冻结法在地下施工中的运用

冻结法在地下施工中的运用

【摘要】冻结法作为一种重要的辅助工法，已越来越被设计和施工单位所重视，掌握冻结法施工技术已成为城市地下工程生产发展和社会竞争的需要。本文从冻结法在城市地下工程中应用的基本技术特点和冻结方法入手，介绍了冻结法施工的原理和工艺要点，以及掌握和运用冻结法施工技术的现实途径等问题。进一步指出了冻结法在施工过程中需要注意的若干问题，以促进冻结法在城市地下工程中的应用。

【关键词】冻结法；施工技术；城市地下工程；原理；应用

0.前言

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、竖井和地下工程的开挖与衬砌施工的特殊施工技术。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。

在矿井建设、地基基础、水利工程、河底隧道、地下铁道和其它地下工程中，遇到不稳定地层或含水量丰富的裂隙岩层，只要其地下水含盐量不大，而且流速较小（小于6m/d），采用冻结法阻断地下水、固结地层，容易获得成功。

冻结法源于天然冻结，随人工制冷技术的发展，逐渐用于工程，形成了工程冻结技术。据统计，发达国家都有较早应用冻结法技术的先例。人工冻结技术在我国也已经得到了成功的应用：1955年我国首次在开滦煤矿成功地应用冻结法进行竖井施工。截止到1999年，我国煤炭系统已用冻结法建成竖井近500个，总长度超过70km，我国的水平孔冻结技术和斜井冻结技术也已经取得了很大的成功。

近些年来，随着城市地下工程的日益增多，特别是随着地下铁道建设的兴起，冻结技术已开始应用于城市地下铁道的隧道施工。在北京市、上海市、广州市的地下铁道建设过程中，已经分别采用了垂直孔冻结技术、水平孔冻结技术，并取得良好的效果。

1. 冻结法施工的原理和工艺要点

1.1 原理

采用人工冻结技术，首先需要在准备冻结的地层中钻孔铺管，安装冻结器和盐水循环系统，然后利用人工制冷手段（低温盐水，液氮或干冰）提供冷量，通过低温在冻结器中循环，带走岩土热量，使岩土中的水结冰，将天然岩土变成冻土，形成整体性好、强度高、不透水的临时固结体，达到加固和稳定地层、隔绝地下水与地下工程开挖面的联系，达到安全、无水的施工环境的目的。地层局部

【城市地下空间工程专业前景】 城市地下空间工程收入

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展的必然选择。我国的城市地下空间利用,开始于20世纪60年代的人防工程建设。随着经济发展和城市化的不断推进,目前地下空间利用已涉及:地下商业设施、地下停车场站、地下水库、仓库、地铁、地下街、地下通道、共同沟,等等。城市地下空间开发利用有利于集约化利用城市土地资源,已开始成为我国城市建设和改造的有机组成部分,并被视作城市现代化的重要标志之一。但地下空间开发具有不可逆性的特点,这就要求城市的相关规划、建设活动必须具有前瞻性和科学性。通过对地下空间的有效利用及其各种功能的整合，地下空间的建设每平方米都会创造更大的经济效益。所以，开发地下空间是非常有必要的。 目前，在我国利用地下空间较为典型的是地铁、隧道、地下商业街等地下建筑。我国的第一条地铁始建于1965年。目前，已建成地铁的城市有：北京、天津、香港、上海、广州；南京、深圳、武汉、长春、沈阳、大连、青岛、杭州、成都、西安等城市都在积极建设地铁。北京地铁已经开通了1号线、2号线、5号线、10号线一期、13号线、八通线、奥运支线和机场专线，运营线路总里程200 km，共有123座运营车站。广州地铁已建成开通四条线路,总里程116 km,运营日均客运量超100万人次。在建线路包括广州市轨道交通四号线、五号线、六号线、二/八号线延长线、三号线北延段,珠江新城旅客自动输送系统,珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线等。到xx年上海世博会举办之际，上海轨道交通运营里程将达到400 km，客流占公共交通客运总量的40%左

地铁隧道联络通道开挖冻结法施工工艺

地铁施工旁通道冻结法施工工艺 一前言 作为一种成熟的施工方法，冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达435m，冻结表土层最大厚度达375m.自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于xx、xx、xx、xx 等城市地铁工程施工中。公司在xx地铁隧道旁通道工程施工中，采用了冻结法加固的施工方法，通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料，形成本工法。 二、特点 冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的 施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点： 1、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冻结法施工技术； 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； 3、冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构； 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。 三、使用范围 冻结法适用于各类地层，主要用于煤矿井筒开挖施工。目前在地铁盾构隧道掘进施工、双线区间隧道旁通道和泵房井施工、顶管进出洞施工、地下工程堵漏抢救施工等方面也得到了广泛的应用。 四、工艺原理 冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。 五、工艺流程冻结法 六、施工操作要点施工时，应不断对每个施工工序进行管理。控制冻结孔施工、冻结管安装、冻结站安装、冻结过程检测的质量。

《冻结法施工工法》

目录 一、前言 二、特点 三、使用范围 四、工艺原理 五、工艺流程 六、施工操作要点 七、机具设备 八、质量标准 九、劳动力组织 十、安全环境保护 十一、效益分析 十二、工程实例

