隧道水平冻结法施工工艺

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浅谈隧道“冷冻法”施工工艺

浅谈隧道“冷冻法”施工工艺

浅谈隧道“冷冻法”施工工艺【摘要】以隧道施工经验和岩体力学的理论为指导原则。

本文介绍了隧道进洞洞口采用“冷冻法”施工工艺,Φ25自进锚杆注水,使地层中的水结冰,将松散含水岩土变成冻土,增强了起强度和稳定性,隔断地下水,以便在冻结壁的保护下,进行工程掘进作业。

它是土层的物理加固方法,是一种临时加固技术,当工程需要时冻土可具有岩石般的强度。

充分利用了当地的气候条件,减少了对周围环境的污染。

【关键词】冷冻法;自进式锚杆;施工工艺承秦高速公路16标段,由河北燕峰路桥建设集团有限公司项目部承建,超梁沟隧道地处承德市平泉县党坝镇大石湖村与宽城县龙须门交界处,隧道左线桩号ZK62+952-ZK64+663.118,长1711.118米,右线桩号YK62+938-YK64+674.268,长1736.268米。

全线共长3447.386m。

本隧道属越岭分离式长隧道,由于隧道长、工期紧、施工难度大、地势陡峭,隧道出口与瀑河大桥连接,大桥为本线控制性工程,为避免施工相互干扰大,经专家、业主、监理、设计、施工多方论证,本隧道由原设计的双口掘进改为单口掘进方式。

一、地形地貌超梁沟隧道沿瀑河右岸而行。

沿线属中低山地貌;山脉标高500-750米,呈椭圆状,相对高差200-400米,自然横坡30°-50°。

沿线地形起伏较大,基岩大部分裸露,植被稀疏,有少量灌木。

1、地质构造根据地质测绘,物探等资料,隧址段覆盖层为零星分布于斜坡的残破积碎石土、下付基岩为震旦系中统雾迷山组白云质灰岩、灰质白云岩,局部有正长班岩脉。

2、气象条件隧址区属寒温带大陆季风性气候和温暖带半湿润大陆季风性气候。

四季分明,预热同季,季风显著,阳光充足,无霜期长。

隧址区年平均气温8.7°c,最热气温(7、8月)23.9°C,最低气温(一月)-8.9°C,极端最低气温-23°C,极端最高气温39°C,年平均降雨量662.5毫米,年平均风速1.7m/s。

