复杂地质构造竖井井筒冻结法施工
井筒冻结法施工工艺和风险分析
井筒冻结法施工工艺和风险分析【摘要】冻结法具有适应性强、支护结构灵活、隔水性好等特点，在深厚表土层中井筒施工主要采用冻结法。
本文介绍冻结法的施工工艺进行介绍，为深厚表土层冻结施工提供经验。
【关键词】井筒冻结设计；冻结施工；冻结原理【Abstract 】Freezing method has strong adaptability and flexible support structure ，impermeable and good features，in deep alluvium Shaft Construction mainly freezing method. This article describes the method to freeze the construction process will be introduced to freeze the construction of deep topsoil provide experience.【Key words 】Freeze wellbore design；Freeze construction；Freeze principle1.引言由于我国地层条件比较复杂，在华东、华北、西北地区井筒建设无法采用普通凿井法凿井，需要采用冻结法、沉降法和盾构法等特殊凿井技术进行建设。
当建设井筒地层为不稳定厚表土层时，采用的施工方法主要以冻结法为主。
并且煤矿向深部开采延伸，其井筒往往要穿过特殊地层，如过含水丰富或碎破的基岩，都要采用冻结法施工。
因此，冻结法施工是广泛采用行之有效的技术方法之一。
2.冻结原理在地下工程施工之前，采用人工技术制冷，将地下工程周围的含水或者含有松散碎石岩层冻结，形成冻土结构物一一冻结壁，用来承受来自地层中压力和隔绝砂子和地下水涌入，然后在形成冻土结构中进行开挖、支护的特殊施工方法称为人工冻结法(简称冻结法) 。
3.冻结设计在深厚表土层采用冻结法建设井筒，冻结壁设计是关键问题之一。
复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术探析
复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术探析一、引言二、竖井井筒冻结法概述竖井井筒冻结法是一种常用的竖井井筒施工方法，其原理是通过向井筒周围注入冷却液冻结土层，形成冻结土壁，使得井筒周围土壤具有一定的承载能力，从而保证井筒的稳定和安全。
这种施工方法在复杂地质条件下尤其得到了广泛应用，其主要优势在于可以有效应对地下水涌入、土层松软、地下构造复杂等问题，保证了井筒的施工质量和安全性。
1. 地下水涌入问题在复杂地质条件下，地下水涌入是竖井井筒施工中常见的问题之一。
地下水的涌入会导致井筒周围土壤的松软和失稳，给井筒的施工带来了很大的不利影响。
由于竖井井筒冻结法可以形成一定厚度的冻结土壁，可以有效隔绝地下水的涌入，保证井筒周围土壤的稳定，因此在处理地下水涌入问题上具有明显的优势。
2. 土层松软问题3. 地下构造复杂问题复杂地质条件下的地下构造复杂问题也给竖井井筒的施工带来了很大的挑战。
竖井井筒冻结法具有较强的适应性，可以很好地适应复杂的地下构造，保证了井筒的施工质量和安全性。
四、竖井井筒冻结法的施工关键技术1. 冷却液的选择在竖井井筒冻结法施工中，冷却液的选择对施工效果具有很大的影响。
一般来说，选择低温冷却液，如液氮、液氩等，可以更好地提高土壤的冻结效果，保证冻结土壁的形成，并且效果更为稳定。
2. 冻结控制在施工过程中，需要对冻结过程进行精确的控制，避免出现过度冻结的情况，从而导致土壤的龟裂或者其他问题。
需要根据具体情况，合理控制冻结过程，保证冻结效果的稳定和均匀。
