新型冷凍排管在地鐵聯絡通道項目中的應用

任思遠

中鐵七局集團第五工程有限公司，黑龍江哈爾濱 450000

1 傳統冷凍排管的弊端

大部分聯絡通道采用單側布孔（除極少數超長通道采用雙側布孔），即便是雙側布孔的通道，對側也只是在底部打少量加強孔。由于對側無凍結孔，且混凝土和鋼管片相對于土層要容易散熱得多，故影響到對側隧道管片附近土層的凍結速度，從而影響凍結帷幕的整體穩定性和封水性。因此，我們在凍結站對側隧道上沿凍結壁（凍結管的端部區域范圍內）敷設冷凍排管，再采用PEF 保溫板對凍結帷幕發展區域管片進行隔熱保溫，來解決這一問題。

一直以來，聯絡通道凍結施工單位都是采用Φ45×3mm無縫鋼管制作4 ～5 排冷凍排管布置在對側管片上，然而，經過大量的工程實踐，通過以往施工過程中細致觀察和仔細研究發現，這種傳統的冷凍排管存在一些弊端：

(1)冷凍排管與管片的接觸面小，冷量傳輸至管片的效率低、效果差

(2)冷凍排管只有保溫隔熱作用，無法確保凍結帷幕的穩定性、封水性

2 新型冷凍排管研究思路

哈爾濱地鐵2 號線一期十二標項目部聯合分包單位對以上問題研究、總結，抓住“增大冷凍排管與管片接觸面積”這一關鍵，經過在施工過程中的不斷嘗試，成功地對冷凍排管的結構進行了革新，并在東氣區間先行使用，效果很好。

隨后，根據革新后的冷凍排管在使用情況，進行了二次改造，并應用于南東區間。

但是在制作、安裝二次改造的冷凍排管過程中，發現其焊接和安裝有難度。因此，項目部擬對冷凍排管進行三次改進，用48×48×3mm 的方形鋼管代替槽鋼，直接焊接在鋼板上，做冷凍排管使用，準備應用于下次的聯絡通道凍結項目中。

3 工作原理

3.1 首次革新

傳統冷凍排管采用Φ45×3mm 無縫鋼管制作而成，并直接布置在對側管片上，排管與管片之間只能是線接觸，接觸面積小，冷量傳遞差。

為了增大排管與管片的接觸面積，經過研究對冷凍排管的結構進行了革新。

(1）冷凍排管使用厚度3mm、寬200mm 的鋼板及5 號槽鋼（高50mm、腿寬37mm、腰厚4.5mm）制作而成。即將槽鋼焊接在鋼板上，形成鹽水循環通道，作為冷凍排管使用；然后將這種排管彎至與管片貼合（鋼板與管片相接觸），布置在對側管片上。

(2）冷凍排管由4 塊獨立排管構成，其中上部、左側、右側各2 塊（上部長度：外側-7100mm、內側-6300mm，左右兩側：外側-6655mm、內側-6055mm，具體尺寸根據隧道管片的大小及通道的大小來確定)，各獨立排管之間用膠管連接。

3.2 二次改造

冷凍排管分內、外兩排布置，兩排的中心距為600mm，即內外排管之間存在400mm 的間距，而凍結孔終孔位置基本在這400mm 的間距之內。雖然通過凍結管周圍凍土的發展以及冷凍排管向管片內形成凍土的發展，能夠使兩部分凍結壁交接形成封閉的凍結帷幕，但是其膠結效果很難確保，故項目部對冷凍排管的結構進行了二次改造。

(1）冷凍排管使用厚度3mm、寬600mm 的鋼板及5 號槽鋼（高50mm、腿寬37mm、腰厚4.5mm）制作而成，在鋼板上并列對稱焊接兩排槽鋼，其間距為200mm。然后將這種并列焊接兩排槽鋼的鋼板彎至與管片貼合（鋼板與管片相接觸），布置在對側管片上。

(2）考慮到排管較重，安裝存在困難，故將冷凍排管劃分為12 塊（冷凍排管的數量可根據隧道管片大小和通道大小確定）獨立排管，其中左右各4 塊（3 塊弧長為1300mm、1 塊弧長為1500mm）、上部4 塊(長度均為1700mm)，各獨立排管之間用膠管連接。

3.3 擬進行三次改進

為減少冷凍排管的焊接工作量，降低安裝難度。項目部擬對冷凍排管進行三次改進，用48×48×3mm 的方形鋼管代替槽鋼，直接焊接在鋼板上，然后將這種冷凍排管彎至與管片貼合（鋼板與管片相接觸），布置在對側管片上。

4 結語

冷凍排管使用鋼板及槽鋼制作而成，增大了其與管片的接觸面積、提高冷量傳輸效率，確保冷凍排管的冷量能夠傳遞至管片內土層中，形成凍土并與凍結管末端的凍結壁膠結，形成封閉的凍結帷幕，確保其穩定性和封水性。