岩土工程冻结法_课程论文
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》范文
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》篇一一、引言随着城市轨道交通的迅速发展，地铁工程建设面临着诸多挑战，其中地铁联络通道的施工尤为关键。
冻结法作为一种特殊的施工方法，在确保施工安全与稳定方面发挥着重要作用。
本文将重点探讨冻结法地铁联络通道施工开挖过程中的现场监测及数值模拟技术，旨在为类似工程提供理论支持与实践经验。
二、工程概况本工程为某城市地铁联络通道项目，地处地质条件复杂的地区。
采用冻结法进行施工，以保障工程安全与质量。
联络通道施工过程中，需对开挖面进行现场监测，同时结合数值模拟技术进行施工过程分析。
三、现场监测技术1. 监测内容与方法（1）地表沉降监测：通过设置观测点，利用水准仪等设备监测地表沉降情况。
（2）土体位移监测：利用测斜仪等设备，对土体在开挖过程中的水平位移进行监测。
（3）支护结构变形监测：对支护结构进行变形监测，确保其稳定性与安全性。
（4）其他监测项目：包括孔隙水压力、土压力等，以全面掌握施工过程中的土体变化情况。
2. 监测点的布置与实施根据工程特点与需求，合理布置监测点，确保监测数据的准确性与全面性。
在施工过程中，定期进行监测，并做好数据记录与分析工作。
同时，根据监测结果及时调整施工参数，确保施工安全。
四、数值模拟技术1. 模型建立与参数选取根据工程地质条件、施工方法及支护结构等特点，建立合适的数值分析模型。
选取合理的土体参数、支护结构参数等，确保数值模拟的准确性。
2. 模拟过程与分析利用有限元、离散元等数值分析方法，对施工过程进行模拟。
分析土体应力、位移等变化情况，预测可能出现的风险点。
结合现场监测数据，对模拟结果进行验证与修正，确保施工安全。
五、现场监测与数值模拟结果分析1. 监测数据与模拟结果对比将现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析，评估施工过程中的土体变化情况及支护结构稳定性。
通过对比分析，发现模拟结果与实际监测数据基本吻合，证明了数值模拟技术的有效性。
冻结法施工讲稿(2013.10.16)
4、积极冻结
积极冻结，就是充分利用设备的全部能力，尽快加 速冻土发展，在设计时间内把盐水温度降到设计温度。 旁通道积极冻结盐水温度一般控制在25~28℃之间。
在冻结试运转过程中，定时检测盐水温度、盐 水流量和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统 运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。
积极冻结的时间主要由设备能力、土质、环境等决 定的，伤害地区旁通道施工积极冻结时间基本在35天 左右。 在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土 帷幕是否交圈和达到设计厚度，测温判断冻土帷幕交 圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖，确认冻土帷幕
岩土工程开挖之前，在开挖的工程（如隧道、 竖井、基坑等）周围钻造钻孔（冻结孔），利用人 工制冷技术，通过冻结孔对地层进行制冷。即从冻 结站冷冻机出来的低温盐水，通过管路压入开挖工 程周围的冻结孔中，低温盐水作为冷媒在土体内冻 结孔中循环，吸收土体热量，增加自身显热，不断 循环制冷，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变 成冻土，形成强度高，封闭性好的冻结壁（冻土帷 幕）隔绝地下水的联系，同时抵抗周围岩土的压力
发育，地层富水，稳定性差、导水性好，且与上覆 淤泥、砂层接触，其施工成败直接关系到地面居民 生命财产安全及国家财产安全，施工难度与风险都 很大，属于广州地铁二号线隧道难点工程之最。经 过多次技术分析论证和经济比较，确定采用水平冻 结法加固地层，矿山法开挖构筑的施工方案。本区 间隧道风机房竖井北侧（TK14+738.85m以北）左线 53米和右线63.5米设计采用全断面水平冻结法加固 地层。 二、工程地质条件 2.1地质概况 该段地质构造与地层岩性变化复杂。清泉街断 裂带与地铁线路斜交，中山纪念堂战基坑北侧56米 宽的破碎带为冻结加固的主要对象。该断层破碎带