冻结法施工工法 一、前言 作为一种成熟的施工方法，冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达435m，冻结表土层最大厚度达375m。 自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海、北京、深圳、南京等城市地铁工程施工中。中铁四局集团在上海地铁M8线Ⅲ标段黄兴路站～延吉中路站区间隧道旁通道工程施工中,采用了冻结法加固的施工方法,通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料,形成本工法。 二、特点 冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点： 1、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冻结法施工技术； 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； 3、冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构； 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。 三、使用范围 冻结法适用于各类地层，主要用于煤矿井筒开挖施工。目前在地铁盾构隧道掘进施工、双线区间隧道旁通道和泵房井施工、顶管进出洞施工、地下工程堵漏抢救施工等方面也得到了广泛的应用。 四、工艺原理 冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。

冻结法施工技术

特殊凿井 绪论 一、特殊凿井分类 特殊施工是相对于普通施工技术而言，可定义为：在松散不稳定含水地层，或在涌水量很大的稳定裂隙岩层中，采用围岩加固、堵水、超前支护或采用大型钻井机械施工的技术，这种技术主要有：冻结法、注浆法、钻井法、沉井法、混凝土帷幕法等表土施工技术。 深表土——冻结法、沉井法、钻井法、注浆法。 特殊凿井施工技术按其实质和特点可分为三类： 1、超前支护类 在地下工程挖掘之前，采用超前支护以隔绝或减少流砂和地下水的涌入，然后在超前支护的保护下掘进，属于此类者有：沉井法、混凝土帷幕法。 2、围岩加固类 在地下工程开凿之前，采用措施暂时，永久地加固围岩，改善围岩的稳定条件，而后进行掘砌作业，如冻结法、注浆法等。 3、机械破岩类 应用大型机械直接破岩、出矸，使卸掘砌作业机械化图钻井法等。 二、岩特殊凿井的历史 53年新汶孙村矿注浆井首次采用深井法。 55年新汶张庄矿首次在井筒进行工作面预注浆 55年开滦矿物局林西矿采用冻结法（波兰设计与施工） 56年开滦矿物局唐家矿采用冻结法（苏联指导，自己设计施工） 58年峰峰矿物局薛村矿主井采用地面预注浆 69年淮北矿物局朔利村南风井采用钻井法 74年鹤岗矿物局兴安矿南风井采用混凝土帷幕法 目前： ①沉井法（沉箱法）于90年代在煤矿使用，软表土地基中土建工程用的很多。沉深192m——曲阜单家村主副井，上海基础公司沉井。 ②帷混凝土帷幕法84年施工新汶鄂庄注浆井是使用，单深57m，主要用于地下挡土墙，水电部的应用较多， ③钻井法主要在西淮地区，φ9m，单深513m， ④冻结法，目前龙崮主副风井三个井筒采用，副井冻结深度650m，巨野煤田郭屯冻结达到702m；国投新集口孜东主井冻深737m，万福主井894m，万福副风井840mm。 ⑤注浆法遍及各矿区主井，平巷，硐室均在采用。 主要内容：冻结法、注浆法、钻井法、沉井法、混凝土帷幕法看录像。 第一章：冻结法施工 冻结法应用较多，尤其对深层表土的矿区，目前冻结法施工逐渐有城市的地铁发展，这里我们以矿区为例介绍。 §1、概述 冻结法凿井既是在井筒开挖之前，用人工制冷的方法，将井筒周围的岩层冻结形成封闭的圆筒——冻结壁，以抵抗地压，隔绝地下水与井筒的联系，然后在其保护下，进

冻结法联络通道施工工法

7、冻结法联络通道施工工法 7.1 施工顺序 在第一台盾构机掘进贯通后立即开始联络通道施工，采用冻结法进行地层加固，然后采用矿山法在区间隧道内直接进行联络通道的开挖、初期支护、防水和衬砌施工。 由于盾构隧道内施工空间狭小，机械设备运输、转场困难，选择从最先贯通的隧道内向另外一侧隧道侧施工。 由于冻结加固和后续结构施工工序之间工艺要求衔接紧密，合理的安排各个联络通道的开工时间，是实现联络通道安全、快速施工的关键。 7.2施工流程 ①施工准备→②冻结孔施工和冻结管路安装→③积极冷冻，隧道管片加固保暖→④水平钻孔检验冻结效果→⑤打开钢管片→⑥联络通道开挖并实施临时支护，全过程维护冷冻→⑦防水层施工联络通道内衬结构施工→⑧冻结孔封孔、地层跟踪注浆、撤离。 7.3冻结加固方案施工 7.3.1 冻结帷幕 7.3.2 冻结孔布置及制冷 （1）冻结孔的布置 冻结孔开孔间距：冻结孔取0.8～1.0m。冻结孔偏斜控制，原则上不允许内偏，为减少冻土挖掘量，应控制终孔径向外的偏角在0.5～1.0°范围。终孔间距最大控制在1.4m之内。根据施工工艺确定，冻结管选用φ89×8mm低碳钢无缝钢管。 联络通道冻结施工冻结孔布置形式及数量见表。 联络通道冻结施工冻结孔布置形式及数量一栏表 （2）制冷