隧道施工中的冻结法与冻结技术

隧道施工中的冻结法与冻结技术

隧道施工中的冻结法与冻结技术隧道施工是现代城市建设中不可或缺的一环。

为确保施工过程中的安全和高效,各种施工方法和技术被不断探索和应用。

本文将重点介绍隧道施工中的冻结法与冻结技术。

冻结法是一种常见的施工方法,适用于软弱的土层、湿润的土壤或需要减少水流量的地下工程。

冻结法主要依靠冻结地层来形成临时支撑,确保施工区域不坍塌。

在隧道施工中,冻结法通常分为两种:直接冻结法和间接冻结法。

直接冻结法是将低温冷液注入到地下,通过地热传导使土壤温度迅速下降,形成冷冻带。

这种方法在施工过程中可以提供坚实的工作面,有效控制水流和土壤的塌方。

多年来,直接冻结法在各类隧道施工中被广泛应用,如地铁隧道、水利工程等。

间接冻结法则是通过为空气或低温液体进行冷却,而不将冷液直接注入地下。

间接冻结法的优点是可以减少对周围环境的影响,并且能够更好地控制冷却速度和范围。

然而,由于需要对冷却设备和管道进行布置,间接冻结法的成本相对较高。

除了冻结法外,冻结技术也在隧道施工中发挥重要作用。

冻结技术主要通过控制和利用地下水的冻结状态来实现隧道施工的稳定和安全。

其中,最常用的冻结技术包括冷却井冻结、屏幕冻结和管状冻结。

冷却井冻结是一种通过在施工区域周围钻探和排列冷却井,将冷却液注入地下,使邻近土层冷却并形成冻结带的技术。

这种技术适用于较深的施工区域,可以提供稳定的工作面和高效的施工环境。

屏幕冻结则是通过在土层中钻孔并注入冷却液,形成冷却屏障来控制水流。

屏幕冻结常用于需要临时封堵水源的地下工程,如地铁隧道和隧道底板。

管状冻结是一种将冷却液通过管道注入地下,形成管状冷冻体的技术。

管状冻结可以形成坚固的冷冻带,提供稳定的支撑和环境,适用于较大规模的隧道施工。

隧道施工中的冻结法和冻结技术在保障施工过程中的安全和高效方面发挥着重要作用。

通过冻结地层或控制水流,这些方法和技术能够提供稳定的工作面、减少地层塌方的风险,并有效控制水流和地下水位。

总之,隧道施工中的冻结法与冻结技术在现代城市建设中扮演着重要角色。

隧道水平冻结法施工工艺

隧道水平冻结法施工工艺

水平冻结施工技术1.水平冻结设计1.1设计原则与关键技术1.1.1设计原则⑴在水平冻结加固后,保证在隧道掘进过程中围岩具有足够的稳定性,确保施工安全。

⑵保证施工过程中引起的地层沉降满足设计要求,以确保地面建筑物和地下管线的安全。

⑶满足环境保护及施工供水、供电能力要求。

⑷进行系统的施工监测,实现信息化施工。

1.1.2关键技术⑴冻结孔施工为了确保冻结孔的施工质量,先在钻孔工作面(钻孔桩和旋喷桩复合结构)用金钢石取芯钻开孔,并埋设孔口管,正常钻进采用跟管钻,孔口安装密封装置,使泥浆在封闭系统中循环,并用特制的精密水平孔陀螺仪测斜,以确保钻孔质量与施工安全。

⑵在积极冻结期内,根据监测信息控制冻土帷幕的温度,保证帷幕形成的强度和均匀性。

⑶冻胀融沉的控制1.2冻结段划分及施工顺序由于水平冻结段施工81.86m,且在缓和曲线上,根据水平孔钻进技术条件,隧道分两段冻结。

第一段冻结长度为55m,第二段冻结长度为37m,两段冻土帷幕间的搭接长度为10m。

在第一段掘进至45m时,现浇400mm厚的钢筋混凝土墙密闭开挖工作面,并回头将断面径向扩大1.3~1.4m,长4m 的隧道断面,作为第二段隧道冻结施工作业面。

其冻结段划分见图2-13-2-1。

施工顺序为:明挖段工作井施工→第一段隧道冻结孔钻进→积极冻结→冻结维护及第一段隧道掘进及初衬施工→扩大段施工→第一段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→第二段隧道冻结孔钻进→积极冻结→第二段隧道掘进和初衬施工→第二段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→停止冻结及进行其它冻结孔注浆→冻结设备拆除。

1.3冻土帷幕设计1.3.1设计基础资料取土的平均容重为19kN/m3,变形模量为6MPa,泊松比0.395。

取冻土(平均温度-10 C)的变形模量150MPa,泊松比0.3,设计抗折强度为1.8MPa(上海地区淤泥质粘土的极限抗折强度试验值为 2.8~3MPa),单轴抗压强度5MPa。

取地面超载为67kPa(约为土层承载力的2/3)。

盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法

盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法

盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法一、前言盾构技术作为一种地下工程施工方法,已经广泛应用于城市地铁、隧道等建设领域。

然而,在实际的施工过程中,盾构隧道刀盘在进洞过程中容易受到地质条件的限制,常常会遇到各种困难。

为了解决这些问题,盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法被提出并得到了广泛的应用。

二、工法特点盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的主要特点如下:1. 施工工法简单,施工工艺成熟,易于操作。

2. 加固效果好,能够有效解决进洞困难问题。

3. 能够确保施工过程的质量,保证施工结果的稳定性和可靠性。

4. 对环境的影响较小,对周边结构的损害较少。

三、适应范围盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法适用于以下情况:1. 地质条件复杂,地层变化大,盾构刀盘难以穿越的地方。

2. 需要保证施工过程的安全性和稳定性的地方。

3. 需要保证施工结果的质量和可靠性的地方。

四、工艺原理盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的工艺原理是通过冻结地层,增加地层的强度和稳定性,为盾构刀盘提供稳定的施工环境。

在实际工程中,首先需要对施工工法与实际工程之间的联系进行分析和解释。

然后,根据工程的实际情况,采取相应的技术措施,以确保施工工法的可行性和有效性。

具体的分析和解释如下:1. 施工工法与实际工程之间的联系:盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法适用于各种地质条件,能够有效地解决盾构刀盘进洞困难的问题。

