拱北隧道中使用的管幕隧道與人造凍土

凍結(jié)法施工已經(jīng)是一項比較成熟的施工技術(shù)了，主要用于地下結(jié)構(gòu)開挖，國外已有了100多年的歷史，我國采用這項技術(shù)也有60多年。1862年英國南威爾士的礦井施工中首次成功采用人工地層鹽水凍結(jié)法；1955年中國煤礦首次采用鹽水凍結(jié)法鑿井。

凍結(jié)法施工以前多用于煤礦建設(shè)，近年來隨著市政建設(shè)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于城市地鐵工程和隧道工程施工中。特別適合含水量高的軟土地基和地下管線密布的城市區(qū)域。

原理和工藝：

通過人工制冷凍結(jié)隧道周圍的土體（術(shù)語稱為“圍巖”），使得松散的、含水率高的巖土變成“人工凍土”，增加其強度和穩(wěn)定性，隔絕地下水，保證在隧道掘進過程中圍巖具有足夠的穩(wěn)定性和抗?jié)B性，確保施工安全。

施工工藝簡單地說，就是在施工區(qū)域鉆孔埋入冷凍管，然后通過注入冷凍液降低周圍巖土溫度形成凍土，并且在隧道開挖施工過程中監(jiān)控凍土帷幕的溫度、厚度和變形情況，維持凍土的強度和穩(wěn)定性。隧道內(nèi)襯砌完成后停止供冷，注漿封閉冷凍管。

冷凍液可采用液氮或冷凍鹽水，其中采用液氮冷凍設(shè)備簡單、凍土溫度低、強度高，成本低，但是可控性差，發(fā)生凍傷和缺氧安全事故的風(fēng)險較大，適合于小型短期工程。采用鹽水冷凍需要大型制冷站，設(shè)備更復(fù)雜，凍土溫度較高、強度低，凍結(jié)速度慢，成本較高，但是可控性好，安全度較高，適合于大型長期項目。

優(yōu)點：

1. 適用性好，對于含水量大于10%的任何含水、松散，不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工技術(shù)；

2. 安全性好，和其他帷幕施工工藝相比，抗?jié)B透性能更好，更加有效隔絕地下水；

3. 環(huán)保性好，相對于水泥注漿和化學(xué)注漿法，對周圍環(huán)境無污染，無異物進入土壤，噪音小，也不需要抽取地下水。凍結(jié)結(jié)束后，凍土墻融化，不影響建筑物周圍地下結(jié)構(gòu)；

4. 靈活性好，凍土帷幕的形狀、范圍、強度、溫度可視施工現(xiàn)場條件、地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整。

5. 經(jīng)濟性好，造價相對較低，不占用地面土地，減少對地面交通干擾。

隧道主體結(jié)構(gòu)完成后，隧道自身的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)可以穩(wěn)定支撐周圍土體，并且可以隔絕地下水滲透，就不再需要凍土了。周圍巖土可以基本恢復(fù)原始狀態(tài)，對環(huán)境影響很小。

由于冷凍管隱蔽在土體中，很難找到直觀的圖片。

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