3. 安全保障由于竖井井筒冻结法是一种较为复杂的施工方法，施工过程中需要加强安全保障措施，避免出现意外事故。
需要对施工人员进行专门的培训和指导，提高他们的安全意识，保证施工过程的安全性。
复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术探析
复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术探析
竖井井筒冻结法是一种在复杂地质条件下施工的井筒加固技术。
在井筒施工过程中，往往会遇到复杂的地质条件，如复杂的地层结构、高含水层、断层、溶洞等。
这些地质条件往往会给井筒施工带来很大的困难和风险。
竖井井筒冻结法就是通过冻结地层来形成一个稳定的井筒结构，以便安全进行井筒施工。
竖井井筒冻结法的施工过程一般分为以下几个步骤：需要对井筒周围的地质条件进行详细的勘测和分析，了解地层的性质和周围环境的情况。
根据勘测结果确定冻结区域和冻结深度，并制定详细的施工方案。
然后，将冻结管安装到预定的位置，并连接冻霜设备。
接着，注入冷却介质（如液氮），形成冻结区域。
进行井筒的施工和加固。
竖井井筒冻结法的核心是通过冻结地层来提高井筒的稳定性和强度。
冻结地层可以有效地控制井下水位和井筒的变形，从而确保井筒的安全施工。
而在冻结地层中，冻结管起到了关键的作用。
冻结管安装的位置和数量要根据地层条件和井深来确定，以确保冻结区域的完整性和稳定性。
冻霜设备则用来注入冷却介质，降低地层温度，形成冻结区域。
在竖井井筒冻结法中，有几个关键技术需要注意。
冻结管的密封性要好，在安装过程中要确保没有漏水现象。
冷却介质注入的速度和温度要控制好，以避免地层温度过快地下降引起冻霜设备的损坏。
还需要根据地层的特点和冻结深度来选择适当的冷却介质和冷却方式。
井筒施工过程中要加强监测和控制，确保冻结区域的稳定性，以及井深和井径的控制。
复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术探析
复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术探析1. 引言1.1 研究背景。
在复杂地质条件下，竖井井筒冻结法作为一种常用的施工技术，具有较好的适用性和效率。
研究背景主要是由于地质条件的复杂性带来了施工的困难，传统的方法往往无法有效应对这些问题。
因此，对竖井井筒冻结法施工技术的研究和探索成为了当前的热点和难点。
复杂地质条件下的工程施工常常受到地下水位、土壤类型、地下水渗透性等因素的影响，而这些因素对于竖井井筒冻结法的施工都有着重要的影响。
了解这些影响因素，对竖井井筒冻结法的施工技术进行深入分析和研究，可以有效提高施工的成功率和质量。
因此，本文旨在对复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术进行探析，以期为解决在复杂地质条件下的工程施工难题提供参考和借鉴。
1.2 问题提出1. 地层条件复杂：由于地下岩层结构多变、地质情况复杂，导致施工过程中难以准确预测地层情况，增加了施工风险和难度。
2. 地下水位高：部分地区地下水位较高，可能会导致井筒冻结效果受到影响，使得施工进展受阻。
3. 地质断层影响：地质断层常常会对井筒冻结施工造成影响，可能导致井筒结构不稳定，增加施工的难度和风险。
4. 地下设施影响：地下管线、电缆等地下设施可能会干扰井筒冻结施工，需要采取相应措施保障施工的顺利进行。
针对这些问题，需要深入研究复杂地质条件下竖井井筒冻结法的施工技术，探索有效的解决方案，提高施工效率和质量，保障工程安全顺利进行。
1.3 研究目的本文旨在探讨复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术的具体实现方法，以及其在工程实践中的应用效果和优势。
