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摘 要：随着城市轨道交通的飞速发展，旁通道冷冻法也更广泛的应用在地铁隧道联络通道的施工中。本文着重介绍了水平冷冻法中冻结孔的施工方法，具体到冻结孔和冻结管的施工流程及工艺要点，以及钻孔施工中的风险防治及处理方式，为水平钻孔的施工提供了一些成功经验。
关键词：冷冻法；冻结管；钻孔
一、前言
冻结法是先布置好冻结孔，并且在孔中反复低温盐水，进而导致冻结孔周边的含水地层结冰，产生极强的高度以及极好的封闭性的冻结壁是指冻土帷幕，有便于在冻结壁的维护下实行隧道、竖井以及地下工程的挖掘和衬砌的特殊施工技术。该实质其实就是运用人工技术对岩土的情况进行提高。现冻结法已普遍运用在我们国家每一项地下工程当中，就是一项绿色环保的施工方法。
冻结法按照冻结壁的形成方向分为水平冻结法及垂直冷冻法，本文着重于介绍地铁隧道联络通道施工中水平冻结孔钻孔施工工艺。
二、水平钻孔施工
2.1 冻结孔布置
地铁隧道联络通道冻结孔布置一般是根据上仰、水平、下俯 这三种角度进行布置，同时为减小土层冻胀，隧道一般是根据上下对称对冻结孔进行布置。隧道两侧均布置孔位，两侧的冻结管周围土体在积极冻结完成后均形成完整封闭的冻土帷幕，设计冻结孔位置时应考虑左右线冻结孔在交界位置均匀交错布置，避免在通道正中间位置出现冻土帷幕不封闭的情况发生。
2.2 施工准备
钻孔前先按照图纸要求预制冻结管、孔口管和堵头等材料部件，并保证现场“三通一平”，利用木板在联络通道的位置对施工场地进行铺设，根据搭设施工脚手架进而更好的方便钻孔在施工的时候运用。
2.3 测量放线
建立一个专门对放线进行测量的小组，对仪器和工具的测量应当事先进行检验和按期校正。测量之后精准的位开透孔，先对联络通道两边隧道的透孔进行施工，检验隧道管片上留有洞门的响应位置。依照实际开透孔的差异对冻结孔施工方位进行调动，进而降低该结孔的偏斜值并且在隧道两侧进行i点，利用拉线的形式进行校验以及掌控冻结孔的位置。
2.4 冻结孔开孔及孔口密封装置
2.4.1 冻结孔开孔
开孔位置分为砼管片及钢管片两种：
砼管片：在开口较易的地方可以采用一次开孔直接到位的方法，若开孔难度较大，采用二次开孔：第一是要利用开孔机该直径是在130mm，其深度大约为280mm左右，掌控不得钻穿管片而且更好的防止砼管片内受力主筋，并且加入加工完成的孔口管，利用超出四个之上固定点稳固在管片上（固定点利用膨胀螺丝进行稳固），膨胀螺丝稳固之后，将螺母去掉，安装DN125闸阀，并且将其打开，利用开孔器由闸阀当中进行第二次的开孔，该直径在108mm左右，一直把砼管片全面开穿，若发生涌砂那么应该立即将闸门关闭。
钢管片：在钢管片上焊接好孔口管，在该管上焊接好闸阀以及孔口的安置，利用钻机焊接金钢石钻头，经过孔口，将钢管片钻进进行切割。
2.4.2 孔口装置安装
利用螺丝把孔口安置在闸阀上面，防止加好密封垫片。详见图2。
2.5 冻结孔钻进
①、钻孔设备使用钻机，配用泥浆泵，钻具运用冻结管当作钻杆，根基整体施工的设计应该选择利用各种钻杆；
②、冻结管间运用套管丝扣进行连接，接头螺纹稳固之后应该用人工技术进行焊接，进而保证该同心度以及焊接强度，焊接之后实行粗打磨，确保焊缝没有任何的突起不平。
③、在一般的情况下，在钻头装置一个特制的单向阀门，利用带水钻进；冻结管钻进到达设计深度之后应该将单向阀处理干净，并且将其完全封闭。
④、钻进时应该严格掌控冻结孔所具有的测斜问题，若出现应该尽快纠偏，在冻结管下好之后，应该对其长度的复测进行冻结，并且利用灯光测斜仪实行测斜进而制作出钻孔偏斜图。