①冻结参数确定 设计盐水温度为-28℃～-30℃。 冻结壁厚度：3.0m。 冻结孔单孔流量不小于4m3/h。 冻结孔终孔间距Lmax≤1400mm，冻结帷幕交圈时间为35天，达到设计厚度时间为45天。积极冻结时间为50天，维护冻结时间为60天。为保证缩短冻结时间，保证整体冻结效果，在另一侧盾构隧道的联络通道冻结相应位置处在管片内部设置保温层。 测温孔和泄压孔分别为8个和4个，具体位置视现场情况而定。测温孔一般定在终孔间距较大的位置。 ②需冷量和冷冻机选型 冻结需冷量计算：Q=1.2·π·d·H·K 式中:H—冻结总长度； d—冻结管直径：φ89×8mm； K—冻结管散热系数：1.2； 将上述参数代入公式得： Q=1.2·π·d·H·K =61989Kcal/h 选用YSLGF300型螺杆机组2台套，设计工况制冷量为87500 Kcal/h，电机功率95KW。 ③冻结系统辅助设备 盐水循环泵选用200S42A型2台，流量200m3/h。 冷却水循环选用IS125-100～250J型2台，流量200m3/h，电机功率30KW。 冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15m3/h。 ④管路选择 （1）冻结管选用Φ89×8mm，20#低碳钢无缝钢管，丝扣连接，单根长度1m 或1.5m。 （2）测温孔管选用Φ40×4mm，20#低碳钢无缝钢管。 （3）供液管选用Φ48×3mm钢管，采用焊接连接。 （4）盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。 （5）冷却水管选用Φ133×4.5mm无缝钢管。

地下工程冻结法施工工程实例

126 实例8：用于隧道支护中的地层冷冻法（隧道译丛1985-5） 1．以往的应用 在冻结的地层中开挖洞室，采用任何一种方法，有时总会遇到意外的困难。而爆破法或许是一种有效的方法。与岩石比较，当然冻结的材料不如其坚硬，但对于起爆点来说不存在裂化。冻结的地层是致密和不透水的。 用人工法来冻结地层使地层更加坚固和密实，这一概念是在大约一百年以前产生的。德国人首先采用在通过含水土层的矿山竖井施工中。 在瑞士第一次考虑采用这种方法要追溯到1908年对勒奇堡铁路隧道的病害处理。当时松散地层伴随高压水意外地坍塌，水和碎石涌入开挖的坑道，大约充填了1km ，淹没了25个人(图1)。 为了定出沿隧道轴向劣质土体的长度，用一台德国冷冻压缩机从地表打下两个勘探孔，一直打下220米深，超过隧道底部，发现底下没有岩石，即确定出隧道的位置后，沿轴向必须要通过350米极坏地层。若用冷冻压缩机从地表通过钻孔来冻结地层或许能够开挖，然而当时这样一种装置的造价超过一般通用的设备，造价昂贵。因此，决定改变隧道方向，来一个大的拐弯，使隧道轴线不脱离密实的岩层。这样就使隧道延长了约800米，但允许用常规的爆破法继续开挖。 在瑞士第一次真正使用冷冻法是1968年在翁格林(Hongrin ）属于水工用途的一个过水隧洞。当时证明，在不得已的情况下冷冻法是最后一种可采用的手段。由于隧洞完全位于岩层之中，又加上高压水的作用，使隧洞堵塞停工达两年。在试用其它方法处理以后，在这种情况下求助于冷冻法。 围绕奥尔滕(Olten)铁路系统改建工程中，有一浅埋的博尔纳(Born)隧道已经施工。部分位于粘土层斜坡上，由于覆盖层相当薄，冷冻是靠从地表垂直打下或多或少的管子来实现的。 2．米尔黑布克隧道 最近的一个工程实例是在苏黎士市区的米尔黑布克(Milchbuck)公路隧道。对于这个例子我们将比较详细地加以讨论，不仅阐述这—施工方法的特性，还要对如何解决与市区的正确位置有关的问题进行讨论。 米尔黑布克隧道在苏黎士市高速公路网内，是一条重要线路。它从利马(Limmat)山谷通向米尔黑布克山，位于2.7％的坡道上(图3)，其中有1300米长的一段是用常规明挖法施工的。上部位于泥灰岩和砂岩地层，不需赘述，剩下350米的一段通过冰积层，而更不利的

