Page 151 - 煤矿巷道施工技术与管理

第四章 地下工程地层冷冻与开挖支护问题的研究

围内。⑤解冻期：在地层开挖之后，永久结构施工完成后，冻结停止，解冻土层，
拆除设备。
（三）人工冻结法信息化施工技术
由于人工冻结法施工一般都是一个持续的、动态复杂过程，其过程不容易控

制。人工冻结法施工过程中，施工工况、制冷系统运行状况、边界条件、地质条
件等因素都会对施工带来影响，并且帷幕强度随温度的变化而不断变化。通过不
断调整各种相关参数，来确保冻土帷幕施工快捷、安全有效。目前，我们一般采
用现代传感器技术以及软件技术、计算机数据通讯原理，来监测冻结法施工过程，

通过反馈的数据，对出现的问题及时解决以保障施工的顺利进行。
信息化施工的主要内容：①监测冻结过程中土体的温度。通过在冻结土体中
的不同位置按要求预埋传感器，连续、定时地读取每个测点的温度值，并绘出温度-
时间曲线以及温度空间分布图，形象直观地观察冻土帷幕发展趋势，研究冻土帷

幕的发展规律，为进一步确定冻结系统参数提供可靠依据。②监测盐水温度。由
于冻结法施工工序比较多，并且技术性强，如果冻结施工过程中的一个任何环节
出现问题，将导致整个帷幕的质量问题，严重时还会引起重大安全事故，盐水温
度可以直接反映出系统是否存在异常。因此，实时监测盐水温度，可以有效判断

系统是否正常运作。③监测冻结土体冻胀力。冻土的体积会随着冻结时间的不断
增加而增大，由于土体膨胀，因此土体就会产生冻胀力，由于冻胀力的存在，会
对周围土体环境产生影响，所以在冻结过程中，必须实时观测冻胀力的大小，保
证其在相应的允许范围内，以保证施工安全有效地进行。

四、地下工程联络通道冻结法施工风险及应急管理

（一）工法原理
1. 冻结法工法原理

冻结法是利用人工制冷技术，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
行地下工程掘砌施工的特殊施工技术。其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质
以固结地层。冻结壁是一种临时支护结构，永久支护形成后，停止冻结，冻结

壁融化。冷冻系统分为三大循环系统，由冷媒剂循环、制冷循环和冷却水循环
组成。

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