1、冻结法在广州地铁 3 号线施工中的应用
在富水性地基土中暗挖法施工地铁工程，采用人工冻结地层开挖及结构施工，阐述了冻结法加固地基土机理及施工工艺，通过测温和沉降监测，分析冻结法隧道施工过程中土层温度、荷载与沉降的关系。
1 工程概况
广州市轨道交通 3 号线天河客运站折返线位于广州市天河区广汕公路。折返线斜穿广汕公路和沙河立交桥，附近有新天河商贸城和其他商铺建筑。由于该区段道路两侧地下管线纵横交错，数目较多，广汕公路是连接广州与汕头、增城之间的重要交通干道，交通繁忙，不能封路施工。因此拟采用暗挖法施工，避免明挖所带来的地下管线改移困难，以及受沙河立交桥引桥的限制。折返
2、线设计起始里程为支YDK0+369.200，终点里程支 YDK0+230.40，长 138.8 m。在施工区段内,隧道坡度为 2‰,隧道顶面距离地表最小约为 8 m，最大开挖跨度约为 13.4 m。
折返线隧道围岩地质条件见表 1，其中冲洪积砂层 2 为主要含水层，强透水，富水性好，根据初勘、详勘抽水试验，砂层渗透系数 K=15m/d,为强透水性地层；4、5 层为花岗岩残积土及全风化层，具有一定的透水性，富水性一般，但由于遇水易软化崩解，稳定性差。
总体来讲，隧道的水文地质条件较差，涌水量较大，采用暗挖法施工时，隔水成为一大难题。虽然采用群井法来降低水位或地下连续墙
3、围护结构能达到一定的效果，但其对周围环境的影响和过高的成本令人难以接受。基于这种现状，采用人工地层冻结方法(简称冻结法)作为工程中特殊的地层临时加固措施。根据广州地铁 3 号线天河客运站折返线隧道的地质条件，决定对其采用水平冻结法加固地层，浅埋暗挖法开挖、衬砌，采用全断面帷幕冻结。在隧道周围布置水平冻结孔，并在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水地层结冰，形成强度高、封闭性好的冻结壁(冻土帷幕)，然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。
2 冻结法的加固机理及施工工艺
2.1 加固机理
冻结法加固地层的原理及一般过程为[1, 2, 3]：利用人工制冷技术
4、在冻结孔中循环低温盐水，使地层中的水冻结成冰，将天然岩土变成人工冻土，在要开挖体周围形成封闭的连续冻土帷幕，使其弹性模量增大，进而增加冻土帷幕的强度与稳定性；以抵抗土压、水压并隔绝地下水与开挖体之间的联系；然后在该封闭冻土帷幕保护下进行开挖与永久支护的施工。
2.2 施工工艺
冻结法施工工艺：
施工准备──冻结孔施工，同时安装冻结制冷系统──安装冻结盐水系统和检测系统──积极冻结──试挖──隧道掘进与初衬施工，维护冻结──停止冻结。
折返线隧道全长 138.8 m，均分为南、北两段，每段71.9 m。南段先行打钻，再转入北段打钻，然后折返线隧道全长
5、同时冻结，从折返线隧道两端相对同时开挖、初衬；隧道开挖前冻结时间为 90 d，并保证末端搭接冻结范围大于 5m。冻结盐水温度，积极期为 - 25～- 30℃，维护期为 - 22～- 25℃；冻结壁平均温度为 - 8℃；冻结孔单孔盐水流量为4～6 m3/h。
3 监测结果及分析
3.1 测孔布置
施工期做好跟踪监测，测温孔 1#、2#、3# 及沉降观测孔S1、S2、S3 位置如图 1 所示。
3.2 监测结果
对测温孔的监测结果如图 2￣ 图 4 所示，沉降监测结果见图 5。
3.3 对监测结果进行分析
（1）测孔温度随深度的变化
6、为：地表和地层深处这两端的温度比中间部位的温度明显偏高，逐渐接近地层原始温度。
（2）由图 1、2、4 可知：在土层的相应不同深度处，测温孔 1 和 2 的冻结效果相当，温度比较接近，导致附近两沉降观测孔的沉降量相近；由于测温孔 S2 位置处的地面荷载较大，且地面温度略高于测孔 S1，导致测孔 S2 处的前沉降略大于测孔 S1；但由于测温孔 2 地层内部温度略低于测温孔1 ，所以后期沉降量减小，且最终沉降量偏小。
（3）测孔 S3 的冻结效果比较好，地层温度从地表到68 m处均处于 0℃ ￣ - 15℃，地层沉降量始终比测孔 S1 和S2 的沉降量小得多。
（4）在整个施工监测过程中，未发现内衬下滑、沉降随时间迅速增长的现象，这说明冻土帷幕对内衬结构提供了足够的摩擦力，可抵抗内衬因自重应力引起的下滑。
4 结 语
（1）土层的沉降量受冻结效果(土层温度)的影响：温度低的工程段，土层沉降量较小；温度高的工程段，土层沉降量较大。
（2）土层的沉降量受地面荷载的影响：荷载大的工程段，土层沉降量较大；荷载小的工程段，土层沉降量较小。
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