⑤、在冻结管中放置供液管，并且和该端盖和去以及回路羊角进行焊接。
2.6 封闭孔底部
利用丝堵将其冻结孔底部完全封闭，主要方式为，运用接长杆把丝堵至在孔的底部，运用反扣以及卸扣时，把丝堵完全封闭。
2.7 打压试验
将其孔口完全封闭，利用手压泵打水至孔内，在压力取得1.0Mpa点的时候，应该立刻打压，将阀门完全关闭，观察压力所具有的变化，半个小时之内变化<0.05MPa则为通过。
2.8 施工注意事項
1）施工透孔主要是根据复核对侧隧道预留口位置的偏差和钻孔施工质量，若超出100mm应应当根据确保冻结壁设计厚度对其布置实行相应的调动。
2）冻结孔钻进深度不能低于设计深度。钻头若触及隧道管片的，不加入制冷循环的长度不能低于150mm。
3）钻孔的偏斜应控制在150mm以内。
4）冻结管长度以及偏斜通过之后应该实行打压试漏，压力应该掌控在0.8MPa左右，前15分钟的压力耗损应该低于0.05MPa，后半个小时压力没有任何变化的则为通过。没有通过的，能够将冻结管拔出再从新实施钻孔，或者下套管实行处量。
5）再对冻结孔进行施工的时候土体流失量不能低于冻结孔的整体面积，不然应该尽快注浆对地层的下降进行掌控。
6）若冻结孔在钢管片上时，认定孔位之后，应该充填水泥，再进行焊接钢板，焊接完好之后，待水泥稳定之后再实行开孔。
三、风险防治及补救措施
3.1 冻结钻孔漏水涌砂
3.1.1 形成原因
在地铁联络通道冻结进行施工时，一般会遇到极大的地下水压力的含水砂层。在该地层施工贴近水平冻结孔，若出现钻孔漏水喷砂的问题，那么就会产生极为严重的地层下降，因此也对隧道管片以及地表建筑形成一定的耗损，乃至还会发生隧道垮塌等事件。引起钻孔漏水喷砂的原因主要有：孔口管松懈以及分离、冻结管接头脱落以及孔口止水安置耗损等等。起初在对冻结孔进行施工的时候得出孔口管分离以及冻结管脱落、钻头逆止阀无效以及孔口止水装置耗损等这些问题基本没有，不过在冻结孔施工之后，因为地层干扰过大，具有极强的渗透性，极易导致塌孔抱钻，很可能出现以上情况。 3.1.2 补救措施
若由于孔口管疏松或者分离所导致该孔口管和管片之间出现漏水的情况，那么应该立刻停止钻进，在冻结管安置一个装管卡，利用钻机促进冻结管把孔口管完全顶实，或是运用膨胀螺栓等使其孔口管进行稳固。利用棉纱将孔口管和管片的漏水位置进行赌赛，并且经过孔口管旁通实行压浆赌赛。注浆材料主要是运用化学浆液，还能够利用水泥一水玻璃浆液。在特殊的情况下，能够直接将其灌入冻结管当中。
若由于冻结管接头脱落以及钻头逆止阀无效所导致的漏水喷砂，那么能够直接进行注浆。在利用钻进的方法进行冻结的时候，能够实现预备一个可以和冻结管相互连接的注浆管接头，进而，若出现漏水的情况，就能够快速的安置好管接头，实行注浆。在用夯管法下进行冻结管同时，能够制备一个止浆塞实行堵水以及注浆。若没有，能够制备一个冻结管塞以及一截带阀门的注浆管，在发生漏水的时候，就能够运用其进行堵塞（用夯管锤把木塞夯人冻结管），并且在冻结管上焊接注浆管对其实行注浆处理。
3.1.3 注意事项
钻孔若出现堵漏的时候必须要防范的是：①、要尽快发现，以免造成不好的影响；②、堵漏的速度要快，要控制好时机，疏堵整合；③、应加快进行补偿注浆进而掌控地层出现下降；④、提高隧道以及地层下降的监管，尽快对隧道以及地面危害建筑实行稳固。
3.2 冻结孔成孔偏斜过大
3.2.1 形成原因
冻结孔成孔最大的偏斜度在行业标准当中应该有一定的标准，该成孔偏斜过大会严重降低冻结帷幕的厚度，作为所有帷幕当中的弱点，开挖时作为最大的隐患点；冻结孔偏斜过大一般是由于在冻结孔开孔和钻孔时更好的掌控好开孔角度，没有可以根据设计角度实行开孔。
