2026年4月15日，南京至仪征线市域铁路一期工程江乘站～龙潭站区间隧道盾构龙潭站始发端头地层冻结加固项目，采用国内首台深冷、全工况大型制冷机组——深冷1号机组进行冻结，实现了深冷冻结设备-60℃全工况连续稳定运行，地层冻结效率大幅提升，较常规-30℃冻结施工工期缩短一半以上。
深冷冻结机房
深冷冻结系统
深冷冻结效果达到后盾构始发条件核查会的顺利召开
技术创新和突破
沈阳极地冻结工程有限公司根据行业发展实际需求，依托自身优势，联合中国矿业大学、辽宁中科地下工程有限公司、辽宁富瑞冻结新技术研发有限公司、北京中矿传热技术有限公司等单位组成了强大的科研团队，组织开展了深冷冻结设备核心技术攻关，重点突破-60℃工况下制冷循环系统设计、深冷冻结温度与应力耦合模拟、耐深冷材料研发及自动化控制和数据自动分析系统等五大技术难题；同步建立涵盖设备选型、冻结设计、温度场监测、变形预警、控制及解冻工艺的全周期技术标准体系。
深冷制冷机组实现了从高负荷的正温向-60℃深冷全工况冻结施工，开创了国内由-30℃常规冻结向-60℃深冷冻结施工的先河。深冷1号制冷机组从构件的选型、换热量计算、材料选取、制冷剂和深媒1号冷媒剂的配制、电控系统和自动化控制系统设计等方面实现了一系列的创新，为-60℃深冷冻结替代常规-30℃冻结奠定了基础。其中深冷1号制冷机组的设计运行工况是-80℃，冷媒剂冰点最低可达-120℃以下，且成本低，适用性强。
除了制冷设备方面的重大突破，深冷配套设备选择、深冷冻结材料选用、冻结温度监控和数据自动分析、深冷冻结施工安全管控等方面也实现一系列的创新，为-60℃深冷冻结替代常规-30℃冻结提供了保证。通过自动化控制系统和物联网技术，实现深冷冻结系统的远程管控和自动化分析，节省人力、物力，从原来每个工地都需要熟练2～3名操作工到所有项目只需2～3名熟练操作工。
通过施工现场取样，对深冷冻土力学特性进行了系统研究，获得了深冷冻结冻土的相关力学参数及随温度变化的规律；通过物理模拟试验和数值分析研究了深冷冻结温度场，获得了深冷冻结温度场的变化规律、冻结壁厚度和平均温度的计算方法、深冷冻结孔布置方法；通过研究深冷冻结壁的变形规律和承载特性，获得了深冷冻结壁变形规律，总结出了深冷冻结设计理论，研发了全自动温度场采集和数据自动分析系统，解决人工温度场采集和分析周期长、实时性差的问题，为施工安全提供保障；通过以上研究，为今后深冷冻结设计和施工，包括冻结壁厚度和平均温度的计算提供参考，同时确保深冷冻结更安全、更广泛。
随着深冷冻结时间的缩短，弥补了深冷冻结其它方面增加的费用，与常规-30℃冻结相比，-60℃以下深冷冻结具有更高的性价比。这标志着我国在深冷地层冻结施工从设备、材料、安全、造价等方面实现了一个新的跨越，为深冷施工的普及开创了先河。
研究成果
在参与科研攻关各单位的精诚合作下，自2023年初项目启动以来，历经三年多的研究，初步取得以下成果：
■ 解决了深冷工况下多相流体换热失稳、深冷材料脆化断裂、冻土结构界面应力突变等难题。
■ 研发形成具有完全自主知识产权的深冷冻结技术装备体系，实现核心部件100%国产化，关键系统等均自主研发。
■ 深媒1号冷媒齐不仅解决了普通溶液冰点高的、易腐蚀或易燃、粘度高、流动性差、热交换效果差的难题，还具有质量轻、经济、环保等特性，是应用于深冷冻结施工的最优选择。
■提出了符合地层冻结设计技术要求和施工工艺的解决方案，为类似项目深冷冻结设计与施工提供参考，建立覆盖设计、制造、生产、施工、监测、验收全链条的国产化技术标准体系。
■ 编制完成工程验收企业标准，已在南京至仪征线市域铁路一期工程江乘站～龙潭站区间隧道盾构龙潭站始发端头地层冻结加固项目成功应用，下一步将加速向长三角、京津冀、粤港澳大湾区等软弱富水地层密集区推广，助力城市群地下空间安全高效开发施工，同时向煤矿深厚岩土地层冻结方向延伸。
应用前景
创新里程碑：国内首台全工况-60℃深冷冻结机组正式应用于工程项目，突破传统-30℃冻结温度的局限。
■ 随着积极冻结工期缩短一半以上，冻土帷幕强度提升，冻结壁形成速率的增快，-60℃深冷冻结除了完全替代常规-30℃低温冻结外，可用于地下水流速大的地层、高含盐或海底地层冻结，还可用于应急抢险、地下结构修复、地下设备检修或脱困工程，尤其是高埋深、高地温地层冻结，更具有不可替代、可行、优质、高效、环保等优势，符合冻结加固施工行业技术发展的趋势。
■ 实现-60℃下连续稳定运行，最大制冷量达12.9×10⁴kcal/h，开创国内地层超冻结装备全工况、大制冷量运行的先例；形成“设计——装备、材料——施工——监测”全周期技术闭环，具备从冻结方案设计、冻结设备研发和制造、冻结材料生产、现场施工、冻结系统及冻土帷幕自动化监测和分析、施工参数实时反馈的数字化、智能化管控能力。
■ 深冷冻结技术不仅可以应用于城市轨道交通工程施工，还可广泛应用于各种矿山富水软土地层，地下输水管道工程冻结法施工，地下输油管路工程冻结法施工，其他隧道、井筒、巷道建设工程冻结法施工，地基临时加固工程冻结法施工，各种地下工程涌水、涌砂的应急抢险处理，以及地下设备检修、脱困施工等，同时对地下水流速大的地层、高含盐或海底地层、高埋深、高地温地层冻结更具有不可替代性。
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