2.1可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它 工法无法相比的，对于含水量大于10%的任何含水、 松散、不稳定地层均可采用冻结法施工技术。 2.2冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件， 地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5-10Mpa， 能有效提高工效。 2.3冻结法是一种环保工法，对周围环境无污 染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土 强融化，不影响建筑物周围地下结构。 2.4冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作 业，能有效缩短施工工期。
冻结法原理及其应用
1 概述
——冻结法设计与施工
(1) 根据工程、地质、水文和环境条件进行冻结设计：
——确定冻土结构形式 ——选择制冷方式 ——布置冻结系统 ——确定冻结温度 ——估算冻结时间，等。
(2) 待设计冻土结构形成后，在其保护下进行地下工程的掘进、 支护和设备安装等工作。
1.2 冻结法简史 国外
➢ l862年：英国，率先用冻结法成功进行深基坑开挖围护 ➢ l872年：德国，首先应用于矿井建设。鲁尔区冻结井深超过600m ➢ 1888年：美国，用于煤矿矿井开挖 ➢ l965年：加拿大，开挖l089米矿井，冻结深度684米 ➢ 1952至l98l年间：北美，用冻结法凿井达29个 ➢ 迄今为止，各国冻结井最大冻结深度：英国930m，美国915m， 波兰860m，加拿大634m，比利时638m，前苏联620m，德国531m， 法国550m，中国702m
（3）干冰系统 制冷温度 ：-20 ℃ ～-70 ℃ 土 层 ：任何含水地层表面 地下水流速：不能有动水 冷量估算 ： 600kg/ m3 制冷效率 ：70% 冻土速度 ：10cm/d
2.9 四种系统的适用范围，设备容量和主要 技术指标
（4）混合系统 制冷温度 ：-40 ℃ ～-70 ℃ 土 层 ：任何含水地层 地下水流速：少量动水
3 冻结法设计原则
（2）在工程条件方面 l 冻结壁功能，密封、承载或密封和承载 l 冻结壁形状与尺寸 l 地层特征、分层 l 地层初始温度及变化 l 土性，粒径、密度、塑限与液限、含水量、饱和度 l 土的热参数的获取，经验或试验 l 可能产生冻胀的土层，实验室试验
3 冻结法设计原则
l 地下水，水位、变化波动范围、流速、方向 l 地下水的含盐量 l 冻土的强度和变形性质
冻结法在基坑支护工程中的应用研究
The a p pl ica t ion of l ight soil t echn ol ogy in civil en gin eer in g
YUAN Xia o2hui GUO Tao HAN Yue2wa ng Abstra ct :The preparation process of light soil and its application in civil engineering are int roduced. The research trend of light soil technology is pointed out. Waste expanded polystyrene mixed light soil and foamed light soil are mentioned , which have wide application prospect in civil en gi neeri ng . Key wor d s :ligh t soil , waste expan ded polystyrene mixed ligh t so il , p reparatio n
[4 ]汤怡新 ,奥村树郎 ,石 彀和 宏 ,等. 轻量 混合 处理 土 のK0 压密 及耐久特性 [ A ]. 第 31 回 地 盘工 学 研究 发 表会 讲 演 集 [ C ] , 1996 ,2 49522 496.
[ 5]张志允 . 气泡混合轻 量土 的制作 技术及 基本 力学性 质的 研究 [ D] . 河海大学硕士学位论文. 南京 ,2003.
