大截面矩形顶管水平冻结加固接收施工技术

大截面矩形顶管水平冻结加固接收施工技术

许发新

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锦润建设集团有限公司  江苏南京 210000

摘要：本文探讨了大截面矩形顶管在水平冻结加固接收施工技术中的应用。通过分析冻结技术的原理及其在矩形顶管施工中的具体应用，本文旨在提供一种高效、安全的施工方法，以确保工程质量和施工安全。

关键词：矩形顶管；水平冻结；加固接收

引言：随着城市基础设施建设的不断深入，大截面矩形顶管技术因其高效、环保的特点被广泛应用于地下管道施工中。然而，由于地质条件复杂多变，传统的施工方法往往难以满足工程需求。水平冻结加固技术作为一种新型的施工技术，能够有效解决这一问题。本文将详细介绍该技术的原理、实施步骤及其在实际工程中的应用效果。

一、矩形顶管技术概述

1.1 矩形顶管的定义与特点

矩形顶管，作为一种先进的地下管道施工技术，是指通过在地面预制矩形截面的管道，然后利用顶进设备将其推入地下的施工方法。该技术的主要特点包括：首先，矩形截面设计使得管道内部空间得到最大化利用，适用于多种管线布置；其次，施工过程中对地面交通和周边环境的影响较小，减少了施工对城市生活的干扰；再次，矩形顶管技术具有较高的施工精度和稳定性，能够适应复杂的地质条件；最后，该技术在施工效率和成本控制方面表现出色，是现代城市基础设施建设中的重要技术手段。

1.2 矩形顶管的应用范围

矩形顶管技术因其独特的优势，在多个领域得到了广泛应用。在城市地下综合管廊建设中，矩形顶管技术能够有效整合电力、通信、给排水等多种管线，提高城市基础设施的集约化水平；在地铁站台、地下通道等公共设施的建设中，矩形顶管技术能够实现快速、高效的施工，减少对城市交通的影响；在污水处理、雨水排放等环境工程中，矩形顶管技术能够提供稳定的管道系统，确保城市环境的清洁与安全；在工业园区、商业综合体等大型项目的地下设施建设中，矩形顶管技术同样展现出其高效、灵活的施工优势。

二、水平冻结加固技术原理

2.1 冻结技术的基本原理

冻结技术基于物理学中的热交换原理，通过向土壤中注入冷冻液（通常为盐水溶液），吸收土壤中的热量，使土壤温度迅速降低至冰点以下。随着温度的持续下降，土壤中的水分逐渐结冰，形成坚硬的冰体。这些冰体能够有效地支撑顶管结构，防止其在施工过程中发生变形或坍塌。此外，冻结技术还具有一定的自适应性。根据不同地质条件和施工要求，可以调整冷冻液的浓度、流量和注入温度，以达到最佳的冻结效果。这种灵活性使得冻结技术能够广泛应用于各种复杂地质环境中。

2.2 水平冻结的工艺流程

水平冻结加固技术的工艺流程主要包括准备工作、冻结施工和拆除恢复三个阶段。在准备工作阶段，首先要对施工现场进行详细的勘察，了解地质条件、水文情况和周边环境等信息。然后，根据勘察结果设计合理的冻结方案，包括选择合适的冷冻液、确定冻土厚度和布置冻结孔位等。同时，还需要准备相应的设备和材料，如冷冻机、管道、阀门等。在冻结施工阶段，按照设计方案布置好冻结孔位后，将冷冻液通过管道注入孔内。随着冷冻液的不断注入和循环，土壤中的水分逐渐结冰。为了确保冻结效果，需要实时监测土壤温度和冻土厚度等参数，并根据实际情况调整冷冻液的注入量和温度。在拆除恢复阶段，待顶管成功接收并稳定后，开始逐步停止冷冻液的注入并拆除冻结设备。随着冻结液的流出和温度的回升，冰体逐渐融化消失。最后，对施工现场进行清理和恢复，确保不影响周围环境和居民的正常生活。

