu)化地下工程的施工流程，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：地下工程；凍結法；施工技術

前言：城市地下工程中，采用凍結法施工技術，就是利用人工制冷的技術方式，對待施工區(qū)域中，不穩(wěn)定的含水層、巖層等區(qū)域，進行人工凍結，使其成為具有封閉性質的凍結墻壁。通過這樣的方式，能夠在很大程度上隔絕地下水，增強地下巖層的強度、穩(wěn)定性，從而避免地下水對工程產生不良影響。簡言之，將凍結法施工技術應用在地下工程中，能夠推動城市地下工程建設的發(fā)展。

1.城市地下工程凍結法施工技術的原理

在城市的地下工程項目之中，由于天然土體自身的特征，其穩(wěn)定性、強度、隔水效果等方面，實際存在很多的不足，會影響地下工程項目的效果、質量與效率。針對這樣的現(xiàn)象，將凍結法施工技術應用在地下工程之中，能夠在很大程度上解決上述問題，為工程的順利實施，提供基本保障。就凍結法施工技術的原理而言，就是在地下工程周邊的土層上鉆孔，然后利用人工制冷技術，在巖土的空隙中完成對巖層的制冷、凍結工作。通過這樣的方式，能夠使巖層中的自由水，轉變?yōu)榻Y晶水，同時與其中的土體顆粒進行膠結，形成密閉的結構。最終，將地下水進行隔絕，并提高了地下巖層的穩(wěn)定性。

實際上，凍結法施工技術屬于物理學的現(xiàn)象、過程：（1）冷卻階段，在開始冷卻的過程中，土體的溫度逐漸接近冰點，并持續(xù)下降；（2）過冷階段，當?shù)叵峦恋氐臏囟认陆抵?℃后，土體中的自由水就會發(fā)生過冷的現(xiàn)象，但是不會產生結冰的現(xiàn)象；（3）突變階段，在產生過冷的現(xiàn)象以后，自由水就會產生明顯的結晶，并對產生散熱、升溫的現(xiàn)象；（4）凍結階段，地下土體的溫度隨自由水散熱而上升，并維持在0℃左右，然后水體逐漸結冰并與土地之間形成膠結；（5）強化階段，基于制冷條件，凍土就會持續(xù)進行冷卻，同時不斷提高其強度[1]。

2.城市地下工程凍結法施工技術的應用

2.1 施工流程

在城市地下工程之中，應用凍結法施工技術，需要保證了流程的合理性，從而保證凍結的效果。具體來說，凍結法施工的流程如下：

（1）挖設凍結孔。首先，使用專業(yè)的儀器，對孔位進行測量、定位，將凍結孔之間的間距誤差，控制在20mm以內，保證定位的精準性；其次，準確測量鉆桿的深度，嚴格控制凍結的深度；最后，在鉆進期間，應該依據相關的要求，完成對燈光的測斜，及時糾正其中的偏差問題，調整鉆進的參數(shù)、鉆孔的角度，優(yōu)化鉆孔的設計。

（2）安裝凍結管。首先，對凍結管的安裝質量進行控制，需要選用無縫鋼管作為凍結管，并采用絲扣完成相互之間的連接，再對其進行焊接、密封；其次，完程項目的安裝以后，應該對其進行水壓試驗，檢查是否存在漏水的現(xiàn)象，即在30min后，水壓沒有下降則說明密封合格。

（3）安裝調試系統(tǒng)。首先，在凍結的運轉階段的，需要對水的溫度、流量與凍土帷幕擴展等，進行定時的檢測，以便于能夠及時發(fā)現(xiàn)其中所存在的問題，調整凍結系統(tǒng)的相關參數(shù)，進而提高凍結的效果。

（4）凍結法施工技術的應用，貫穿于整個地下工程施工過程，需要采取持續(xù)監(jiān)測方法，為施工過程的安全性及施工質量提供保障。在工程監(jiān)測過程中，應重點監(jiān)測凍結孔，包括其鉆進深度、偏斜率和凍結管耐壓度等。同時，對凍結帷幕的凍結壁溫度以及開挖后的凍結壁溫度等進行實時監(jiān)測、此外，還要及時掌握地表沉降和隧道變形情況，避免發(fā)生施工安全事故[2]。

2.2 注意事項

在城市地下工程中應用凍結法施工技術，主要容易出現(xiàn)地面凍脹、地面融沉等病害問題，如果情況較為嚴重，會影響地下工程的后續(xù)施工。因此，在施工過程中必須加強對此類問題的關注，控制好凍結法施工技術質量，提前做好地面凍脹等病害問題的預控措施，確保施工過程的順利進行。

針對地下工程的地面凍脹問題，應結合以往工程建設經驗，總結凍脹防止方法。比如在一些工程中，通過采用局部凍結方法，可以有效降低凍土的體積，從而減少凍土的凍脹量，減小凍脹施工技術對工程地面土層產生的影響。另外，熱水循環(huán)補償法也在工程施工中得到了廣泛應用。該方法是在施工過程中，合理設置熱水循環(huán)孔，利用熱水循環(huán)的熱量，阻止凍土膨脹問題的發(fā)生。根據以往施工經驗，采取這種方法可以有效降低凍土凍脹給周圍建筑、地下管線等造成的影響，達到地面凍脹防控目的。

針對地面融沉問題的預防和控制，也需要采取先進的施工技術，消除凍土施工法的負面影響。在此方面，目前快速凍結法在城市地下工程中得到應用，并對防治地面融沉問題起到良好效果。由于快速凍結法的凍結所需時間短，可以避免在凍結過程中，引發(fā)融沉現(xiàn)象，進而達到減少地面融沉量的目的?？傮w而言，凍結施工技術在城市地下工程中的應用既有其優(yōu)勢，也存在一定不足，只有對凍結施工法的缺陷問題進行有效控制，才能充分發(fā)揮凍結施工技術的優(yōu)點，提高工程施工質量和效率。

結語：綜上所述，城市地下工程凍結法施工技術，其自身所具有的原理，存在明顯的科學性、可行性，將其應用在施工中，能夠提高工程的質量。將其作為基礎，結合城市地下工程的實際，可以提高施工流程的合理性，加之落實施工注意事項，則可以進一步提高巖層的穩(wěn)定性，確保施工能夠在安全的環(huán)節(jié)中順利進行。所以，通過本文的研究發(fā)現(xiàn)，將凍結法施工技術應用在之中，具有較強的可行性。

參考文獻

[1]許黎明，陳曉堅，彭正勇，周建軍.海底隧道聯(lián)絡通道凍結法施工健康監(jiān)測技術研究[J].隧道建設（中英文），2018，38（02）：295-299.

[2]李明，王海申，呂英武，鄒久群.凍結法施工井筒內井壁信息化監(jiān)測設計研究[J].能源技術與管理，2018，43（01）：141-143.

（作者單位：中國礦業(yè)大學）