通过冻结地层,增加地层的强度和稳定性,为盾构刀盘提供了一个稳定的施工环境。

这种施工工法在多个实际工程中得到了成功的应用。

2. 采取的技术措施:在施工过程中,需要采取以下技术措施:(1)选择合适的冻结剂和冷却设备,以确保冻结效果的达到要求。

(2)合理布置冷却管道,确保冷却剂能够均匀地冷却地层。

(3)选取合适的施工方式,确保施工工艺的顺利进行。

(4)根据实际情况,进行必要的调整和改进,以提高施工效率和质量。

五、施工工艺盾构进洞接收水平冻结法加固施工工法的施工过程主要包括以下几个阶段:1. 地质勘察和设计阶段:对工程地质条件进行详细的勘察,并根据勘察结果进行工程设计。

地铁隧道水平冻结法施工技术

地铁隧道水平冻结法施工技术

层中采用矿山法及常规辅助工法修筑隧道 ,施工难度大 , 安全性差 ,施工缓慢且工程投资较难控 制 。由于广汕 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 ,且 道路两侧地下管线纵横交错 ,数 目繁多 ,为避免明挖所带来的交通疏解和管线迁改困难 ,通过借 鉴广州、上海等地下水平冻结法施工经验 ,选定 “ 暗挖矿 山法” 为基本工法 ,选定 “ 水平冻结
( 内约 2 m / ,向外 约 1mm d ( 圈后 ) 向 0md 2 / 交 ,相邻 两 冻 结 孔 之 间 为 2 m / ) 以及 冷 冻 场 温 度 5md 梯 度规 律等 ,通 过 以下公 式 求得 的 :
预加 固围岩 ” 作 为主 要辅助 施 工措 施 ,综合 起来 称 “ 平 冻结 法加 固围 岩 ,浅 埋 暗 挖 法开 挖 和 水
衬砌 ” 施工 。 2 总体 技术 方 案
根 据 隧道 围岩各 土层 富水性 强 、饱水 性好 的特点 ,设计 通过水平 冻结 ,将 隧道 开挖 轮廓线 以
外 20 .m厚度 的土层冻结为不透水且有一定强度的冻土帷幕 , 使其在隧道开挖过程中起到止水和 临时支护的作用。冻土帷幕达到设计厚度及强度后 ,开始隧道开挖 ,隧道开挖采用交叉 中隔壁法
(R C D法 )分 6部 进行 ,初期 支护遵 循强支 护 的原 则 ,考虑 承受全部 围岩压 力 ,采 用 钢拱 架挂 网 喷射 混凝 土 ,与 开挖 同步 。隧道 全断 面开挖支 护完成 后 ,停止冻结 ,冻 土帷幕 自然 解冻 ,其 承载
的围岩压力逐步释放 ,并转 由初期支护承受。在冻土帷幕融穿 , 初期支护承载全部围岩压力并基
图 1 设计冻土帷幕 断面示意 图

浅析地铁隧道水平冻结法施工技术

浅析地铁隧道水平冻结法施工技术

浅析地铁隧道水平冻结法施工技术摘要:在一般的地铁施工中,由于地铁隧道所处的地层常常较为松软、稳定性差且含水量丰富,要保证安全施工,使用冻结法是比较有效的。

冻结法作为一种在地下施工的特殊施工技术,由于具有多种优势,因而在目前的地铁建设中使用极为广泛。

本文将对地铁隧道中的水平冻结法做出一定的介绍,详细地论述水平冻结法的施工技术。

关键词:地铁隧道;地铁工程;水平冻结法;施工技术随着中国城镇化的不断推进,城市人口不断增长,随之而来的是个人的生存空间不断被压缩,地下空间的开发成为国家扩大城市人口生存空间的最为重要的手段。

我国各大城市正在进行如火如荼的地铁建设,同时其他地下工程也在不断地投入兴建计划。

地铁建设不仅仅可以扩展人的生存空间,还对缓解城市交通压力起着重要的作用,被认为是发展城市交通的有效手段。

可以说,地铁建设是大势所趋,各大城市目前都在争先恐后地兴建地铁工程。

一般来说,地铁都要经过城市的繁华地段,这就要求在进行地铁建设时尽量不影响到周边居民的正常生活,应该尽量避免打扰到市民。

另外,地铁经常需要经过断层破碎带、地下淤泥层、流沙层等等非常容易坍塌且富含水分、稳定性差的地段,以往施工方往往采取通过大管棚小导管注浆以实现超前支护的施工方法,还有些则注浆加固松散底层等方式,但实践证明,这些传统的施工方法由于种种限制并不能确保地层的加固效果[1]。