城市地下空间工程专业简介与就业前景分析

城市地下空间工程专业简介与就业前景分析 江学良 地下工程教研室 一、开设城市地下空间工程专业的主要理由 1、我国城市地下空间工程具有巨大的发展前景。 近二十年来,我国城市以前所未有的速度发展加快,规模不断扩大,人口急剧膨胀,不同程度地出现了建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞,基础设施落后、生态失衡、环境恶化等问题,成为现代城市可持续发展的障碍。开发城市地下空间是解决这些问题,实现城市可持续发展的有效途径,是城市发展的重要方向。国外发达国家的城市建设经验充分证明了这点,联合国自然资源委员会也于1981年5月正式把地下空间确定为重要的自然资源。 2.城市地下空间工程专业具有学科体系的独特性和完整性。 在大土木工程专业中可设置城市地下空间工程专业方向。但是，城市地下空间工程专业既有自身特定的内涵,又是多个学科的结合点,具有交叉性、边缘性的特征。传统的土木工程专业,主要注重地面建筑、桥梁、交通、岩土等工程,没有真正以城市地下空间利用为主轴的系统的专业建制。城市地下空间工程专业涉及到城市规划、地下建筑学、地下结构、工程地质、水文地质和地下水力学、岩土力学、环境科学、地下通风以及其它相关的市政工程如城市交通等多领域、多学科。因此,在高等学校设置城市地下空间工程本科专业,培养城市地下空间开发和利用的新型人材,是适应我国城市现代化发展对人才要求,尽快提升我国城市地下空间开发和利用的水平,使我国城市发展走上健康和繁荣的必由之路。 3.我院已积累了土木工程、工程力学和城市规划等专业丰富的教学经验，为城市地下空间工程专业的教学提供了良好的基础。 我院在土木工程专业中，开设了有关力学、土力学以及地下工程的专业课程组，并且在城市规划专业中开设了有关地下工程规划方面的课程等，积累了土木工程、工程力学和城市规划等专业丰富的教学经验。我院从2010年开始在土木工程专业开设了城市地下空间工程方向，至今年6月份已有两届毕业生，为城市地下空间工程专业的教学提供了良好的基础。 4.城市地下空间工程建设急需大量的专业技术人才。 现有的城市规划、土木工程以及工程设计和管理人员没有受过城市地下空间工程建设的全面和系统的教育,缺乏对城市地下空间利用的认识和从事城市地下空间工程建设的系统知识,因此,在城市规划、工程设计和管理上,不能很好体现地下空间利用对城市现代化的重要性,不能很好地利用城市地下空间资源来建设现代化城市。因此,城市现代化建设急需大量受过城市地下空间工程专业知识系统教育的人材。随着我国第三波地铁建设高潮的到来，首先拉动的就是地下工程技术人才的需求。 二、城市地下空间工程专业的办学条件

冻结法施工工艺

冻结法施工工艺 地铁施工旁通道冻结法施工工艺冻结法施工工法一、前言作为一种成熟的施工方法，冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达435m，冻结表土层最大厚度达375m.自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海、北京、深圳、南京等城市地铁工程施工中。公司在上海地铁隧道旁通道工程施工中，采用了冻结法加固的施工方法，通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料，形成本工法。 二、特点冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点： 1、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冻结法施工技术； 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； 3、冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构； 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。 三、使用范围冻结法适用于各类地层，主要用于煤矿井筒开挖施工。目前在地铁盾构隧道掘进施工、双线区间隧道旁通道和泵房井施工、顶管进出洞施工、地下工程堵漏抢救施工等方面也得到了广泛的应用。 四、工艺原理冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。 五、工艺流程冻结法 六、施工操作要点施工时，应不断对每个施工工序进行管理。控制冻结孔施工、冻结管安装、冻结站安装、冻结过程检测的质量。 1、冻结孔施工 1.1开孔间距误差控制在±20mm内。在打钻设备就位前，用仪器精确确定开孔孔位，以提高定位精度。 1.2准确丈量钻杆尺寸，控制钻进深度。 1.3按要求钻进、用灯光测斜，偏斜过大则进行纠偏。钻进3m时，测斜一次，如果偏斜不符合设计要求，立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设计规定，则进行补孔。 2、冻结管试漏与安装 2.1选择φ63×4mm无缝钢管，在断管中下套管，恢复盐水循环。 2.2冻结管（含测温管）采用丝扣联接加焊接。管子端部采用底盖板和底锥密封。冻结管安装完，进行水压试漏，初压力0.8MPa，经30分钟观察，降压≤0．05MPa，再延长15分钟压力不降为合格，否就近重新钻孔下管。 2.3冷冻站安装完成后要按《矿山井巷工程施工及验收规范》要求进行试漏和抽真空，确保安装质量符合设计要求。 3、冻结系统安装与调试 3.1按1.5倍制冷系数选配制冷设备。 3.2为确保冻结施工顺利进行，冷冻站安装足够的备用制冷机组。冷冻站运转期间，要有两套的配件，备用设备完好，确保冷冻机运转正常，提高制冷效率。 3.3管路用法兰连接，在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，每根冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。 3.4冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温，盐水箱和盐水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。

