浅谈富水砂层盾构隧道联络通道冷冻法加固施工技术.docx

浅谈富水砂层盾构隧道联络通道冷冻法加固施工技术
富水砂层是指膨胀性较强的富水黏土或含水饱和砂土层。盾构隧道在富水砂层中施工时，会遇到较大的困难和风险，如土体液化、隧道坍塌、地面沉降等问题。为了解决这些问题，冷冻法被广泛应用于富水砂层盾构隧道的联络通道加固施工中。
一、冷冻法的原理及作用
冷冻法是将冻土固化技术应用于地下工程中的一种方法，它是利用冻土的结构性能和冻结过程中的体积变化特点，通过降低土体温度使其冻结成冰，从而改变土体的物理力学性质，增强土体的强度和稳定性。
冷冻法在富水砂层盾构隧道加固施工中的作用主要有以下几个方面：
1.提高土体的强度和稳定性：冷冻过程中，富水砂层中的水分被冻结成冰，形成坚固的冰胶体，可以有效地提高土体的抗剪强度和稳定性，防止土体液化和坍塌。
2.控制土体的渗透性和流动性：通过冷冻作用，冰胶体形成的孔隙和细缝被封闭，有效地控制了水分的渗透性和流动性，减小了土体的渗流量，降低了水压力，提高了土体的稳定性。
3.减小地面沉降和变形：冷冻法可以使土体在施工过程中冻结成冰，形成冰柱和冰墙，有效地刚化土体，减小了地面沉降和变形的风险。
二、冷冻法加固施工技术的主要步骤
1.原位冷冻法：首先在富水砂层中钻孔，通过注入冷冻液体（通常是乙二醇溶液）降低土体温度，然后在钻孔中安装钢管，通入冷却剂（一般是液氮）进行冷却，使土体逐渐冻结成冰。
2.冲刷冷冻法：在富水砂层中设置冷冻钻孔，向钻孔中注入冻结液体（常用的有冻土浆液、冷冻水等），通过钻孔中放置的套管和钞杆形成冷冻柱，冻结土体。然后将盾构机从冻结柱中穿越。
3.间隙冷冻法：在盾构掘进前，在富水砂层地面设置冷冻管道，通过冷冻管道向土体中注入冻结液体，形成冻结带，同时盾构机在冻结带前进行掘进，保证隧道的稳定和安全。
三、冷冻法加固施工技术的优缺点
冷冻法加固施工技术在富水砂层盾构隧道联络通道的加固中具有以下的优点：
1.施工周期短：冷冻法加固施工技术相对于传统的加固方法而言，施工周期较短，可以大大节约工期，快速解决富水砂层盾构隧道加固的问题。
2.效果可靠：冷冻法加固施工技术可以有效地提高土体的强度和稳定性，控制水分的渗透性和流动性，减小地面的沉降和变形风险，确保隧道的稳定和安全。
3.经济性较高：虽然冷冻法加固施工技术的设备和材料费用较高，但相对于传统的加固方法，冷冻法在施工周期短、施工过程中减少了延误和意外事故等方面的成本，具有经济性较高的优势。
然而，冷冻法加固施工技术也存在一些缺点：
1.技术要求较高：冷冻法加固施工技术对施工人员的技术要求较高，需要具备丰富的工程实践经验和专业知识，以确保施工过程的安全和有效。
2.成本较高：冷冻法加固施工技术的设备和材料费用较高，对工程预算造成了一定的负担。
3.对环境影响较大：冷冻液体的排放和处理对周边的环境造成一定影响，需要采取相应的环保措施。
综上所述，冷冻法加固施工技术在富水砂层盾构隧道联络通道的加固中具有良好的应用前景。在实际工程中，应根据具体的工程地质条件和工程要求，选择合适的冷冻法加固施工技术，并结合其他加固措施，以提高施工效率和加固效果，确保隧道的安全和可靠。