贺利 民
摘 要 :分析了冻结法在基 坑支护工程应用中的 可行性及优越性 ,并对冻结法在基 坑工程中的应用形式 ,存在的关键 技
术问题及其控制方法进行了阐述 ,以推广冻结法在工程中的应用 。
浅谈城市地下工程冻结法施工技术
浅谈城市地下工程冻结法施工技术城市地下工程冻结法施工是通过运用人工制冷的技术手段，将待施工区域周边的不稳定含水岩土层冻结，将其变成封闭的冻结墙壁，从而将地下水隔绝，提高岩土的稳定性和强度，有效避免地下水给地下工程施工带来的不利影响，从而保证地下工程施工的安全性，对于城市地下工程的建设有着重要意义。
一、城市地下工程冻结法施工技术概述（一）冻结法施工技术的基本原理在地下工程中，天然土体受其自身性质影响，在强度、稳定性以及隔水能力等方面都会或多或少的存在一定不足，冻结法施工技术能够在很大程度上对这些问题进行改善，其基本原理是通过在地下工程周边的土层上开挖钻孔，然后通过人工制冷技术，利用开挖的钻孔来对土层制冷，将土体中的自由水变为结晶水并与土体颗粒发生胶结，使其成为一个封闭的结构，把地下水隔绝在外的同时，提高土体的强度和稳定性，提高对周边岩土压力的抵抗能力，从而保证地下工程开挖施工的安全[1]。
冻结法施工技术是一个物理力学变化的过程，其冻土结构的形成可分为5个阶段，具体内容为：（1）冷却阶段：在冷冻开始阶段，土体温度由正常向冰点逐渐降低；（2）过冷阶段：土体的温度降低到0℃以下，自由水表现出过冷现象，但没有结冰；（3）突变阶段：在过冷后，自由水发生结晶而产生散热升温现象；（4）冻结阶段：土体的温度上升并稳定在0℃附近，水体开始结冰并与土壤颗粒胶结，最终形成冻土；（5）强化阶段：在制冷条件下，冻土持续冷却，其强度不断提高。
（二）冻结法施工技术的优缺点1.冻结法施工技术的优点首先，冻结法施工可以提高土体的抗渗透能力，有效将地下水隔绝在外，对于含水率过高、松散和稳定性差的地下土层施工有着重要作用；其次，污染性小，冻结法施工仅是通过降温来改变土体的强度，在此过程中并没有杂物进入土壤，也没有改变地层的成分，不会对周围环境形成污染，且施工过程噪音较小，在施工完成后冻土融化也不会给地下工程结构造成影响；第三，在地下工程的桩基础或者其他平行工艺施工过程当中，利用冻结施工技术，能够有效缩短施工周期。
含水疏松砂岩隧洞冻结法掘进技术
１ ７ ． ３ ｋ ｍ， 含水疏 松砂 岩洞 段 断面 型 式 为 圆形 ， 净 断 面 直径 ４ ． ９ ６ ｍ， 开挖 断 面直 径 ６ ． ２ ５ ｎ １ 。隧洞 工 程地 质 条 件 复杂多变 ， 有 １ ４ ． ８ ｋ １ １ １ 洞段 为 Ｖ类上 第三 系粉砂 岩 、 粉细砂岩及 粉砂质 泥岩 等软～极软 岩地 层 ， 施 工难 度 大， 是引洮供水一 期工程控制性 单项 工程项 目之一。 隧洞 Ｖ类上第 三 系软一极 软岩 地层 中 ， 有 不连续 分布 总长近 ３ ． ０ ｋ ｎ 的含水疏松 砂 岩 （ ｉ Ｎ ， Ｌ ） 洞段 。疏 松砂 岩成岩性 差 、 欠 固结 、 胶 结不均 ， 局部 夹钙 质胶结
含 水 疏 松 砂 岩隧 洞 冻 结 法 掘 进 技术
魏 永学
（ 甘 肃省水 利水 电工 程局 兰 州 ７３ ０ ０ ０ ０ ）
【 摘 要 】 甘肃 旨引洮供水一期工程 总干渠 ７号 隧洞含水疏松砂 岩洞段 ， 针对含水疏松砂岩特性 ， 确定 采用“ 冻 结
法” 进 行超 前 加 固 后续的掘进施工实践表 明， “ 冻结” 可 以肓 效地 阻止 掌子 面 突 泥 涌砂 ， 同 时对 围岩 起 到 超 前 加 固
形强烈 ， 掘进施 工中受 到外 力扰 动或地 下水的作用时 ， 极易液化且发生掌子面外涌的突泥涌砂现象 。 含水 疏松砂岩透水性 弱 、 可灌性差 ， 采用 超前灌浆 无法对围岩进行有 效 固结 ； 由于 岩性软 弱 、 强度 低 ， 长 管 棚施作 时其前部无 高强度 可靠 支点 ， 极 易塌 落滑移 ， 无法起 到超前 支护作用 ， 且 长管棚钻 进塌孔 和管 内突 泥涌砂严 重 ， 难 以达到预期效果 。