城市地下空间工程概念发展前景

地下工程导论报告 姓名：马敏超学号：*** 19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，而21世纪应该是地下洞室开发利用的世纪。 在当今工业经济与知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪，特别是随着城市的快速发展，资源的过渡开发，必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题，因此人们不得不向地下要生存空间，以缓解土地资源紧张而带来的压力。 面临着人口、粮食、资源和环境的四大挑战，这决非是危言耸听、杞人忧天。它如晨钟暮鼓，告诫人们必须从现在开始认真研究对策 “可持续发展”被作为国策提出来了，摆在每个学科、每个产业的面前，土木工程界也应顺潮流而检讨自己。大量的土建工程拔地而起，每天都看到大片良田被钢筋混凝土所取代，并且无法再生，居住、交通、环境的矛盾日益突出。把地面活土多留点给农业和环境，使地下空间成为人类在地球上安全舒适的第二个空间，是土木建筑工作者的紧迫课题。国际上已提出把“廿一世纪作为人类开发利用地下空间的年代”，日本提出要利用地下空间，把国土扩大数倍。中国也开始重视地下空间利用的立法工作，各地区已开始进行地下空间的开发规划。但由于技术立法不够，在这方面出了不少问题，花费了许多不该花的工程费。 交通拥堵已经成为城市致命的瓶颈，人们在拥堵中等待、愤怒、绝望，也开始因为渴望速度而寻找方向。当一个名字叫地铁的尤物可以让交通烦恼消却、速度诱惑满足时，几乎所有的中国城市都爱上了她，开始了轰轰烈烈的地铁建设之旅。地铁的另类空间激发着人们的国际化大都会想象力和商业想象力，地铁天文数字般的投资令城市人痛并快乐着，地铁承载着所有都市人内心的柔软和抒情，令那些对城市失望的人可能重新爱上城市。 1、概述 城市地下工程师从事研究和建造城市各种地下工程规划、勘察、施工和维护的一门应用科学与工程技术，是土木工程的分支。 城市地下工程包括交通运输方面的地下铁道、公路隧道、地下停车场及各种穿越障碍的地下通道；工业与民用方面的各种地下制作车间、电站、各种车房及商店；人防市政地下工程，以及文化、体育、娱乐、与生活等方面的联合体育建筑等。 城市地下工程是伴随着人类社会发展需要而逐渐发展起来的，它所建造的工程设施应反映出各个不同年代社会经济、文化、科学技术发展的面貌与水平。

冻结法加固在盾构隧道施工中应用讲解

冻结法加固应用于盾构隧道施工 浙江大成建设集团有限公司章履远 由于搅拌桩、注浆、高压旋喷等土体加固方法存在土体加固不均，可能存在局部薄弱带而不能封堵具有压力的地下水。而采用冻结土形成的冻结帷幕，其冻土墙均匀性好、强度高（大于3MPa）。尤其是冻结体与井壁能做到无缝对接，可保证滴水不漏。因此，大直径的泥水平衡盾构大多采用冻结法加固技术。大直径泥水平衡盾构使用最多的是日本，其进出洞土体加固大多采用冻结法。 1995年，上海延安东路南线隧道，11.22m泥水盾构，当时始发井采用水泥土搅拌桩加固，盾构出洞始发，因覆土浅产生冒浆而不能建立泥水平衡，影响了3个月工期后，最后改用冻洁法加固土体取得成功（国内第一次）。从2001年以来，上海的泥水平衡越江隧道，如大连路隧道、复兴东路隧道、翔殷路隧道、上中路隧道等都采用了冻结法加固取得成功。因此，掌握冻结法施工技术对隧道工作者来说，也是必不可少的工作。 然而，冻结法施工最大缺点是施工成本高，冻融隆沉大，应该懂得采取相应技术措施。下面就来谈一谈冻结法的施工和用冻结法施工的成功案例。 一、冻结法施工技术 1、概况：

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，从而增加岩土的强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁保护下进行隧道、竖井、地下联络通道和其他地下工程的开挖与施工的一种特殊施工技术。其实质是人工制冷技术临时性改变岩土的状态以固结地层。 冻结法施工技术在矿井建设、地基基础工程、水利工程、河底隧道、地下铁道和其他地下工程中，当遇到不稳定地层或含水量丰富地层、裂隙岩层等，只要是地下水含盐量不大，且流速慢（6m/d）都可以采用冻结法固结地层，完成地下工程施工。 英国人和德国人早在1862年、1883年利用冻结技术完成建筑基础、煤矿深井施工。1886年、1906年瑞典和法国用冻结法施工人行隧道，穿越河底地铁工程。前苏联、日本也在20世纪70年代用冻结法施工地铁隧道，排水管等。据不完全统计已有数百项工程用冻结法来完成工程施工。 我国从1955年～1999年在煤炭系统，利用冻结技术，建设煤矿竖井近500个，总长达70Km，最大冻结深度达435m。随着冻结技术不断发展，水平冻结、斜井冻结也取得成功。近年来，随着地下工程日益增多，特别是地下铁道建设兴起，冻结技术开始应用于城市地铁工程的隧道施工。北京、上海、广州已分别采用了垂直冻结、水平冻结技术完成了多

冻结法施工组织设计概论

施工组织设计目录 第一章概况 一、工程概况 二、工程内容及工程技术特征 三、井筒地质及水文地质 第二章施工准备 一、技术准备 二、施工队伍准备 三、施工现场准备 四、施工技术装备与材料供应安排 第三章施工方案的选择 一、冻结表土及风化基岩段施工方案 二、冻结基岩段施工方案 三、与井筒相连接的相关工程施工方案 第四章施工工艺 一、采用“四新”加快施工速度 二、利用永久井塔凿井施工 三、试挖及临时锁口施工 四、井筒冻结表土及风化基岩段施工 五、井筒冻结基岩段及基岩段施工 （一）冻结基岩段外壁及基岩段施工 （二）内壁浇筑 （三）内外井壁夹层注浆 六、与井筒连接处相关工程施工 七、关键部位施工技术及处理特殊地质变化技术措施