3.2.2 补救措施
开孔器安装完成之后应该详细核准开孔器的偏斜度以及开孔角度，进而更好的保证这两个角度应该符合设计需求。
钻进时，应该严格掌控钻孔的质量，钻进完成之后，应尽快对冻结孔实行相应的测斜、打压以及复测该深度。钻孔偏斜要控制在200mm以内，否则应补孔。
冻结孔完成之后由于及时对冻结孔实行相关的檢漏实验，确保证每一个冻结孔都是密封好的、没有任何漏盐水的现象。检漏实验的时候该压力应该掌控在1.0MPa，稳定30min后则为合格。
3.3 实际案例
某地铁隧道联络通道采用的水平冻结法进行施工，在冷冻管钻孔施工过程中持续发生涌水涌砂现象，现场立即停止施工，并用木塞、棉絮等将孔口管堵死，防止涌水涌砂现象继续发生。但由于该地段土层多为软弱土，涌水涌砂导致通道的正上方形成了一个直径3m的凹陷区域，凹陷平均深度约为20cm.在施工人员发现的第一时间将该区域封闭并用高标号混凝土填充了该区域。
为了更加安全、高效地完成冻结孔的钻孔施工，施工单位决定对联络通道上方采取地面注浆处理、增设地表沉降点、增加地表沉降点的检测频率等措施确保事故不会进一步扩大。
地面注浆设12个注浆孔，分别位于联络通道的左边线、中轴线、右边线位置，3条线上均匀分布4个注浆孔，注浆深度为3m。采用钻孔机打孔至3m后用注浆机进行注浆，确保每个孔注浆水泥用量不小于1t。
完成地面注浆后，冻结孔钻孔施工正常进行，地表沉降的监测数据稳定，因此认为地面注浆是涌水涌砂造成的地面塌陷问题的有效的解决方法。
四、总结
水平冻结孔钻孔施工工序较为复杂，是冻结法施工的难点之一，其施工质量的好坏也直接关系着后期积极冻结的冷冻效果，因此其施工质量是冷冻法施工的关键。并且水平冻结孔钻孔施工的风险等级较高，在施工过程中时常伴随着大大小小的事故发生，存在较大的安全隐患，因此建议在水平冻结管钻孔施工时加强现场管理，进一步完成对钻孔施工人员的安全教育，加强他们的安全意识。
（作者单位：中交第三航务工程局有限公司厦门分公司）
关键词：冷冻法；冻结管；钻孔
一、前言
冻结法是先布置好冻结孔，并且在孔中反复低温盐水，进而导致冻结孔周边的含水地层结冰，产生极强的高度以及极好的封闭性的冻结壁是指冻土帷幕，有便于在冻结壁的维护下实行隧道、竖井以及地下工程的挖掘和衬砌的特殊施工技术。该实质其实就是运用人工技术对岩土的情况进行提高。现冻结法已普遍运用在我们国家每一项地下工程当中，就是一项绿色环保的施工方法。
冻结法按照冻结壁的形成方向分为水平冻结法及垂直冷冻法，本文着重于介绍地铁隧道联络通道施工中水平冻结孔钻孔施工工艺。
二、水平钻孔施工
2.1 冻结孔布置
地铁隧道联络通道冻结孔布置一般是根据上仰、水平、下俯 这三种角度进行布置，同时为减小土层冻胀，隧道一般是根据上下对称对冻结孔进行布置。隧道两侧均布置孔位，两侧的冻结管周围土体在积极冻结完成后均形成完整封闭的冻土帷幕，设计冻结孔位置时应考虑左右线冻结孔在交界位置均匀交错布置，避免在通道正中间位置出现冻土帷幕不封闭的情况发生。
2.2 施工准备
钻孔前先按照图纸要求预制冻结管、孔口管和堵头等材料部件，并保证现场“三通一平”，利用木板在联络通道的位置对施工场地进行铺设，根据搭设施工脚手架进而更好的方便钻孔在施工的时候运用。
2.3 测量放线
建立一个专门对放线进行测量的小组，对仪器和工具的测量应当事先进行检验和按期校正。测量之后精准的位开透孔，先对联络通道两边隧道的透孔进行施工，检验隧道管片上留有洞门的响应位置。依照实际开透孔的差异对冻结孔施工方位进行调动，进而降低该结孔的偏斜值并且在隧道两侧进行i点，利用拉线的形式进行校验以及掌控冻结孔的位置。
