冷冻法联络通道施工风险因素探究

赵恩旺

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，武汉430000）

1 引言

本研究将沈阳站与云峰北街之间的联络通道与泵站合建在一起，总长度为6.0m，总宽度为2.0m，联络通道内部高度为2.5m。其中直墙部分的高度为2.2m，由于联络通道内部的宽度为1.5m，因此，需要预留出一部分空间安装排水泵站，容积30m3。此联络通道在施工过程中采用冷冻法施工，并且将复合式衬砌与矿山暗挖方式相结合，可以为初期支护作业的质量与效率提供一定的保障。

2 冷冻法联络通道施工概述

2.1 冷冻法联络通道施工及技术要点

本次联络通道的施工过程采取左线隧道单侧打孔方式，并且将水平、上仰以及下俯3 种打孔方式相结合，控制开孔位置之间的距离为100mm，在打孔过程中，需要避开联络通道的螺栓、接缝以及钢筋，从而对联络通道的稳定性提供保障。此外，将冻结孔之间的偏斜误差设定为150mm 以内，并且保证冻结管接头抗拉强度不低于母管的75%。

在布置测温孔时，数量应在6 孔以上，尽量保证在冰冻效果薄弱的区域进行开孔，以便于对联络通道的温度进行测量，降低开孔难度。对测温管进行选择时，对于深孔，选择型号为准89mm伊8mm 的测温管；对于浅孔，选择型号为准32mm伊4mm的测温管，并且保证测温管之间的密闭性，保证管内不能漏水。

布置泄压孔时，应保证每块冻结帷幕周围存在4 个以上泄压孔，保证左线与右线各2 个，并且在卸压孔处安装相应的压力表，以对联络通道冷冻区域内部情况进行准确掌握，从而及时释放冷冻过程中形成的膨胀力，选择型号为准32mm伊4mm的泄压管进行作业，并且保证冻结帷幕之间的压力能够被有效引导到外界。

最后，针对冷冻孔密封装置进行布置，选择钻具型号为准89mm伊80mm 的冻结管作为钻洞杆，在作业过程中还要用灯光测斜仪器对实际作业情况进行严格监督，如果发现倾斜现象，要及时进行调整。在冻结管达到预期深度时，还要利用单向阀进行连接，并且针对联络通道内部的压力情况进行测试，尽量将其内部压力控制为0.8MPa，并且保证15min 内的压力值处于稳定状态下，则说明联络通道冰冻作业符合预期目标，最后，利用套管丝对冻结管之间进行连接，保证紧密贴合后采用电弧焊进行焊接，在焊接完毕后还要对焊接强度进行测试[1]。

2.2 冻结方式的设计及冻结技术

此施工环节需要针对冷冻机的型号与冷量进行计算，冻结需冷量的具体计算公式为：

式中，h为联络线的施工长度；d为冻结管路的直径；q为冷接管的实际散热系数。根据本工程的实际情况，最终选择效率高、无污染、质量轻、体积小且安装便捷的冷冻机型WYSLGF300。冷冻管路与冷冻机用法兰连接，并且在相关阀门区域装置压力表与温度测试仪，以准确检测机械施工过程中的环境情况。此外，采用保温厚度为50mm 的保温板进行保温，并利用PEF 保护板对联络通道两侧的管片进行隔绝，保证联络通道的内部的温度与外界完全隔绝。

采用冻结技术进行施工时，要充分发挥机械的作用，以加快冻土速度，冻结盐水温度一般控制在25～28益，还要对盐水温度进行定时测量，从而准确推导联络通道内部的施工情况与温度。盐水处于冷冻状态时，还要对其温度进行合理监测，直到温度下降至-30～-28益时才能开展下一冰冻环节，并且将冰冻时间尽量控制在35～40d。维护冻结完毕后，需要针对联络通道内部的气温进行调整，首先，需要对冰冻系数的相关参数进行调节，将维护冻结期的温度控制在约-28益，以保证施工前期与施工后期的温度差为0益，为主体结构的施工提供助力。

3 冷冻法联络通道施工的风险因素

3.1 风险等级评估

对联络通道的施工风险进行评估时，需要综合考虑整个工程的结构特点、埋深、水质条件和周边的环境等因素，而后按照不同的评估标准进行分类，得出风险的等级。

3.2 风险分解

根据每一个施工阶段的特点对联络通道的施工风险进行详细的分析，如表1 所示。

表1 联络通道施工风险分解

4 冷冻法联络通道施工风险的应对建议

4.1 钻孔阶段

在地下水较为充盈的情况下进行钻孔，会因地层压力导致水砂从管片和钻杆之间渗透出来，从而引发涌沙或者涌水事故，所以，钻孔需要采取二次工艺进行。

4.2 冷冻阶段

冷冻设备安装完成后，需要进行一定的调试和运转，进行运转实验时，需要随时针对压力和温度的参数进行调节，促使各个机组在规定的流程和设备要求下实现稳定运行，且冻结系统运转正常后就可以进入积极冻结期中。冻结期阶段会存在以下几种风险：（1）盐水渗漏包括：主干管渗漏、冷冻管渗漏。一般发生主干管渗漏将烟嘴循环停止，修复后再进行冷冻即可，但是冷冻管发生渗漏就会促使地层的含盐量不断升高，对冷冻效果产生影响。造成冷冻管发生渗漏的原因是接缝质量不合格或者土层冻胀不均匀导致冷冻管裂缝，因此，应采取相应的对策。（2）冷冻的效果无法达到预期的要求。采用联络通道冷冻法时，要求开挖区的外围的冻结孔的布置圈中的冻结壁应与隧道管片的交界面冻结壁的温度维持在-5益，其余部位的冻结壁温度则应臆-10益，并在冻结壁上安装测温孔，这样就可以根据测量的温度对冻结壁的效果进行判断。

4.3 开挖与结构浇筑阶段

4.3.1 被迫停止冷冻

挖联络通道时，有可能出现冷冻设备故障或者停电等现象，如果冻结暂停的时间较长，会导致冻结壁的温度持续上升，冻土也会逐渐融化，从而给工程带来一定的风险。所以，应采取相应的措施，施工前，对所有的设备进行检查，包括备用设备。

4.3.2 冻结帷幕出现透水事故

在施工现场一旦发生透水现象，应立即启动应急对策，用提前准备好的石料将挖掘区域填满并将安全防护门及时关闭。关闭之后应迅速将螺旋拧紧，在利用事前预留的阀门向透水区域充气以平衡土与水之间的压力，并实时监测地表以及周围的环境，当压力值区域正常后，再将阀门关闭，打压停止。

4.4 孔洞封堵阶段

为了有效避免冻结壁融化从地下水的缝隙中渗出，应在主体结构浇筑后，妥善处理注浆孔、冻结孔以及排水管。首先，注浆前，关口应一直为密封状态；其次，排水管应选用不锈钢材质，并且与隧道的管片进行严密的焊接；最后，填充冻结孔，将预留的注浆孔密实填充，而后再焊接钢板进行封堵。

5 结语

钻孔的精准程度会在一定程度上影响冷冻的成效，而冷冻效果又直接影响挖掘的安全性，挖掘时的质量可以决定孔洞是否水出现渗漏水的现象。所以，对冷冻法联络通道的施工风险进行分析研究，能够有效指导施工，降低风险的发生率。