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液氮冻结法在盾构始发地层加固工程中的应用
随着城市化建设的不断发展，越来越多的地下空间被挖掘出来，这些地下空间大多是由盾构机械掘进完成的，而盾构机械工程中，由于地面和地下环境的差异性、地层特性等因素，盾构始发点地层的加固显得尤为重要。在盾构始发点地层的加固方法中，液氮冻结法越来越受到工程技术人员的关注和应用。本文将对液氮冻结法在盾构始发点地层加固工程中的应用进行深入探讨，以期为工程技术人员提供参考和借鉴。
一、液氮冻结法的基本原理及特点
液氮冻结法是利用氮气的大量蒸发，将液态氮使地下结构体得以冻结，使基坑周围的土体变硬、稳定，达到加固的效果。液氮冻结法的优点在于，不需要加入任何添加剂就可以实现对土体的冻结作用，投入成本较低，施工容易控制。同时，冻结物温度很低，很容易有效地控制基坑的水位，可以减小随着时间推移土体永久变形的发生概率。此外，在液氮冻结工程中，液态氮的蒸发所带来的局部负压力可以起到吸附空气、降低湿度、减小基坑内水分蒸发、干燥周边土体的作用。
二、液氮冻结法在盾构始发点地层加固中的应用
1、盾构始发点的特点
在盾构始发点地层的加固工作中，需要考虑以下几个因素：
（1）地下隧道涵洞的所在位置
（2）地质环境的不确定性
（3）现场周边建筑物对盾构切削面的影响
（4）基坑周边土体的物理、力学性质
2、液氮冻结法的应用
在盾构始发点地层加固工作中，液氮冻结法能够较好地发挥作用。其应用步骤如下：
（1）现场调查及勘察
在施工前，需要对盾构始发点地层的地质环境进行细致的勘察和现场调查，包括地质构造、基坑周围的建筑物情况、地层厚度、土层性质、地下水位情况等。同时，也需要对冻结液体的深度、冷却剂的供应管道、冻结控制系统、保护层等的设施情况进行认真的评估。
（2）现场施工
液氮冻结法的施工分为液氮的输送和液氮的冷却两个步骤。在施工时，需要在基坑周围施放液氮，经过一段时间的冷却，降低周边温度，保证地下盾构机在稳定环境中进行掘进。同时，需要控制液氮的使用量，避免基坑周围土壤过度冻结，从而导致地下结构体的永久变形。
（3）现场质量监控
在液氮冻结工程中，需要对基坑周围温度、冷却深度、冻结温度、冻结时间等参数进行实时监控，并定期进行现场检测和分析，以保证工程质量。
三、液氮冻结法在盾构始发点地层加固中的优劣势分析
对于盾构始发点地层加固工程而言，采用液氮冻结法会带来一系列优劣势，主要表现在以下几个方面：
1、优势
（1）成本低：相对于传统的地层加固方法，采取液氮冻结法成本较低。
（2）高效：采取该方法后，可以有效地减少基坑工程周期，减少工程浪费，高效快捷。
（3）精准：该方法可以精确、有效地控制液态氮的输送量和冷却温度，可以实现基坑周边土体冻结的环环相扣，不断优化执行效果。
（4）环保：该方法不需要添加任何化学药剂或材料，相对环保。
2、劣势
（1）冷却时间短：因为地下环境温度较低，对冻结液体的体积的冷却时间比较短，因此，需要预留一定的时间来监控基坑周边空气湿度和空气温度，以保证冻结效果达到最佳水平。
（2）基坑深度限制：基坑深度过大的时候，需要考虑气液相界面分层质量的影响，以避免基坑设计底部的土体因为饱和和渗透拉强而强出施工底面导致事故的产生。
四、小结
液氮冻结法在盾构始发点地层加固工程中是一种新型的加固方法，该方法具有成本低、高效、精准、环保等诸多优势，同样也存在一些劣势。在盾构始发点地层加固工程中，应根据实际情况综合考虑各种因素来选择合适的地层加固方法。当然，液氮冻结法已经被证明是可靠的盾构始发点加固工程。