（一）基岩段防治水措施 （二）井筒通过不稳定岩层及断层破碎带的施工 （三）井筒揭煤施工 八、突发事件应急措施 第五章施工辅助系统 一、提升系统 二、井筒悬吊设施 三、井口及地面辅助设施 第六章井筒施工凿井设施选型计算 一、提升设备的选型 二、悬吊设备的选型 第七章施工组织与管理 一、施工组织管理机构 二、施工管理 第八章施工进度计划与进度控制 一、工期安排 二、工期保证措施 第九章施工技术安全措施、灾害预防和安全保证体系 一、安全工作目标 二、安全管理体系 三、安全管理措施 四、施工安全技术措施 五、灾害预防 六、本工程需编制的分项和专项措施 第十章工程质量检测管理措施和质量保证体系 一、施工质量保证措施 二、质量保证体系

第十一章文明施工及环境、职业健康保证措施 一、文明施工及环境保护措施 二、文物保护措施 三、职业健康保护措施 第十二章冬雨季施工措施及地下管线等保护加固措施 一、冬雨季施工措施 二、地下管线及其它地上地下设施保护加固措施

城市地下空间工程在我国的现状及发展

城市地下空间工程在我国的现状及发展

城市地下空间工程在我国的现状及发展 刘逸凡 (交通工程1402班)201411010211 摘要：随着社会的发展，城市的集约化程度不断提高，传统的单一功能的单体公共建筑已不能完全适应日益丰富和变化的城市生活，城市建筑正逐渐向多功能和综合化发展。例如在同一栋高层建筑中，可以在不同层面上和地下室中分别布置商业、文娱、办公、居住以及停车等功能区，这些建筑将城市的一部分交通功能和市政公用设施与商业等建筑功能综合在一起，往往随着城市的立体化再开发而伴生于城市地下空间中，故可以称为地下城市综合体。 关键词：城市地下空间工程地下工程地下隧

and the basement. These buildings will be urban part of traffic function and municipal public facilities and commercial building function together, often with three-dimensional urban redevelopment and companion was born in urban underground space. So it can be called the underground urban complex. Key word:Urban Underground Space Engineering Underground Engineering Tunnel 地下公共建筑在20世纪50年代开始出现，并随着时间的发展，类型不断扩展，逐渐形成一定规模，进入21世纪以来，作为城市功能和城市环境改善角度来考虑的地下公共建筑日渐受到重视。地下公共建筑在功能、空间以及设备等方面与地面上的同类型建筑并无原则上的区别，但从节约城市用地、保留开敞空间、改善城市景观等方面来看，地下公共建筑有着明显的优势，这成为其大力发展的主要原因。 改革开发以来，我国国民经济进入持续、稳定、高速发展的新时期。高速的经济发展促使城市化进程加快。1995年，我国城市数量已超过660座，城市人口已占全国人口总数的28.77％，2000年，全国城市数超过800座，城镇人口占全国人口总数的30％左右。短时间内城市数量和城市规模的急剧增大，势必使与不协调的城市化相伴而生的“城市综合症”也越来越严重：城市人口超饱和，交通拥挤、堵塞，建筑空间拥挤，绿化面积减小，城市污染加剧、环境质量下降，城市抗灾自救能力降低等等。城市化的高

冻结施工方案设计

冻结施工方案设计 3、冻结施工关键技术 3.1 水平冻结孔施工技术 〔1〕采用二次开孔工艺，以防钻透地下连续墙时大量出泥出水。一次开孔采用金刚石取心钻在地下连续墙上钻进300mm深左右，不钻透连续墙。一次开孔钻进完毕，下入孔口管并安装阀门，接着进行二次开孔钻进，直至钻透连续墙。连续墙钻透后，立即退出开孔钻头，关闭阀门。 〔2〕用夯管法下冻结管，夯管和钻进时安装类似轴封的孔口止水装置。对于需要穿透对侧地下连续墙的冻结孔，那么先用夯管法下套管〔套管下至对侧连续墙墙面〕，然后用钻机在套管中钻透对侧连续墙，再用夯管法下入冻结管。钻进对侧地下连续墙时，钻头部位安装逆止阀和岩心管。 〔3〕下完冻结管后，对冻结管与孔口管及套管间的间隙和孔口附近地层进行注浆充填。 〔4〕下泄压管〔滤水管〕时，在泄压管内装满三合土，以防夯进泄压管时出水，影响施工。 〔5〕确保冻结孔定位准确。冻结管夯进时，预设朝隧道外结构面法向的外偏角为0 .5～1°，以防冻结孔太靠近开挖面，影响冻结壁有效厚度。 3.2 地层冻胀和融沉控制技术 〔1〕在冻结壁内未冻土中设泄压孔，通过放水、排泥来减小冻结壁内的水土压力和消散作用在地铁一号线上体馆站底板上的冻结附加力。泄压孔采用Φ140mm以上的钻孔。泄压孔滤管不包纱网，以便在冻胀引起地层压缩时，可从泄压孔泄水或排除部分土体。施中可根据车站结构及地层变形监测结果和泄压孔中的水压变化情况进行泄压。 〔2〕在地铁一号线上体馆站底板附近增设冻结孔和加热孔各1个，加热孔兼作测温孔。根据工程监测结果，合理调整冻结孔的供冷量。在特殊情况下，还可通过在加热孔中循环热水来迅速提高冻结壁温度，使冻结壁软化，从而减小冻胀力。在采取上述措施的同时，还注意控制好上体馆站底板附近冻结孔的盐水流量，使车站底板下边的温度处在-5～-10℃之间，实现了在保证冻土强度的情况下，尽量减小车站底板温度应力的目的。 〔3〕合理安排冻结顺序，减小冻胀引起的地层变形。根据不同位置冻结壁受力分布情