冻结法井筒掘进的施工问题分析及对策研究
冻结法井筒掘进的施工问题分析及对策研究作者：冯卫军来源：《科技创新导报》2011年第22期摘要:冻结法因其具有的支护结构灵活、适应性强、可控性高、隔水性好等优点,广泛应用于不稳定表土层的井筒施工中,但随着掘进技术的不断发展和作业深度的不断增加冻结法施工的一些技术缺陷也逐渐暴露出来,给提高井筒建设质量带来了不少困难,必须应引起建设者们的高度重视。
本文分析了当前冻结法施工中较为常见问题,并针对其产生原因,提出相应的防治措施。
关键词:井筒施工冻结法施工问题对策中图分类号:TD265 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(a)-0072-011 冻结法在井筒掘进中的应用岩土工程冻结法通常是以氨为制冷工质,通过其气化过程吸收热量的物理现象实现冻结井筒周围含水松散、不稳定的冲积层及基岩含水层的目的,以形成达到工程安全标准的冻结壁,并在其临时保护作用下进行掘砌作业的施工方法,其关键工艺分为冻结孔设计及处理、冻结过程和掘砌作业等部分。
其中冻结过程的制冷系统由冷却水循环、氨循环以及盐水循环等三个系统构成,井筒开挖前首先在其周围钻若干冻结孔并在孔内安装冻结器。
使低温盐水在冻结器中流动,吸收其周围地层的热量,形成冻结圈并逐渐扩大连接成封闭不透水的冻结壁,用于抵抗地压、隔绝地下水。
并在冻结壁的保护下进行掘砌作业,待掘砌到预计的深度后,停止冻结,进行拔管和充填工作。
由于冻结法具有支护结构灵活、适应性强、可控性高、隔水性好等优点,因此广泛应用于不稳定表土层的井筒施工中,但随着掘进技术的不断发展和作业深度的不断增加,地下空间的不确定性也使该方法的技术缺陷逐渐暴露了出来。
技术人员和管理应在施工前对冻结法应用中可能产生的问题给予充分的重视,全面分析这些问题产生的原因及危害,并制定相应的预防和处理措施,保证施工的安全性与作业效率。
2 常见施工问题及原因分析冻结法作业中较常见的施工问题主要包括冻结壁变形、破裂,冻结管断裂,井壁接茬缝滴渗水以及工作面底鼓等现象。
现代土木工程施工技术-冻结法施工
11.2 地层冻结原理
（2）土的冻结速度 冻结器间距：是影响冻柱交圈和冻结壁扩展速度的主要 因素，冻结器间距增大，交圈时间延长，冻结壁扩展速度减 慢。 冻结圆柱的相交初期：交圈界的厚度发展较快，很快能 赶上其他部位厚度。 冻结壁扩展速度：随土层颗粒的变细而降低，砂层的冻 结速度比黏土快。 冻结器内的盐水温度和流动状态：是影响冻土扩展速度 的重要因素。盐水量降低，冻结速度提高，盐水由层流转向 紊流，冻结速度提高20%～30%。 冻结圆柱的交圈时间：与冻结器间距、盐水温度、盐水 流量和流动状态、土层性质、冻结管直径、地层原始温度等 有关。
2、地下水对冻结的影响 （1）水质影响 水中含有一定的盐分时，水溶液的结冰温度就要 降低。 （2）水的性态影响 土质结构、土的固结度、土的渗透性、土中水流 速度等对冻结速度都有一定的影响。 3、温度场和冻结速度 （1）冻结地层的温度场 地层冻结是通过一个个的冻结器向地层输送冷 量的结果。 这样在每个冻结器的周围形成以冻结管为中心 的降温区，分围冻土区、融土降温区、常温土层区。 地层中温度曲线呈对数曲线分布。
11.2 地层冻结原理
4、冻胀和融沉 土体冻结时有时会出现冻胀现象。原因是水结冰时体积 要增加9%，并有水迁移现象。 当土体变形受到约束时就要显现冻胀力。 土冻结膨胀的体积与冻结前体积比称冻胀率。 把无约束情况下冻土的膨胀称为自由冻胀率。 把不使冻土产生体积变形时的冻胀力称为最大冻胀力。 把开始产生冻胀的最小含水量称为临界冻胀含水量。 土的冻胀和土质、含水量及土质结构有密切关系。 砂土、砾石这样的动水地层一般不会出现冻胀现象。冻 胀现象主要出现在粘性土质的冻结过程中。