2.4 冻结孔开孔及孔口密封装置
2.4.1 冻结孔开孔
开孔位置分为砼管片及钢管片两种：
砼管片：在开口较易的地方可以采用一次开孔直接到位的方法，若开孔难度较大，采用二次开孔：第一是要利用开孔机该直径是在130mm，其深度大约为280mm左右，掌控不得钻穿管片而且更好的防止砼管片内受力主筋，并且加入加工完成的孔口管，利用超出四个之上固定点稳固在管片上（固定点利用膨胀螺丝进行稳固），膨胀螺丝稳固之后，将螺母去掉，安装DN125闸阀，并且将其打开，利用开孔器由闸阀当中进行第二次的开孔，该直径在108mm左右，一直把砼管片全面开穿，若发生涌砂那么应该立即将闸门关闭。
钢管片：在钢管片上焊接好孔口管，在该管上焊接好闸阀以及孔口的安置，利用钻机焊接金钢石钻头，经过孔口，将钢管片钻进进行切割。
2.4.2 孔口装置安装
利用螺丝把孔口安置在闸阀上面，防止加好密封垫片。详见图2。
2.5 冻结孔钻进
①、钻孔设备使用钻机，配用泥浆泵，钻具运用冻结管当作钻杆，根基整体施工的设计应该选择利用各种钻杆；
②、冻结管间运用套管丝扣进行连接，接头螺纹稳固之后应该用人工技术进行焊接，进而保证该同心度以及焊接强度，焊接之后实行粗打磨，确保焊缝没有任何的突起不平。
③、在一般的情况下，在钻头装置一个特制的单向阀门，利用带水钻进；冻结管钻进到达设计深度之后应该将单向阀处理干净，并且将其完全封闭。
④、钻进时应该严格掌控冻结孔所具有的测斜问题，若出现应该尽快纠偏，在冻结管下好之后，应该对其长度的复测进行冻结，并且利用灯光测斜仪实行测斜进而制作出钻孔偏斜图。
⑤、在冻结管中放置供液管，并且和该端盖和去以及回路羊角进行焊接。
2.6 封闭孔底部
利用丝堵将其冻结孔底部完全封闭，主要方式为，运用接长杆把丝堵至在孔的底部，运用反扣以及卸扣时，把丝堵完全封闭。
2.7 打压试验
将其孔口完全封闭，利用手压泵打水至孔内，在压力取得1.0Mpa点的时候，应该立刻打压，将阀门完全关闭，观察压力所具有的变化，半个小时之内变化<0.05MPa则为通过。
2.8 施工注意事項
1）施工透孔主要是根据复核对侧隧道预留口位置的偏差和钻孔施工质量，若超出100mm应应当根据确保冻结壁设计厚度对其布置实行相应的调动。
2）冻结孔钻进深度不能低于设计深度。钻头若触及隧道管片的，不加入制冷循环的长度不能低于150mm。
3）钻孔的偏斜应控制在150mm以内。
4）冻结管长度以及偏斜通过之后应该实行打压试漏，压力应该掌控在0.8MPa左右，前15分钟的压力耗损应该低于0.05MPa，后半个小时压力没有任何变化的则为通过。没有通过的，能够将冻结管拔出再从新实施钻孔，或者下套管实行处量。
5）再对冻结孔进行施工的时候土体流失量不能低于冻结孔的整体面积，不然应该尽快注浆对地层的下降进行掌控。
6）若冻结孔在钢管片上时，认定孔位之后，应该充填水泥，再进行焊接钢板，焊接完好之后，待水泥稳定之后再实行开孔。
三、风险防治及补救措施
3.1 冻结钻孔漏水涌砂
3.1.1 形成原因
在地铁联络通道冻结进行施工时，一般会遇到极大的地下水压力的含水砂层。在该地层施工贴近水平冻结孔，若出现钻孔漏水喷砂的问题，那么就会产生极为严重的地层下降，因此也对隧道管片以及地表建筑形成一定的耗损，乃至还会发生隧道垮塌等事件。引起钻孔漏水喷砂的原因主要有：孔口管松懈以及分离、冻结管接头脱落以及孔口止水安置耗损等等。起初在对冻结孔进行施工的时候得出孔口管分离以及冻结管脱落、钻头逆止阀无效以及孔口止水装置耗损等这些问题基本没有，不过在冻结孔施工之后，因为地层干扰过大，具有极强的渗透性，极易导致塌孔抱钻，很可能出现以上情况。 3.1.2 补救措施
