液氮 冷冻加固地层盾构常压开仓 施工 技术 研究
邓志强 1,2 尹清锋 1 赵江 1,2 杨智麟 1 刘耀军 1,2
（ 1.中建 交通第一建设公司，北京， 1001 66 ； 2.佛山市城市轨道交通三号线工程 3205 -1
标，佛山 ， 528253 ）
摘要： 目前， 盾构法在城市地铁隧道施工中应用得越来越广泛，盾构掘进的地质条件也愈加的复杂，在穿越断裂带
施工过程中突遇高强度的基岩凸起段，出现 掘进推力 和扭矩增大 、无掘进速度等情况 。在复杂的地质条件下，带压
开仓无法解决土仓内存在的问题时，如何实现常压开仓解决仓内问题成了一大技术难题。根据工 程实例，采用了液
氮冷冻加固地层盾构常压开仓的施工技术，实施效果良好，可为同类工程提供参考和借鉴。
关键词： 液氮冷冻，加固，常压开仓
1 前言
随着城市的不断发展，城市公共交通的不断发展，尤其是地铁的兴建和发展，地铁隧道的盾构
法施工应用越来越广泛。在城市的有限空间内，随着前期地铁的建设，后期建设的地铁所选择的线
路的地质条件越来越复杂，给盾构法施工的挑战越来越大。尤其是在盾构开仓施工中，因地质条件
的复杂性和不确定性，给盾构开仓作业带来的风险也越来越大。
依托佛山市城市轨道交通 三 号线工程 桂城 站 ～南海广场站 区间， 在盾构机掘进出 现 掘进推力 和
扭矩增大 、无掘进速度等情况 。经带压开仓检查仓内情况后，因地质条件复杂和仓内作业的特殊性，
带压开仓作业无法实现仓内作业。为快速实现常压开仓作业， 采用了液氮冷冻加固地层常压开仓的
施工技术，有效解决了因地质条件的复杂性和仓内作业的特殊性，带压开仓作业无法实现的难题，
且极大的降低了开仓作业的风险，提高了施工效率。
2 工程概况
佛山市城市轨道交通三号线工程桂城站～南海广场站区间从桂城站出发，侧穿凯德广场、南新
五路人行天桥、农业银行，下穿交通大厦基坑锚杆，沿南海大道下方延伸到达南海广场站。 区间采
用盾构法施工，里程为 Y（ Z） DK53+090.827 ～ Y（ Z） DK53+872.505 ，左线长度 784.432m （其中
长链 2.754m ），右线长度为 781.678m 。线路自桂城站北端出发后，线间距由 15.0m 渐变为 13.0m 后
渐变为 16.0m 。线路纵断面呈现“ V”字形，线路出桂城站后先后以 -20.0 ‰、 -5.0 ‰、 22.7 ‰（下坡
为负，上坡为正）的坡度到达南海广场站，区间隧道覆土深度为 16.1m ～ 22.8m 。区间设置了一座联
络通道兼废水泵房，联络通道采用冷冻法施工。
3 施工工艺流程和操作要点
3.1 施工工艺流程
液氮冷冻加固地层常压开仓施工工艺流程如图 3-1所示。
图 3-1 施工工艺流程图
3.2 操作要点
3.2.1 冻结帷幕设计
（ 1） 冻结施工参数
1）冻结管选用φ 127 × 5mm 不锈钢管，测温管选用φ 48 × 3mm 焊管，供液管选用φ 32 × 3mm
不锈钢管。
2）液氮进口温度控制在 -150 ～ -170 ℃，液氮出口温度控制在 -50 ～ -60℃。
3）冻土平温度要不高于 -10 ℃，刀盘交界面平均温度要不高于 -5℃。 冻结帷幕设计 冻结孔 、 测温孔施工 液氮冻结系统安装 液氮积极冻结
气体置换土仓内膨润土
仓内作业
监测冻结帷幕
强制解冻 融沉注浆 Öн¨½»Í¨µÚÈý½ì¹¤³Ì¼¼Êõ´´Ð´´Ð§ÂÛ̳ÂÛÎÄÓ봴Ч°¸Àý¼¯ 112
（ 2）垂直冻结孔布置
冻结孔科学合理 的布置是取得良好冻结效果的基础 ，为确保冻结质量和开仓作业安全，根据盾
构机各部位所能承受的最低温度和盾构机的直径，冻结加固的范围为切口环前方 1.7m 、后方 0.9m ，
左右两侧 1.5m ，刀盘上下方 2.0m 。设置两排，排间距要求不大于 1.2m，孔间距设置为 800 ～ 900mm 。
冻结加固范围如图 3-2和图 3-3所示 。
图 3-2 纵剖面加固范围 图 3-3 平面加
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