4、制冷设计 根据冻土孔数、冻结孔间距、盐水温度、盐水流量、管路保温条件，计 算冻结需冷量。 根据需冷量、设备新旧水平、工作条件，计算冻结站的装备制冷量。 5、辅助系统设计 盐水管路设计、清水管路设计、盐水管路的保温设计、地层冻结观测设 计。
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》范文
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》篇一一、引言随着城市化进程的加快，地铁作为城市交通的重要组成部分，其建设与改造日益成为关注的焦点。
在地铁工程中，联络通道的施工是关键环节之一。
其中，冻结法因其对地质环境的适应性及施工安全性的保障，被广泛应用于地铁联络通道的施工中。
然而，施工过程中涉及到的地质条件复杂多变，对施工安全与质量提出了更高的要求。
因此，对冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟进行研究，对于保障工程安全、提高施工质量具有重要意义。
二、现场监测1. 监测方案在冻结法地铁联络通道施工开挖过程中，现场监测主要包括土体位移、地下水位、土压力及支护结构变形等方面的监测。
为确保监测数据的准确性与可靠性，需制定详细的监测方案，包括监测点的布置、监测设备的选择、监测频率的确定等。
同时，需建立完善的数据采集与处理系统，确保监测数据的实时传输与处理。
2. 监测实施在监测实施过程中，需严格按照监测方案进行操作，确保监测数据的准确性与可靠性。
通过布置在关键部位的监测点，实时监测土体位移、地下水位、土压力及支护结构变形等参数的变化。
同时，需对监测数据进行定期分析与处理，及时发现异常情况，为施工提供指导。
3. 监测结果分析通过对现场监测数据的分析，可以得出以下结论：在冻结法地铁联络通道施工开挖过程中，土体位移、地下水位及支护结构变形等参数的变化均处于可控范围内。
其中，土体位移主要受冻结壁的影响，地下水位的变化与施工过程中的注浆及排水措施有关，支护结构变形则与支护结构的类型及施工质量有关。
三、数值模拟1. 模型建立为进一步研究冻结法地铁联络通道施工开挖的力学行为，需建立相应的数值模型。
模型需考虑地质条件、土体参数、施工过程等因素的影响。
通过合理的模型建立，可以模拟施工过程中的土体位移、应力分布及支护结构受力等情况。
2. 模拟结果分析通过对数值模拟结果的分析，可以得出以下结论：在冻结法地铁联络通道施工开挖过程中，土体的位移主要受冻结壁的影响，冻结壁的形成可以有效地控制土体的位移。
冻结法
6.软弱地层中隧道围岩预加固之冻结法6.1加固原理人工冻结的应用和研究是以天然冻结条件下冻土的物理力学性质研究为基础，随着人工冻结凿井逐步发展起来的。
冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行隧道、立井和地下工程的开挖与衬砌施工技术。
其实质是利用人工制冷技术临时改变岩土的状态以固结地层。
6.2冻结法具备的特点冻结法的优点：（1）安全可靠性好,可有效的隔绝地下水；（2）适应面广。
适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文地质如软土、含水不稳定土层、流砂、高水压及高地压地层条件下冻结技术有效、可行；（3）灵活性好。
可以人为地控制冻结体的形状和扩展范围，必要时可以绕过地下障碍物进行冻结；（4）可控性较好。
冻结加固土体均匀、完整；（5）污染性小。
“绿色”施工方法，符合环境岩土工程发展趋势；（6）经济上合理。
冻结法的缺点:（1）冻胀和融沉；（2）对土体加固为临时性质，不能长期起作用。