城市地下空间工程期末考试试卷

城市地下空间工程期末考试试卷 一、填空题 1、城市地下空间的形态要素包括“点”“线”“面”“体”。 2、重点地区地下公共空间功能选择应考虑：功能的适用性、功能的互补性、功能的（协调性）； 3、城市地下空间评估指标包括工程地质条件适宜性、水文地质条件适宜性、区位对地下空间利用的有利程度和竖向深 度对地下空间利用的有利程度。 4、储库按用途与专业可分为国家储备库、城市民用库、运输专用库等； 5、城市地下空间需求预测的方法有生态城市要求的预测方法和专家调查法预测方法。 6、地下停车场系统的整体布局形态包括：网状布局、辐射状布局、环状布局和“脊状”布局。 7、公用汽车库的服务半径不宜超过500m，专有车库服务半径不宜超过300m； 8、管道地下物流系统的运输方式包括气力输送管道、浆体输送管道、舱体运输管道。 9、城市地下空间灾害的类型包括火灾灾害、爆炸灾害、地震灾害、洪水灾害、空气污染灾害、工程灾害。 10、城市地下空间灾害的特点包括封闭性、隔离性、难控性、扩散性。 11、城市地下空间建设消除人的心理、生理途径有入口部规划设计、地下建筑心理空间的创造、室内色彩、通风、自然 景观。 12、地下道路步行系统布局模式有双棋盘格局和单棋盘格局。 13、城市市政公共设施包括内容为供水（水源开采）、能源（供电、供热、燃气）、通讯、废弃物排除与处理。 14、步行系统按功能分类包括地上步行系统、地面步行系统、地下步行系统。 15、地下静态交通设施分类：地下公用停车库、地下配建停车库。 二、名词解释 1、地下空间：是指地球表面以下的岩层或土层中由天然形成或人工开发形成的空间。 2、城市理论容量：是指一个城市在某一时期对人口和人类活动以及与人类活动有关的各类设施（建筑物、道路等城市 设施）的容纳能力。 3、地下物流系统：使用两用卡车、自动导向车等作为运输承载工具，通过大直径地下管道、隧道等运输通路，对固体 货物实行输送的一种全新概念的运输和供应系统。 4、地下储库：是指修建在地下的储物建筑物，作为短期或长期存放生活资料与生产资料用，也称为地下仓库。 5、线网负荷强度γ：是指快速轨道线每日每公里平均承担的客运量，它是反映快速轨道线网运营能力和经济效益的一 个重要指标；单位是人次/（公里·日）。 三、简答题 【1】地下物流系统的组成部分？ （1） 【2】地下空间资源的深度范围（竖向分层）划分？ （1）浅层，地表至地下10米，开敞空间和低层建筑基础影响深度。 （2）次浅层，地下10-30米，中层建筑基础影响深度。 （3）次深层，地下30-50米，特殊地块和高层建筑基础影响深度。 （4）深层，地下50-100米。 【3】重点地区的划定应遵循的原则？ （1）城市公共活动聚集点及公共建筑开发强度高和建设量大的地区。 （2）具有人群密集、流动性强的特征地区，如大型交通枢纽地区； （3）城市近期建设的重点地区和城市综合体建设区域。 【4】地下综合管廊（沟）的分类与组成？

岩土特殊施工复习资料

《岩土特殊施工》复习总结 第一章冻结法主要内容 1、冻结法的定义、实质； 答：⑴定义：利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，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井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技术。 ⑵实质：利用人工制冷临时改变岩土性质以固结土层。 2、冻结法凿井原理； 答：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帷幕——冻结壁，用以抵抗地压、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。 2.冻结法的特点和适用条件 优点：绝对不透水；冻土墙的形状、尺寸和强度在一定范围内可调；形状、尺寸和深度基本不受限制；适应复杂的地质和水文地质条件；经济合理；污染性小；灵活性好。 缺点：冻胀和融沉；对土体加固为临时性质，不能长期起作用。 适用条件：通常，当地下水含盐量不大，且地下水流速较小时，均可采用冻结法。 3.冻结压力、结冰潜热、制冷工质概念 冻结压力：因介质冻结、体积膨胀而作用于井帮或井壁上的压力。 结冰潜热：指在温度保持不变的情况下,单位质量的物质从液态转变到固态时所释放出的热量。 制冷工质：也叫制冷剂，在制冷机系统中起循环变化的物质，用于实现制冷的目的。如：氨，氟里昂、溴化锂 5.冻结法的三大循环系统、各系统的功能；一级压缩制冷（氨循环）原理组成图及各过程氨的变化情况。 三大循环系统：氨循环、冷却水循环、盐水循环 氨循环：在制冷过程中起主导作用。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液氨在蒸发器中气化吸收周围盐水的热量； 冷却水循环：在制冷过程中的作用是将压缩机排出的过热蒸汽冷却成液态氨，以便进入蒸发器中重新蒸发。 盐水循环：在制冷过程中起着冷量（或热量）传递作用。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；