这时人工冻结法就显示出其独有的优势,因为其具有不受支护范围和深度限制的特点,且能够有效地防止城市挖掘、钻凿施工过程中的相邻土体变形的发生,因而冻结法在市政工程建设中备受青睐。

虽然我国冻结法的基本原理以及基本工艺程序并没有质的变化,但是具体的施工技术以及施工工艺水平却不断地提高,尤其是垂直孔冻结技术在我国已经十分成熟。

但是水平冻结法的施工技术还有待完善和研究。

虽然水平冻结法的基本原则与垂直冻结区别不大,但在工程条件限制、施工的条件以及具体的作业方式等方面都与后者有较大的差别,且难度以及不可控因素更多。

冻结法施工工法

冻结法施工工法

冻结法施工工法冻结法施工工法是一种在土壤或地下水中适用的特殊工法,通过使用低温冻结土壤,以达到固结土壤、提高土壤强度的目的。

该工法被广泛应用于地铁隧道、地下工程以及水利工程等领域。

一、工法原理及步骤冻结法施工工法的原理是通过将导热性能较好的冷媒注入到土层中进行冷冻,降低土壤温度,使土壤中的水分形成冰,进而形成冻结固结的效果。

以下是冻结法施工工法的基本步骤:1. 前期准备工作:包括确定施工区域、进行地质勘探、设计冻结井孔等。

根据具体工程的要求,确定冻结井孔的深度和间距,并进行相应的测量放线工作。

2. 预冷:在施工区域进行预冷,通过降低区域温度,使土壤开始结冰。

预冷可以使用喷淋水或者其他降温设备。

3. 钻井:根据设计要求,在施工区域进行钻井,并安装冻结井孔。

冻结井孔的数量和位置应严格按照设计要求进行设置。

4. 注冷液:将冷媒通过冻结井孔注入土体中,并控制注入速度和密度。

冷媒冷却土壤中的水分,使其凝结为冰。

在注入过程中,需要利用监测设备进行实时监控,确保施工的效果和质量。

5. 冻结维持:在冷却液注入完成后,需要维持一定的冷却时间,以保证土壤完全冻结。

同时,需要对温度进行监控,确保土壤的冷冻效果。

6. 结冰固化:待土壤冷冻完全固化后,可以进行下一步的施工工作。

在这个阶段,冰固体将充当支撑结构的作用,可以避免土壤下陷或发生坍塌。

7. 结束施工:当施工工作完成后,需要进行冰体融化处理。

根据具体情况,可以使用加热水或者其他加热设备加快融冰过程。

融冰后,土体恢复正常状态,可以进行后续的工程施工。

二、冻结法施工工法的优点1. 提高土体强度:冻结法施工工法可以将土壤中的水分冻结成冰,使原本松散的土体变得坚实。

这有助于提高土壤的强度和稳定性,保证施工过程中的安全性。

2. 控制水位与土层状况:通过冻结法施工工法,可以有效地控制水位,避免地下水渗透到施工区域。

这对于地铁隧道、水利工程等需要在地下进行施工的项目尤为重要。

3. 提高施工效率:与传统的地下施工工法相比,冻结法施工工法能够提高施工效率。

北京地铁隧道水平冻结法施工

北京地铁隧道水平冻结法施工

北京地铁隧道水平冻结法施工Horizontal ground freezing method applied to tunnelingof Beijing Underground Railway System周晓敏 苏立凡(煤炭科学研究总院北京建井研究所,北京,100013) 贺长俊 关继发(北京城建集团地铁建设指挥部,北京,100000)文 摘 北京复八线地铁“大—热”区间南隧道施工时,拱顶遇到饱和含水的粉细砂层,此段隧道地处国贸立交桥下,又有多条地下管线,为了确保地下管线和地面交通的正常使用和安全运行,在国内首次实施了隧道内的水平冻结加固施工。

本文论述了该工法的设计、关键技术的处理以及实际取得的效果,探讨了人工地层冻结和浅埋暗挖技术相结合的发展方向。

关键词 冻结法,水平钻孔,地铁隧道中图法分类号 T U 472.9,U 455,T D 265.3作者简介 周晓敏,男,1964年生,1985年毕业于山东矿业学院,1994年于中国矿业大学获硕士学位,高级工程师,国内外发表论文12篇,获2项国内专利,1997年获得煤炭部科技进步一等奖,主要从事人工地层冻结技术研究和工程承包。