6.3适用范围目前，冻结法在地下工程中广泛应用于以下领域：——立井工程——斜井工程——地基基础——基坑稳定——隧道工程——其他岩土工程6.4冷冻法技术要求1.可用来获得低温的方法很多，一般有以下几种：相变制冷、蒸气压缩制冷、吸收制冷、热电制冷。
1.1相变制冷相变是指物质固态、液态、气态三者之间变化过程。
在相变过程中要吸收或放出热量。
相变制冷就是利用物质相变时的吸热效应，如固体物质在一定温度下的融化或升华，液体汽化。
干冰是固态的二氧化碳（CO2），它是一种良好的制冷剂，广泛应用于实验研究、食品工业、医疗、机械加工和焊接等方面。
干冰的平均相对密度为 1.56，干冰在化学上稳定，对人无害。
在大气压力下升华温度为－78.5℃，升华潜热为573.6kJ/(kg·K)。
1.2热电制冷热电制冷又称温差电效应、电子制冷等，它是建立在珀尔帖效应原理上的。
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浅谈冻结技术在地铁施工中的应用摘要：关键词：冻结技术，基本原理，城市地下，矿山建设正文：前言冻结技术最初起源于天然冻结, 随着人工制冷技术的出现才逐渐用于工程, 经过100多年的发展, 到今天已经形成了一项专门的工程冻结施工技术。
人工冻结技术是指采用人工制冷方法将低温冷媒送入具有一定含水量和地下水流速的软弱地层中, 使地层中的水与周围土颗粒发生冻结, 从而形成强度高、弹模大和抗渗性好的冻结壁, 在冻结壁的保护下进行内部开挖和永久支护结构施工的一种特殊地层加固方法。
此法可以隔绝地下水与结构的联系, 从而在冻结壁的保护下进行通道开挖和结构施工。
所以, 冻结法与搅拌、旋喷等其他地层加固方法相比具有以下优点:( 1)对周围结构形状适应性强。
只要冻结孔的布置位置准确, 并保持足够的冻结时间, 就可以形成不同形状且均匀性好的冻结壁。
( 2)隔水性能极好。
交圈以后冻结壁连续性好、强度高, 因而隔水性能非常之好。
可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用。
( 3)对地层污染小。
冻结法是一种环保型工法由于冻结法只是通过降低温度来提高原位土体的强度, 并不改变地层成分,对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构，因而对地层污染程度很小。
（4）冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。
2.人工冻结法基本原理在岩土工程中, 冻结制冷技术通常是根据物理学中的汽化原理, 即利用物质由液态变为气态的过程要吸收热量来实现的。
通常在进行开挖以前, 在孔洞周围钻造一圈或数圈钻孔, 并在钻孔内下放冻结管( 冻结器) , 利用人工制冷的方法, 降低盐水( 冷媒介) 温度, 通过低温盐水在冻结管内循环吸收地层热量, 使地层形成一个连续、封闭的冻土结构---冻结壁( 冻土墙) , 以抵抗地层的水土压力, 隔绝地下水与开挖工作面的联系, 在冻结壁的保护下进行施工。
冻结法的实质是将天然岩土中的水结成冰, 使天然岩土变成冻土, 实现可靠的隔水目的, 从而大大提高了土体自身的强度和稳定性, 为施工提供一个安全、干燥和方便的环境, 并把对邻近构筑物影响降低到最小程度。
人工冻结法施工工艺包括以下几个阶段:（1) 冻结站安装。
冻结站通常由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀、中间冷却系统、盐水循环系统等组成。
（2) 冻结管的施工。
首先钻冻结孔, 在冻结孔内设冻结器, 将不同冻结孔内的冻结器连成一个系统, 再与冻结站连接。
（3) 冻结。
冻结通常包括积极冻结期和维护冻结期。
4) 解冻。