城市地下空间工程

各种类型地下结构施工技术 1.明挖法 明挖法指从地面向下开挖，并在预建地下工程结构的位置进行结构的修建，然后在地下工程上部回填土及恢复路面的施工方法。或者从地面向下开挖，用大号型钢架于两侧钢桩或连续墙上，以维持原来路面的交通运行，这种施工方法也称为盖挖法。 优点：施工简单、快速、经济 缺点：对土质的要求高，阻断交通是时间较长，躁动与震动对环境影响较大等 此外明挖法根据施工特点可分为明挖顺作法和盖挖法等，盖挖法又分为盖挖顺作法、盖瓦逆作法，逆作法又分全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分层逆作法。 2.暗挖法 暗挖法指在特定条件下，不开挖地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工方法，他适用于不宜明挖施工的含水量较小的各种地层，尤其是对城市城区地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对地沉陷要求严格的情况下的地下结构的工程更为适用。 特点：①受工程地质和水文地质条件的影响较大②工作条件差、工作面少而狭窄、工作环境差③暗挖法对地面影响较小，但埋置较浅时可能导致地面沉陷④有大量废土、碎石需要妥善处理 暗挖法主要包括：钻爆法、盾构法、掘进机法（TMB法）、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。 2.1盾构法 盾构法（Shield Method）是暗挖法施工中的一种全机械化施工方 法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩 防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开 挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制 混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。 优点： 1、安全开挖和衬砌，掘进速度快； 2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施

浅谈冻结法施工方法

浅谈冻结法施工方法 介绍了冻结发法施工的原理，使用的范围，及其工艺原理流程等。 标签：冻结法艺流程冻结施工工程监测 0引言 冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工。自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于城市地铁工程施工中。工程施工中，采用了冻结法加固的施工方法，通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料，浅谈本施工法。 1人工冻结法施工的基本原理 利用土体冻结后其强度、稳定性以及隔水能力大大优于天然土的性质。在岩土工程开挖之前，在开挖的工程周围，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，形成一个封闭的冻土结构，隔绝地下水的联系，同时抗抵周围岩土的压力，确保工程开挖的安全。 2特点 冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点： 2.1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，对于含水量大干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冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，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。 3工艺原理 冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。

井筒冻结法施工工艺和风险分析

井筒冻结法施工工艺和风险分析 【摘要】冻结法具有适应性强、支护结构灵活、隔水性好等特点，在深厚表土层中井筒施工主要采用冻结法。本文介绍冻结法的施工工艺进行介绍，为深厚表土层冻结施工提供经验。 【关键词】井筒冻结设计；冻结施工；冻结原理 【Abstract 】Freezing method has strong adaptability and flexible support structure ，impermeable and good features，in deep alluvium Shaft Construction mainly freezing method. This article describes the method to freeze the construction process will be introduced to freeze the construction of deep topsoil provide experience. 【Key words 】Freeze wellbore design；Freeze construction；Freeze principle 1.引言由于我国地层条件比较复杂，在华东、华北、西北地区井筒建设无法采用普通凿井法凿井，需要采用冻结法、沉降法和盾构法等特殊凿井技术进行建设。当建设井筒地层为不稳定厚表土层时，采用的施工方法主要以冻结法为主。并且煤矿向深部开采延伸，其井筒往往要穿过特殊地层，如过含水丰富或碎破的基岩，都要采用冻结法施工。因此，冻结法施工是广泛采用行之有效的技

术方法之一。 2.冻结原理在地下工程施工之前，采用人工技术制冷，将地下工程周围的含水或者含有松散碎石岩层冻结，形成冻土结构物 一一冻结壁，用来承受来自地层中压力和隔绝砂子和地下水涌入，然后在形成冻土结构中进行开挖、支护的特殊施工方法称为人工冻结法(简称冻结法) 。 3.冻结设计在深厚表土层采用冻结法建设井筒，冻结壁设计是关键问题之一。冻结壁设计的优劣直接关系到整个井筒施工能否安全顺利进行。冻结壁设计包括盐水温度、冻结深度、冻结壁厚度、冻结圈径等内容。设计和施工人员总结经验发现，冻结壁设计首先考虑冻结壁强度条件，其次要考虑地层、施工工艺等对冻结壁形成的影响，从而来设计冻结壁初始厚度。之后再用冻土平均温度检验其厚度是否满足要求，用冻结粘土的强度校核冻结壁厚，最终确定冻结壁厚度。以下为冻结壁厚度确定计算过程： 3.1初始设计冻结壁厚度。以最深部的砂层深度，采用公式 p=O.OI27H ( MPa)计算地压，运用多姆克公式来计算冻结壁初始厚度：E=R( 0.29Pmax/ 8 +2.3P2min/ 8 )，式中：P 地压；D 最大地压壁厚；E 井筒掘进半径；R 井筒掘进半径； 8冻土允许抗压强度。 3.2计算冻土平均温度。初始冻结壁厚度确定后，根据盐水、井帮预计温度及钻孔间距离等参数计算得出的冻结壁温度，判断其是否高于设计冻土平均温度，若大于则要增加冻结壁厚度或降低盐