Zhou Xiaomin Su Lif an(Beijing Research Institute of Mine Construction Central Coal Mining Research Institute ,Beijing ,100013)He Changjun Guan Jif a(Railway Engineering General Headquarters Beijing Urban Construction Group Co.Ltd.,Beijing ,100081)Abstract During the construction of the south railway tunnel in Da Re Area of Beijing Underground Railway System ,there was a watersaturated layer of fine sand on the roof of the tunnel area.The tunnel area is located under the Guomao Overpass and there are several underground pipelines located in the tunnel area.To assure a normal operation and safety of the pipelines and overpass ,horizontal ground freezing method was applied to the tunneling for the first time in China.This paper has stated the design ,the key technologies and the practical results of this method ,and discussed the technical tendency in combination of the ground freezing and the excavation with a shallow depth.K ey words freezing method ,horizontal drilling ,underground railway tunnel1 引 言 Ξ冻结法在我国广泛应用于煤矿井筒施工,是解决淤泥、流砂等不稳定含水表土的可靠技术工法。

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水平冻结施工技术1.水平冻结设计1.1设计原则与关键技术1.1.1设计原则⑴在水平冻结加固后,保证在隧道掘进过程中围岩具有足够的稳定性,确保施工安全。

⑵保证施工过程中引起的地层沉降满足设计要求,以确保地面建筑物和地下管线的安全。

⑶满足环境保护及施工供水、供电能力要求。

⑷进行系统的施工监测,实现信息化施工。

1.1.2关键技术⑴冻结孔施工为了确保冻结孔的施工质量,先在钻孔工作面(钻孔桩和旋喷桩复合结构)用金钢石取芯钻开孔,并埋设孔口管,正常钻进采用跟管钻,孔口安装密封装置,使泥浆在封闭系统中循环,并用特制的精密水平孔陀螺仪测斜,以确保钻孔质量与施工安全。

⑵在积极冻结期内,根据监测信息控制冻土帷幕的温度,保证帷幕形成的强度和均匀性。

⑶冻胀融沉的控制1.2冻结段划分及施工顺序由于水平冻结段施工81.86m,且在缓和曲线上,根据水平孔钻进技术条件,隧道分两段冻结。

第一段冻结长度为55m,第二段冻结长度为37m,两段冻土帷幕间的搭接长度为10m。

在第一段掘进至45m时,现浇400mm厚的钢筋混凝土墙密闭开挖工作面,并回头将断面径向扩大1.3~1.4m,长4m 的隧道断面,作为第二段隧道冻结施工作业面。

其冻结段划分见图2-13-2-1。

施工顺序为:明挖段工作井施工→第一段隧道冻结孔钻进→积极冻结→冻结维护及第一段隧道掘进及初衬施工→扩大段施工→第一段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→第二段隧道冻结孔钻进→积极冻结→第二段隧道掘进和初衬施工→第二段隧道地基强制化冻、注浆和施工内衬→停止冻结及进行其它冻结孔注浆→冻结设备拆除。

1.3冻土帷幕设计1.3.1设计基础资料取土的平均容重为19kN/m3,变形模量为6MPa,泊松比0.395。

取冻土(平均温度-10C)的变形模量150MPa,泊松比0.3,设计抗折强度为1.8MPa(上海地区淤泥质粘土的极限抗折强度试验值为 2.8~3MPa),单轴抗压强度5MPa。

取地面超载为67kPa(约为土层承载力的2/3)。

隧道覆土厚度按11m 考虑。

1.3.2冻土帷幕结构形式冻土帷幕的断面形状与隧道开挖断面相似,其有效厚度为1.4m,见图2-13-2-2。

1.3.3冻土帷幕的承载力计算取出冻土帷幕及地层的一个截面,按线弹性平面应变问题计算冻土帷幕的应力、应变分布。

取模型的宽度为24m,高度为28m。

用有限元法进行冻土帷幕的受力与变形计算。

经ANSYS计算,结果见表2-13-2-1。

从表中可以看出,冻土帷幕的承载能力是足够的。

图2-13-2-1冻土帷幕结构图计算最大应力及安全系数1.3.4冻结孔、测温孔、泄压孔布置与冻土帷幕形成预计为了使冻土帷幕提前交圈,有利于提高冻土帷幕的均匀性,采用较小的冻结孔控制间距,根据隧道断面,并保证在隧道扩大断面处在扩大断面后冻结帷幕有效厚度>1.4m。