若由于孔口管疏松或者分离所导致该孔口管和管片之间出现漏水的情况，那么应该立刻停止钻进，在冻结管安置一个装管卡，利用钻机促进冻结管把孔口管完全顶实，或是运用膨胀螺栓等使其孔口管进行稳固。利用棉纱将孔口管和管片的漏水位置进行赌赛，并且经过孔口管旁通实行压浆赌赛。注浆材料主要是运用化学浆液，还能够利用水泥一水玻璃浆液。在特殊的情况下，能够直接将其灌入冻结管当中。
若由于冻结管接头脱落以及钻头逆止阀无效所导致的漏水喷砂，那么能够直接进行注浆。在利用钻进的方法进行冻结的时候，能够实现预备一个可以和冻结管相互连接的注浆管接头，进而，若出现漏水的情况，就能够快速的安置好管接头，实行注浆。在用夯管法下进行冻结管同时，能够制备一个止浆塞实行堵水以及注浆。若没有，能够制备一个冻结管塞以及一截带阀门的注浆管，在发生漏水的时候，就能够运用其进行堵塞（用夯管锤把木塞夯人冻结管），并且在冻结管上焊接注浆管对其实行注浆处理。
3.1.3 注意事项
钻孔若出现堵漏的时候必须要防范的是：①、要尽快发现，以免造成不好的影响；②、堵漏的速度要快，要控制好时机，疏堵整合；③、应加快进行补偿注浆进而掌控地层出现下降；④、提高隧道以及地层下降的监管，尽快对隧道以及地面危害建筑实行稳固。
3.2 冻结孔成孔偏斜过大
3.2.1 形成原因
冻结孔成孔最大的偏斜度在行业标准当中应该有一定的标准，该成孔偏斜过大会严重降低冻结帷幕的厚度，作为所有帷幕当中的弱点，开挖时作为最大的隐患点；冻结孔偏斜过大一般是由于在冻结孔开孔和钻孔时更好的掌控好开孔角度，没有可以根据设计角度实行开孔。
3.2.2 补救措施
开孔器安装完成之后应该详细核准开孔器的偏斜度以及开孔角度，进而更好的保证这两个角度应该符合设计需求。
钻进时，应该严格掌控钻孔的质量，钻进完成之后，应尽快对冻结孔实行相应的测斜、打压以及复测该深度。钻孔偏斜要控制在200mm以内，否则应补孔。
冻结孔完成之后由于及时对冻结孔实行相关的檢漏实验，确保证每一个冻结孔都是密封好的、没有任何漏盐水的现象。检漏实验的时候该压力应该掌控在1.0MPa，稳定30min后则为合格。
3.3 实际案例
某地铁隧道联络通道采用的水平冻结法进行施工，在冷冻管钻孔施工过程中持续发生涌水涌砂现象，现场立即停止施工，并用木塞、棉絮等将孔口管堵死，防止涌水涌砂现象继续发生。但由于该地段土层多为软弱土，涌水涌砂导致通道的正上方形成了一个直径3m的凹陷区域，凹陷平均深度约为20cm.在施工人员发现的第一时间将该区域封闭并用高标号混凝土填充了该区域。
为了更加安全、高效地完成冻结孔的钻孔施工，施工单位决定对联络通道上方采取地面注浆处理、增设地表沉降点、增加地表沉降点的检测频率等措施确保事故不会进一步扩大。
地面注浆设12个注浆孔，分别位于联络通道的左边线、中轴线、右边线位置，3条线上均匀分布4个注浆孔，注浆深度为3m。采用钻孔机打孔至3m后用注浆机进行注浆，确保每个孔注浆水泥用量不小于1t。
完成地面注浆后，冻结孔钻孔施工正常进行，地表沉降的监测数据稳定，因此认为地面注浆是涌水涌砂造成的地面塌陷问题的有效的解决方法。
四、总结
水平冻结孔钻孔施工工序较为复杂，是冻结法施工的难点之一，其施工质量的好坏也直接关系着后期积极冻结的冷冻效果，因此其施工质量是冷冻法施工的关键。并且水平冻结孔钻孔施工的风险等级较高，在施工过程中时常伴随着大大小小的事故发生，存在较大的安全隐患，因此建议在水平冻结管钻孔施工时加强现场管理，进一步完成对钻孔施工人员的安全教育，加强他们的安全意识。
（作者单位：中交第三航务工程局有限公司厦门分公司）