指在地层开挖和永久结构施工完成后, 停止冻结, 拔除冻结管, 让地层解冻。
3.冻结技术在城市地下工程中的应用冻结法是城市地下工程施工方法中的一种重要手段, 冻结法在正常的开挖支护中已经在北京地铁、上海地铁、南京地铁、广州地铁和深圳地铁等得到广泛的应用应用, 并解决了一些关键的技术难题, 如水平冻结超长孔的成孔、测斜和纠偏技术; 冻结管的安装、铺设; 冻土检测及冻融控制等。
其在京津唐、沪宁杭等松软含水地区有比盾构等技术更为优越的条件，应用起来极为方便。
不仅是正常的开挖，当遇到涌水、流沙淤泥等复杂不稳定地质条件的情况时, 经技术经济分析比较, 也可以采用技术可靠的冻结法进行施工, 以保证安全穿过该段底层。
同时冻结法也可以用于处理某些工程事故,上海轨道交通四号线修复工程, 专家对修复方案进行过多次的论证和比选后, 采用了冻结加固与暗挖对接的原位修复施工方案, 确保了工程的顺利实施。
例如，广州地铁二号线海珠广场站到公园前站区间隧道暗挖施工中遇到了硬塑粉质粘土层, 地面发生塌陷, 后来采用冻结施工工法才使隧道顺利通过不良地层, 并保证了地面建筑物的安全。
对于某些非常紧急工程常采用直接冻结法(制冷剂常为液态氮), 直接冻结法是将液氮溶入酒精后形成制冷介质, 用泵把这种液体泵入地层中的冻结管内, 另一端排出已同地层发生过热交换的尾气。
这种方法冻结管内温度较低, 形成冻土帷幕的速度非常快, 几小时就可以形成强度高、抗渗性好的帷幕。
缺点是造价太高, 只有在非常紧急又必须确保安全时才使用。
意大利波太兹的某一输水隧道工程在采有盾构施工过程中, 当施工到2630m 时, 发生了严重的涌砂事故, 涌入大量泥砂将盾构完全淹没, 事故发生后在其它加固方法无法奏效的情况下采用了液氮冻结获得了成功,同时也付出了较大代价, 每立方米土体消耗液氮200 L。
由此可见，人工冻结技术在城市地下工程中已经得到广泛应用。
4.冻结技术在矿山建设中的应用冻结技术在矿井建设中多用于立井的开凿, 也用于其它地下工程的不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层施工。
通常, 当地下水含盐量不大, 且地下水流速较小时，均可使用冻结法,井筒直径大小和深度基本不受限制。
立井冻结凿井是利用传统的氨循环制冷技术来完成的。
它是在井筒开挖之前, 用人工制冷的方法,将井筒周围含水地层冻结成一个封闭的不透水的帷幕——冻结壁, 用于抵抗地压、水压, 隔绝地下水与井筒之间的联系。
而后, 在其保护下进行掘砌施工。
为形成冻结壁, 首先在欲开挖井筒的周围打一定数量的冻结孔, 孔内安装冻结器。
低温盐水在冻结器中流动, 吸收其周围地层之热量, 形成冻结圆柱。
冻结圆柱逐渐扩大并连接成封闭的冻结壁, 直至达到其设计厚度和强度为止。
然后在其保护下进行掘砌施工, 以便安全穿过含水地层。
冻结法凿井主要工艺过程包括: 冷冻站安装、钻孔施工、井筒冻结和井筒掘砌四大内容。
我国煤矿于1955 年在开滦林西风井首次使用冻结法凿井, 井筒净直径5m , 冻结深度105m。
此后, 冻结法凿井技术逐渐推广到东北、华北、华东、中南地区。
我国已是世界上用冻结法凿井穿过表土层最厚的国家之一。
5.存在的问题经过老师讲解及翻阅资料，我发现人工冻结法在施工及应用过程中也不是什么都好，也存在一些问题。
以下是我认为比较重要的方面：(1)冻土模型问题。
目前在进行冻土结构受力分析时仍然沿用常规的弹性或弹塑性模型, 实际上冻土的强度与变形都是随温度而变化的, 简单进行模拟会带来一定误差。
这个问题需要专家们努力研究，尽早找到更加合理的方案。
(2)冻结孔布置问题。
目前对于冻结孔布置的依据主要是单孔冻结柱直径, 对于平行布孔模式误差不大, 对于发散型模式所带来的差异却是不可忽视的。
(3)冻结壁厚度问题。
