代婧瑜 李 林

(1.中國建筑西南勘察設計研究院有限公司重慶分公司，重慶 400000;2.天地科技股份有限公司建井研究院，北京 100013)

人工凍結(jié)法是利用冷媒傳遞冷量給地層使含水地層降溫凍結(jié)，依靠凍土的強度達到承受地壓和防止涌水的目的，使開挖和襯砌工作處于凍土保護之下安全進行［1，2］。人工凍結(jié)法作為地下工程處理地下水的主要方法［3］近年來在越江隧道盾構進出洞［4］、城市地鐵旁通道［5，6］、礦山豎斜井穿越富水地層等工程中被廣泛應用，凍結(jié)造孔是人工凍結(jié)法的關鍵工序，是關系到凍結(jié)壁發(fā)展速度、人工凍結(jié)法整體工期的主要部分。其工期約占人工凍結(jié)法總工期的20%～30%。凍結(jié)造孔能否優(yōu)質(zhì)、按期完成直接影響到整個凍結(jié)工程的成敗，直接制約著地下工程的早日投產(chǎn)運營。

人工凍結(jié)法的凍結(jié)造孔主要包括進場準備、凍結(jié)造孔工程構筑物施工、凍結(jié)造孔設備進場安裝、凍結(jié)孔鉆進、終孔復壓復測、鉆機撤場等幾個組成部分。下面結(jié)合施工經(jīng)驗對各部分的主要環(huán)節(jié)及注意事項分別說明:

1)進場準備。因前期人員配置較少，事務較多，凍結(jié)造孔的進場準備常得不到足夠的重視，為日后的順利生產(chǎn)埋下了隱患。進場準備主要包括水電和場地四個方面。

關于水，要確定前期灰土盤施工用水及造孔用水水量是否能夠滿足，對甲方所提供水的水質(zhì)存在質(zhì)疑時，應通知監(jiān)理并進行見證取樣送檢，落實施工人員的生活用水水源，保證其水質(zhì)符合現(xiàn)行國家標準GB 5749生活飲用水衛(wèi)生標準。

關于電，如在招標文件中甲方提供生產(chǎn)用電，要依據(jù)相關招標文件核實甲方電力提供情況，具體包括送電時間，電壓及功率，上一級變電所各類過載超載保護的整定值。依據(jù)實際情況確定凍結(jié)法施工單位所配備變壓設備是否滿足生產(chǎn)要求，并保留必要的余量，確保生產(chǎn)。

對于場，要求甲方提供詳實可靠的場地平面圖、高程圖。辦理相關高程控制點及坐標控制點的技術交底手續(xù)，并由專業(yè)測量人員對移交點位進行復測。

2)凍結(jié)造孔工程構筑物施工。凍結(jié)造孔工程構筑物主要包括灰土盤、泥漿池、泥漿泵基礎設計及施工。設計前需切實了解井口土層原始地質(zhì)狀況，確定是否為回填土，是否為超固結(jié)土或欠固結(jié)土。

灰土盤作為鉆機的工作平臺，是凍結(jié)造孔工程構筑物的主要組成部分。確定灰土盤標高，對場地進行精平。在各凍結(jié)孔、水文孔中心處打樁(見圖1)。依設計圖進行模板支設。

混凝土澆筑宜優(yōu)先采用商品混凝土，以保證混凝土強度和均勻性，提高施工速度。混凝土型號應依設計確定，但不宜低于C20。澆筑前2 h～3 h復核模板尺寸，并對地基土灑水潤濕。準備移動接線輥，確保電線長度滿足施工要求。檢查振動棒工作情況并試運轉(zhuǎn)。因灰土盤厚度多大于30 cm，宜采用插入式振動棒。澆筑時如面積過大宜結(jié)合伸縮縫位置分段施工，并做好施工縫處理。泥漿溝槽及泥漿池抹面砂漿宜采用1∶2.5水泥砂漿，摻水泥重量的3% ～5%的防水粉或108膠。水灰比0.6～0.65。抹面砂漿厚度5 mm～10 mm。砂漿應隨拌隨用。時間不超過60 min。泥漿置換池外圍20 cm宜設置高度不小于10 cm的防水圍堰或土坎。以防雨水對泥漿池后原狀土造成沖刷，致使泥漿池開裂下沉。凍結(jié)造孔工程構筑物整體見圖2。