每段冻结孔数量都为28个,其中第一段冻结孔长55m,冻结孔开孔间距为879mm,开孔位置与开挖边界的距离为600mm,第二段冻结孔长37m,冻结孔开孔间距为809mm,开孔位置与开挖边界的距离为300~600mm,两段冻结孔钻孔与隧道中心线的夹角都为1°,允许偏斜率为8‰,冻结孔沿隧道线路呈放射状钻进,成孔最大间距都不大于1.65m。

每段测温孔设置二个,布置在终孔间距最大的相邻两冻结孔中间内侧0.3m处,其深度分别为55m和37m,孔内根据地层情况布置5~8个测温点。

卸压孔一个,布置在冻结布置图内侧1.5m靠近隧道中心线处,其孔深分别为45m和30m,孔口安装1"泄压阀和2MPa压力表。

其冻结孔、测温孔、泄压孔布置见图2-13-2-3、图2-13-2-4。

冻土帷幕扩展厚度根据上海地区类似地层冻结施工实测结果并参考竖井冻结壁计算方法确定。

设计冻土帷幕交圈时间为30d,积极冻结时间为35d。

开挖时的冻结壁有效厚度为1.4m。

其冻土帷幕形成预计见图2-13-2-2,图2-13-2-5给出了掘进到不同位置时,冻土帷幕的扩展边界。

可以看出,由于采用放射状布孔,掘进时冻土进入隧道开挖断面很少,这样,既有利于初衬喷射混凝土施工,又可增加冻土帷幕有效厚度,保证扩大断面在扩大后其冻土帷幕厚度大于1.4m。

1.4冻结技术参数1.4.1冻土帷幕温度有效冻土帷幕的平均温度不高于-10℃,开挖时冻土帷幕表面温度低于-3℃。

1.4.2冻结盐水温度设计最低盐水温度为-26℃~-30℃,并要求冻结7d盐水温度达到-20℃,维护冻结时不升高盐水温度。

1.4.3冻结孔单孔盐水流量:7~10 m3/h。

1.4.4冻结管规格:φ108×8 mm无缝钢管。

1.4.5第一段隧道施工积极冻结时间35d,维护冻结工期80d。

第二段隧道施工积极冻结时间35d,维护冻结工期60d。

1.4.6冻结需冷量:取冻结管的散热系数为300kcalh-1m-2,冷量损耗为20%,第一段和第二段的冻结管长度分别为1595m和1073m,得冻结需冷量分别为:Q1=0.108×3.1416×1595×300×1.20=194455kcal/hQ2=0.108×3.1416×1073×300×1.20=131061kcal/h1.5主要冻结施工参数见表2-13-2-2。

主要冻结施工参数表2.水平冻结施工2.1冻结法施工各阶段施工作业内容冻结法施工各阶段作业内容见表2-13-3-1。

冻结法施工各阶段作业内容表2.2确定冻结法施工差异警戒值在冻结法施工准备阶段,为确保安全施工,控制地面建筑物倾斜或开裂,应对冻结法施工段范围内的建筑物和管线的位置、使用年限进行实地细致的调查,并作出其强度、刚度和最大变形的评价,以确定安全的差异施工警戒值,根据警戒值,调整冻结设计施工技术参数。

2.3冻结法施工工艺流程冻结法施工工艺流程见图2-13-3-1。

图2-13-3-1冻结法施工工艺流程图2.4冻结法施工工序及施工方法2.4.1冻结孔施工2.4.1.1冻结管、测温管、卸压管和供液管规格冻结管选用ф108×8mm低碳无缝钢管,单根管材长度为1.5~2m,采用螺纹连接并手工补焊,测温管和水文管管材同冻结管。