三、大截面矩形顶管水平冻结加固接收施工技术

3.1 施工前的准备工作

在进行大截面矩形顶管水平冻结加固接收施工之前，必须进行周密的准备工作。首先，应对施工现场进行详细的地质勘察，以确保对地下条件有充分的了解。其次，需要制定详细的施工方案，包括冻结加固的设计参数、施工流程和安全措施。此外，还应组织专业的施工团队，并对施工人员进行必要的技术培训和安全教育，确保他们能够熟练掌握冻结加固技术，并严格遵守安全操作规程。最后，应准备好所有必要的施工设备和材料，并对设备进行检查和试运行，以确保其性能良好，满足施工要求。

3.2 冻结加固的具体操作步骤

冻结加固的具体操作步骤包括：首先，安装冻结管，这些管道将被用于循环低温盐水，以实现土壤的冻结。其次，启动冻结系统，开始循环低温盐水，逐渐降低周围土壤的温度，直至达到冻结点。在此过程中，需要密切监控土壤的温度变化，并根据实际情况调整冻结参数。当土壤达到预定的冻结强度后，可以进行顶管的推进工作。在顶管推进过程中，应持续监控冻结状态，确保冻结加固效果的稳定性。最后，完成顶管推进后，逐步停止冻结系统，并进行解冻处理，恢复土壤的自然状态。

3.3 施工中的关键技术问题及解决方案

在施工过程中，可能会遇到多种关键技术问题，如冻结不均匀、冻结强度不足或冻结过度等。对于冻结不均匀的问题，可以通过优化冻结管的布置和调整冻结参数来解决。如果遇到冻结强度不足，应增加冻结时间或提高冻结温度，以增强冻结效果。而对于冻结过度的情况，则需要采取适当的解冻措施，以避免对周围环境和结构造成损害。

四、工程案例分析

4.1 案例选择与背景介绍

本案例选取了某城市地下综合管廊工程中的一段关键施工环节——大截面矩形顶管水平冻结加固接收。该管廊位于城市中心区域，交通繁忙，地下管线复杂，地质条件多变。为确保顶管施工的安全性和准确性，采用了先进的水平冻结加固技术。该技术能够在顶管穿越的区域形成稳定的冻结墙，有效防止地下水涌入，保证施工环境的干燥和稳固。

4.2 施工过程及效果评估

施工过程中，首先根据地质勘察资料确定冻结范围和冻结参数，然后安装冻结管并注水启动冻结设备。随着温度的逐渐降低，地下水被冻结成冰，形成坚固的冻结墙。随后进行顶管的接收作业，整个过程中冻结墙保持良好的稳定性，未发生任何渗漏或坍塌现象。最终，顶管顺利穿过冻结区域，对接精度满足设计要求。效果评估方面，通过对比冻结前后的地质情况和施工环境，发现冻结技术显著提高了施工的安全性和效率。同时，由于减少了地下水的干扰，顶管施工质量得到了有效保障。

4.3 经验总结与改进建议

经验总结方面，本案例表明水平冻结加固技术在大截面矩形顶管施工中具有广泛的应用前景。该技术能够有效应对复杂地质条件下的施工挑战，提高施工的安全性和准确性。同时，该技术还具有环保、节能等优点，符合绿色施工的发展趋势。改进建议方面，针对不同地质条件和工程需求，应进一步优化冻结参数和施工工艺。例如，可以通过改进冻结管的布置方式和注水方式，提高冻结效率和墙体质量。此外，还应加强对冻结过程中的监测和预警，及时发现并处理潜在问题，确保施工的顺利进行。

结束语：

通过本文的探讨，我们可以看到水平冻结加固技术在大截面矩形顶管施工中的显著优势。该技术的应用不仅提高了施工效率，而且增强了工程的安全性和稳定性。未来，随着技术的进一步发展和完善，水平冻结加固技术有望在更多的工程项目中得到应用，为城市基础设施建设提供更加可靠的技术支持。

参考文献

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