太原市地铁施工用上“冷冻法”

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每个人都熟悉家里冰箱的制冷。然而，你听说过用冰箱的原理把土壤冻成“冰块”，然后在冻土上打洞吗？这种“冻结法”技术首次应用于我市地铁二号线一期工程联络通道的施工中。这种新技术既能保证施工安全，又能避免传统降水施工造成的地下水浪费，避免涌水涌砂的风险，减少施工过程中的扬尘。昨天，记者来到中铁十七局太原地铁二号线02标段项目部，感受这项新技术的神奇。

这个沟通渠道很有用

中铁十七局太原地铁二号线02段连续穿越两个盾构区间，正在修建两条联络通道。正是这两个沟通渠道采用了这种新的“冷冻法”。

沟通渠道是什么？该标段的项目秘书侯德彪表示，根据消防要求，地铁隧道长度每超过600米，就要建立一条通信通道。02标段有两个盾构区间，即华章街-通达街和通达街-康宁街。隧道长度在1千米至1.2千米之间，因此每段都有一条连接通道，位于两条盾构隧道的中点。

他说，沟通渠道的主要功能是横向逃生通道。当隧道有起火或坍塌的危险时，乘客可以通过通讯通道逃生，并疏散到隔壁隧道。

此外，长度超过600米的隧道一般将设计成两端高、中间低的“V”形，而不是大家想象的直线。本设计主要基于绿色节能运行的理念。地铁列车通过重力从出口加速下坡，从入口减速上坡。V形坡地铁隧道内的明水将汇集在隧道中部的最低点，需要用水泵抽排。为了节约工程成本，通信通道和废水泵房一般都建在一起，以便于抽水和排水。

冻土变成“冰块”

该标段工程总工程师唐表示，目前常用的联络通道施工方法有管棚法、水泥土垂直加固法和水平冻结加固法，前两种方法主要适用于无水地层或自稳性好的地层。太原地层的富水特征相当于冻结法的化弊为利。

何说，这种冻结法在南方城市得到了广泛的应用，主要是因为它具有以下优点:冻结法施工的冻土帷幕强度高，土体强度可达8mpa以上，抗倒塌能力强。它具有施工安全性高、抗渗性好的优点，特别适用于水资源丰富、稳定性差的太原市。此外，冻结法不占用地面，可在单侧隧道内施工，占用空间小，布置灵活。避免道路封闭和地面建筑拆除，减少环境污染，不影响城市的正常生活和生产活动。

另外，该技术用于施工时，仅在短时间内改变地层温度，不改变地层化学成分，对地层无污染，特别是不污染易扩散的地下水，是一种环保的施工方法。

据唐介绍，通达街至康宁街段地下水丰富，多为细淤泥质土。从华章街到通达街，地下也富含水，多为粉砂和粉土。上述土质意味着土壤颗粒小，施工过程中容易产生流沙。基于以上综合考虑，项目部在这两个区间的联络通道施工中采用了“冻结法”。简而言之，人工制冷技术被用来冻结地层中的水，也就是说，土壤被冻结成坚硬的“冰块”，以增加其强度和稳定性。这样，就相当于把软土变成一个“保护壳”，在中间挖洞。

至少40天的“冻结期”

“通讯通道位于地下20米处，日平均土壤温度约为20℃。冻结后，土壤平均温度可降至-10℃以下，形成2米厚的冻土帷幕，切断外部水土联系。这样，帷幕的中间部分就可以用“采矿法”挖掘出来。”根据唐的说法，这和用冰箱快速冷冻食物的原理是一样的，但是冷冻的时间更长，土壤层需要至少40天才能慢慢冷却下来，然后才能降到理想的温度。

“在冻结之前，应该在地下土层上开很多冻结孔，然后铺设冻结管。此时，有必要使用冷冻机。”他说冰箱相当于一个“大冰箱”，其工作原理与冰箱相似。首先，土壤的热量通过低温工业盐水的循环输出，然后用氟利昂降低盐水的温度，最后通过清水的循环散热。在这个过程中，随着工业盐水的温度逐渐降低，土壤热量不断被带进来，土壤层的温度越来越低，变得越来越硬。当工业盐水温度达到-28℃以下，平均温度在-10℃以下的冻土帷幕厚度达到标准时，即可开洞。

记者沿着地下隧道走到一个连接通道的施工现场，挖掘出来的洞穴很冷。墙壁变成巨大的“冰块”，地铁工作人员手持冲击钻“切冰”。据悉，在开挖过程中，“大冰箱”将保持冷却，直到开挖最终完成，钢筋混凝土结构施工完成，土层才会解冻。

唐表示，这种冻结施工技术应用广泛，安全可靠，污染小，根本不需要抽取和排放地下水，也在一定程度上减少了地下水资源的浪费。这一过程在我市地铁联络通道建设中尚属首次。我们的记者李涛

编者:于涛