供液管ф62×6mm用增强聚乙烯塑料管或15#钢管。

2.4.1.2打钻设备选型选用MKG-5S型钻机2台。

选用BW-250/50泥浆泵2台,流量为250 l/min。

钻机和泥浆泵总功率为41kw。

采用冻结孔钻进专用组合钻具跟管钻进。

钻孔测斜采用特制的TY-1型高精度水平钻孔陀螺测斜仪,钻孔浅部用经纬仪灯光测斜校准。

2.4.1.3冻结孔质量要求根据施工基准点,按冻结孔施工图布置冻结孔。

孔位偏差不应大于100mm。

冻结孔孔径110mm。

冻结孔钻进深度误差为-0.2~+0.3m。

钻孔偏斜率控制在0.8‰以内。

成孔最大间距不大于1.65m。

2.4.1.4钻机平台搭建钻机平台采用满堂脚手架管搭建,脚手架管平面间距为0.6m×0.6m。

平台满铺60mm厚松木板,钻机底盘下垫200mm×200 mm方木。

根据冻结孔位置,分层加高钻机平台。

2.4.1.5冻结孔开孔冻结孔用Φ160mm金刚石取芯钻开孔。

每个钻孔安装孔口管,孔口管用ф159×8mm无缝钢管加工。

钻进时,孔口管安装孔口密封装置。

2.4.1.6冻结孔钻进与冻结器安装(1)按冻结孔设计方位要求固定钻机。

随钻进放入冻结管。

冻结管下到设计深度后密封头部。

(2)为了保证钻孔精度,开孔段钻进是关键。

钻进前10~20m时,要反复校核钻杆方向,调整钻机位置,并用经纬仪或陀螺仪检测偏斜无问题后方可继续钻进。

(3)冻结管下入孔内前要先配管,保证冻结管同心度。

下好冻结管后,用测斜仪进行测斜,然后复测冻结孔深度。

冻结管长度和偏斜合格后密封冻结管头部,并进行打压试漏。

冻结孔试漏压力控制在0.7~1.0MPa之间,稳定30分钟压力无变化者为试压合格。

(4)冻结管安装完毕后,用堵漏材料密封冻结管与孔口管的间隙。

(5)在冻结管内下入供液管。

供液管用管箍连接,供液管底端焊接0.2m 高的支架。

然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。

(6)测温孔施工方法与冻结管相同。

2.4.2冻结制冷系统安装2.4.2.1冻结制冷设备选型与管路设计(1)选用YSKF600型冷冻机组1套,YSKF300型冷冻机组各2套(其中1套备用)。

当盐水温度在-30℃,冷却水温度为28℃时,冻结站的制冷量约为240000 kcal/h,冷冻机组电机总功率为305 kw。

(2)选用8Sh-13(A)盐水循环泵2台(其中1台备用),流量270m3/h,扬程36m,电机功率45kw;选用IS200-150-250冷却水循环泵1台,流量400 m3/h,扬程20m,电机总功率37kw;。

(3)选用DBN3-200型冷却塔2台,电机总功率11kw。

(4)设盐水箱一个,容积6m3。

(5)盐水干管和集配液管均选用ф219×8mm无缝钢管,盐水干管长度为380m。

集、配液管与羊角连接选用1.5"高压胶管。

(6)冷却水管用5"焊管,在冷冻机进出水管上安装温度计。

(7)在去、回路盐水管路上安装压力表、温度传感器和控制阀门。

在盐水管出口安装流量计。

(8)在配液圈与冻结器之间安装阀门二个,以便控制冻结器盐水流量。

(9)在盐水管路的高处安装放气阀。

(10)盐水和清水管路耐压分别为0.7MPa和0.3MPa。

(11)每个冻结站的冷却水用量为30m3/h,最大总用电量约398kw。

(12)其它①冷冻机油:选用N40冷冻机油。

②制冷剂:选用R22制冷剂。

③冷媒剂:用氯化钙溶液作为冷冻循环盐水。

盐水比重为1.265。

2.4.2.2冻结站布置与设备安装站内设备主要包括配电柜、冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及清水池等。

冻结站布置主要设备布置见图2-13-3-2。

设备安装按设备使用说明书的要求进行。

2.4.2.3管路连接、保温与测试仪表安装盐水和冷却水管路用管架直接铺在地面上,法兰连接。

去、回路盐水干管用管架固定在工作井井壁上。

温度计、压力表和流量计安装按设计进行。

盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温,保温层厚度为50mm,保温层的外面用塑料薄膜包扎。

冷冻机组的蒸发器及低温管路用50mm厚的软质泡沫塑料保温,盐水箱和盐水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。

2.4.2.4溶解氯化钙和机组充氟加油先在盐水箱内注入约1/4的清水,然后开泵循环并逐步加入固体氯化钙,直至盐水浓度达到设计要求。

溶解氯化钙时要除去杂质。

盐水箱内的盐水不能灌得太满,以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。

机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。

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