冻结法技术概述

盾构与掘进机施工——冻结法概述盾构教研室THESHIELD＆TBMCONSTRUCTIONTECHINQUE1冻结法概念2冻结法的应用3冻结法分类目录4冻结系统种类5适用条件及特点6冻结法施工技术7

冻土特性冻结法groundfreezingmethod

在施工地下构筑物之前，用人工冻结的方法，对构筑物周围含水地层进行冻结，形成具有临时承载和隔水作用并满足工程施工安全需要的冻结壁，然后在冻结壁的保护下进行构筑物掘砌作业的一种施工方法。地层冻结原理简图冻结法概念一

人工地层冻结技术最早于1862年在英国应用，此后德国、比利时、美国、法国、奥地利、荷兰、前苏联、瑞典和日本等相继应用了冻结法。冻结法最初应用最多的领域是矿山工程，但在其他工程领域起步也较早。1886年瑞典在一个长24ｍ的人行隧道施工中成功应用。此后作为一项成熟技术国外已广泛应用于地铁建设中。冻结法的应用二应用区域：90年代起上海等地（建地铁的城市）应用广泛软土地基：长三角地区上海、苏州、无锡、杭州、宁波，天津，武汉；富水砂层：哈尔滨、沈阳、北京、郑州、南昌、广州、佛山，深圳等；轨道交通中应用:

地铁隧道、联络通道冻结法施工；公路隧道联络通道冻结法施工盾构进出洞冻结法地基加固轨道交通立体交叉穿越段冻结工程施工车站出入口（浅覆土通道、换乘通道）区间隧道修复冻结工程基坑帷幕冻结国内地铁建设中的冻结法冻结法分类三常温冻结（-35~-25℃）低温冻结（-180~-70℃）冻结法盐水循环氨制冷冻结液氮冻结轨道交通常用冻结技术盐水循环------盐水吸收地层热量，在盐水箱内将热量传递给蒸发器中的液氨；液氨在蒸发器中气化吸收周围盐水的热量；氨循环------液氨变为饱和蒸气氨，再被氨压缩机压缩成过热蒸气进入冷凝器冷却，高压液氨从冷凝器经贮氨器，经节流阀流入蒸发器.冷却水循环--------冷却水在冷却水泵，冷凝器和管路中的循环叫冷却水循环。将地热和压缩机产生的热量传递给大气。冻结系统种类四4.1氨（氟利昂）－盐水冻结系统（BrineSystem）冻结系统种类四4.1氨（氟利昂）－盐水冻结系统（BrineSystem）液氮冻结是一种低温地层人工冻结技术,液氮在冻结管内直接汽化,利用液氮汽化吸收地层中的热量，实现土层的快速冻结,属于物态变化的制冷范畴。近年来，液氮冻结技术在盾构进出洞施工中也开始得到了应用。液氮制冷使土体冻结发展速度是普通盐水制冷使土体冻结速度的5-10倍。冻结系统种类四4.2液化气体系统（液氮）冻结系统种类四4.2液化气体系统（液氮）

①含水量大于10%的土层、岩层；②盐水冻结地下水流速≤5m/昼夜，超低温冻结地下水流速≤40m/昼夜；③地下水含盐量实验结冰点满足冻结要求。适用条件及特点五5.1适用范围适用条件及特点五5.2特点

特点加固效果好，封水效果明显抗压强度、抗剪强度和抗拉强度等力学特性有明显的提高适应性广（适用软土、含水不稳定层、流砂、高水压及高地压、埋深大等地层）“绿色”施工方法冻结加固土体均匀，整体性好节约劳动力（每班只需要6~8名操作人员）占用施工场地小（仅需地面提供冷却塔和冷冻机组占用地）

斜孔冻结：根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔一般按上仰、近水平、下俯三种角度布置在联络通道和泵站的周围。单圆隧道联络通道（有泵房）结构斜孔冻结冻结法施工技术六

竖直冻结：当盾构进出洞洞口加固区范围内无任何管线、箱涵及建筑物等时可采用垂直冻结法进行洞口加固；上海9#世纪大道盾构接收井垂直局部冻结加水平冻结加固冻结法施工技术六上海11#江苏路站盾构接始发垂直局部冻结加固剖面图冻结法施工技术六

局部冻结：为减少冻结需冻量和控制土体冻胀、融沉，垂直冻结加固盾构进出洞土体时，设计采用局部冻结方式施工。局部冻结管加工工艺局部冻结加固区盾构穿越区冻结法施工技术六

水平冻结：当盾构进出洞洞口加固区范围内有管线、箱涵及建筑物等时可采用水平冻结法进行洞口加固；冻结法施工技术六上海10#线虹桥路站盾构端头井接收冻结图冻结法施工技术六

首次采用水平冻结法施工的地铁盾构进洞工程-----上海地铁二号线西延伸线古北路站～中山公园站盾构进洞工程。工程地面为交通繁忙的长宁路、凯旋路交叉口，距盾构进洞口顶部1.4m处有一紧靠工作井槽壁，尺寸为4.22m（宽）×2.7m（高）的污水箱涵，施工难度非常大，采用水平冻结法施工获得圆满成功。冻结法施工技术六冻土特性1234冻土是一种弹塑性体，具有在外荷载作用下强度降低的特性。又称强度松弛。流变特性冻土的抗压强度较高，随温度降低呈近线性增长。冻土的抗拉强度较低，一般是抗压强度的13～1/