圖1 灰土盤磚模施工

圖2 凍結(jié)造孔工程構筑物

3)凍結(jié)造孔設備進場安裝。確定各鉆機施工進度計劃，確定各鉆機安裝位置及泥漿溝槽使用情況。采用汽車吊時，應有專職信號工和安全員。

4)凍結(jié)孔鉆進。開鉆前要對鉆機及泥漿泵進行試運轉(zhuǎn)。各運轉(zhuǎn)部件要有必要的保護罩及安全網(wǎng)。

特殊工種作業(yè)人員須持有在有效期內(nèi)的相應操作證。對全體人員進行安全技術交底。在開鉆后應提前組織人員進行地面打壓試驗。打壓試驗至少應包括底錐與凍結(jié)管焊接、不同規(guī)格凍結(jié)管對焊，凍結(jié)管與燜板焊接。并提前通知監(jiān)理，在試驗合格后及時填寫地面打壓記錄并報審。

鉆進過程中，對砂及砂巖，應加大泥漿稠度，以提高泥漿夾砂量［7］。對泥巖，應提高泵壓，適當降低鉆速，以防包裹鉆頭。對礫巖，應采用牙輪鉆頭鉆進，并通過減小鉆壓、適當提高泥漿泵排量等措施加快鉆進速度，保證鉆進質(zhì)量。圖3為當前世界凍結(jié)深度最深(凍結(jié)深度956 m)的甘肅核桃峪煤礦副立井凍結(jié)工程六臺“水—2000”型鉆機同時進行凍結(jié)孔鉆進。

當凍結(jié)孔鉆進臨近設計深度時，要提前準備終孔資料。主要包括四項內(nèi)容:終孔測斜原始記錄及復印件、泥漿置換記錄、配管下管記錄、終孔復壓記錄表。相應在終孔測斜、泥漿置換、下管、打壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)應提前通知監(jiān)理到場。鉆孔達到設計深度后，宜多鉆0.5 m～1 m作為沉砂段。各鉆機首個凍結(jié)孔復壓完成后，應組織經(jīng)理、技術負責人、機長交流總結(jié)地層特點。對地質(zhì)柱狀圖中所描述巖石性狀和埋深與實際開鉆后地層情況不符的，要匯總其他鉆機在該層位的實際情況進行判斷。水文孔鉆進宜安排在打鉆的最后階段，所有凍結(jié)孔，測溫孔施工均完成后進行。

圖3 核桃峪副井凍結(jié)工程凍結(jié)孔鉆進

5)終孔復壓復測。宜先測斜后測壓，測壓后應將管口封好，以防泥漿進入管內(nèi)。終孔復測時要做好記錄，測斜后應將管口用燜板焊牢。

6)鉆機撤場。注意拆除安全，拆除時要劃出安全區(qū)域，禁止無關人員進入。拆除鉆架多與復壓復測，下放供液管交叉作業(yè)，要互相協(xié)調(diào)配合，預防安全事故。拆除鉆機前應先切斷電源并拆除所有電纜，以防在拆除工程中發(fā)生觸電事故或損壞電纜。

凍結(jié)造孔工程涉及三通一平、構筑物施工、設備遷移安裝、凍結(jié)造孔、設備拆除多個工序，工期時間短，鉆孔偏斜率要求高，使得凍結(jié)造孔直接影響人工凍結(jié)法的成本和工期，始終位于人工凍結(jié)法的關鍵路線。通過上述分析，并結(jié)合多年施工經(jīng)驗，對凍結(jié)造孔過程中各關鍵工序施工技術要點進行了系統(tǒng)全面的總結(jié)。為進一步加快凍結(jié)造孔安全高效施工應用提供了有益參考。

［1］王夢恕.廈門海底隧道設計、施工、運營安全風險分析［J］.施工技術，2005(S1):1.

［2］中國礦業(yè)學院.特殊鑿井［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1981.

［3］張希黔.我國地下工程施工新技術綜述［J］.施工技術，2006，35(7):12.

［4］楊永新.大直徑盾構出洞凍結(jié)法技術研究［J］.施工技術，2006，35(11):67.

［5］涂 川.地鐵凍結(jié)法施工地表融沉位移影響研究［D］.西安:西安理工大學，2010.

［6］朱桂榮，趙根全.上體場穿越段工程的安全施工［J］.施工技術，2006，35(2):65.

［7］胡寶銅.胡家河礦副立井井筒凍結(jié)法施工技術研究［J］.陜西煤炭，2010(4):40.