一定温度下的冻结壁厚代表着冻土强度, 而冻土强度的确定与其模型有关,因此冻结壁厚度的确定最终要归结到冻土模型上,这也更要求对冻土模型进行深入研究。
(4)施工前期冻结引起的冻胀现象。
冻胀会对附近地下已建结构产生冻胀力作用, 轻则使结构产生变形, 重则会导致结构破坏, 此外还可能引起地面隆起, 虽然目前可以通过施工卸压孔来减小冻胀力,但是这种方法纯属经验, 且不十分有效。
影响冻胀的因素除含水量的多少外, 还与冻土压力大小、冻结速度快慢、冻结温度高低、冻土中水量补给状况等因素有关。
冻土的融沉是相对冻胀产生的, 因为冻土融化后,土中水分因自重作用渐小, 融土在围岩压力及土颗粒自重作用下, 压缩体积引起融沉。
冻胀及融沉的主要预防措施有:加强冻结壁温度、厚度监测, 及时调节冻结盐水温度和冻结时间, 并尽可能采用间隔制冷冻结措施。
在开挖断面内外, 视地层情况开挖泄压孔, 减少冻胀压力, 控制冻胀影响范围和方向。
加快盐水降温速度, 加大盐水流量, 以利加快冻土发展进度, 减少冻土的水分迁移。
(5)施工完成后冻土融化会产生融沉现象。
如果冻土体积过大会引起地面沉降, 最严重的是地面沉降可能导致地面建筑结构的开裂、地下各种相关管线变形、开裂等现象, 这是绝对不允许的, 目前通常采用后期跟踪注浆来控制融沉, 但是与控制地面隆起相似, 控制融沉方案也基本上以经验为主。
还有就是在隧道开挖过程中, 根据揭露地层情况, 在软土、黏土中预埋或预留注浆孔。
在冻结壁融化时, 视融沉发展情况, 及时跟踪压密, 注浆控制融沉。
在开挖隧道断面内布设测点, 跟踪监测地面及冻结壁的位移情况, 及时分析、处理。
(6)冻结施工过程管理问题。
就冻结方法本身来说冻结施工工艺已经十分成熟, 但是对于城市地下工程来说, 冻结法的难点主要在施工中各个环节的衔接上, 任何一个环节出现问题都可能导致整个工程的失败, 例如联络通道施工一般分为以下几个过程:加固拟建通道四周土体形成加固帷幕;打开隧道管片；分段开挖加固帷幕内土体；分段建造通道临时支护以及永久支护；通道建造完成后关闭隧道管片。
在通道建造过程中, 从打开隧道管片时起直到关闭管片, 已建隧道就一直面临可能发生的危险, 方案设计和施工管理等任何一个环节的疏忽大意都可能导致已建隧道发生灾难性的破坏, 特别是在饱和软粘土地区施工, 上海地铁4号线黄浦江底冻结法联络通道就是一个惨痛的教训。
复兴东路隧道也因为风险太大而取消了原定建造江中泵站的计划。
以上这几方面说明冻结法还有待于进一步深入研究及加强科学管理。
展望随着我国经济建设的发展, 在各类地下工程中冻结技术有着广阔的应用前景, 但它在各类地下工程中的应用还远远没有达到普及。
除了一定的社会原因如工程部门的观望态度等, 主要是理论和技术储备还很欠缺。
关于冻结技术的诸多方面的研究还远远落后于工程实践, 需要业内学者继续进行大量深入的研究, 而且在施工方面也要加强信息化的科学管理。
不过我们完全可以乐观地看待冻结技术的发展前景，可以预测在当今这个崭新的世纪里, 人工冻结法技术将在我国的地下工程建设领域中发挥更大的作用, 为我国的现代化建设做出更大的贡献。
参考文献：[1] 余占奎.人工冻结技术在上海地铁施工中的应用[J].冰川冻土, 2005(8):77-78.[2] 余占奎,黄宏伟,王如路,徐凌,李文婷. 人工冻结技术在上海地铁施工中的应用[J].冰川冻土, 2005,(4).[3] 张经双. 人工水平冻结法隧道施工理论与试验研究[D].安徽理工大学学报，2006（6).[4] 张玉娟. 人工土冻结法在天津地铁工程中的应用[D].天津大学学报, 2006.[5] 白云, 汤竞. 上海地下工程建设中的经验和教训[J].土木工程学报, 2007, 40(5).[6] 翁家杰, 陈明雄. 冻结技术在城市地下工程中的应用[J] . 煤炭科技技术, 1997, 25(7).。