通过对竖井井筒冻结法的概述和复杂地质条件对施工的影响进行分析，进一步深入研究竖井井筒冻结法施工技术的关键技术和应用案例。
同时，我们也将对施工中的注意事项进行探讨，以及总结复杂地质条件下竖井井筒冻结法施工技术的有效性，并展望未来的研究方向。
通过本文的研究，我们希望能够为在复杂地质条件下进行竖井井筒冻结法施工的工程师和研究人员提供参考和指导，提高工程施工的顺利进行，确保工程质量和安全。
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术适用范围近年来，我国东、西部地区深井建设中普遍遇到深厚复杂岩土层，冻结法是其最主要的凿井方法。
本技术适用于表土层厚度800m以内，含水岩层深度1000m以内的复杂岩土层中凿井，突破了深厚复杂岩土层下固体资源开发的凿井技术瓶颈制约，推广应用前景广阔。
技术原理在待开凿的井筒周围钻冻结孔；在孔内下入钢质冻结管，再在冻结管内下入塑料管，形成冻结器；在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水，使周围地层冻结，形成筒形冻土墙—冻结壁；而后在冻结壁的保护下掘砌施工井壁，形成永久的封水与支护结构。
关键技术冻结井壁关键技术：井壁永久荷载和冻结压力理论，双层复合井壁和单层井壁设计理论，适应表土层沉降的井壁结构及其设计理论，井壁防裂技术、接茬防渗技术，（钢纤维）高强混凝土井壁施工技术。
冻结壁关键技术：冻结壁厚度设计理论，多圈管冻结壁发展厚度与平均温度计算方法，分圈异步冻结技术，高效保温局部冻结技术，预防冻结管断裂技术，控制冻结技术，冻结孔内缓凝水泥浆固管封水技术。
工艺流程1、打井筒检查孔；2、确定冻结深度；3、确定井壁结构与材料，设计井壁厚度等；4、设计冻结壁的厚度及平均温度；设计冻结方案、工艺和冻结孔位置等；5、打冻结孔，下入钢质冻结管和塑料供液管，形成冻结器；同时建制冷站；6、在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水，冻结地层形成合格冻结壁；7、掘砌施工井壁；8、停冻，拔出供液管并充填冻结管。
主要技术指标（1）可开凿表土厚度达800m的特厚表土井筒、富水岩层深达1000m的井筒；（2）井壁（钢纤维）混凝土强度等级可达（CF100）C100；（3）可预防冻结管断裂及冻结孔导水淹井事故；（4）可预防深厚表土层沉降引起的井壁破裂灾害；（5）与传统的双层复合井壁技术比，新型单层冻结井壁技术壁厚减少近50%。
典型案例1、深厚表土层冻结法凿井技术：已施工49个表土厚度达400-754m（创世界纪录）的井筒，井壁混凝土设计等级达CF90。
冻结法井筒施工顺序
冻结法井筒施工顺序主要包括以下步骤：
施工准备阶段：包括冻结站安装、冻结管路连接、冻结系统调试等。
冻结阶段：开始冻结，形成人工冻土帷幕，一般分积极冻结和消极冻结。
融沉注浆阶段：当井筒掘进到冻结壁交圈并基本趋于稳定时，可对井筒外壁采用单液水泥浆封水，停止冻结后人工进行注浆，以达到堵住透水点的目的。
井筒掘砌作业：在冻结壁达到设计厚度后，即可进行井筒掘砌作业，直到顺利穿过不稳定地层为止。
拆除冷冻站，拔出冻结管，充填冻结孔，冻结壁自然解冻，恢复地层初始状态。
此外，还需要注意井口安装和提升系统安装。
具体施工顺序可能根据实际情况有所调整，建议查阅相关工程案例以获取具体信息。
深厚含水复杂岩土层冻结法凿井井筒支护关键技术
深厚含水复杂岩土层冻结法凿井井筒支护关键技术说到深厚含水复杂岩土层的冻结法凿井井筒支护技术，那可真是个头疼的事情。
就拿我们常见的那些土质复杂的地方来说，想要凿井，简直是“难上加难”。
你看吧，这些地方地质条件特别复杂，一方面土层水多，另一方面岩石坚硬，稍不小心就可能让整个施工过程陷入困境。
所以，要想做好这些地方的井筒支护，靠简单的办法可远远不行。
话说，冻结法就是其中一个“杀手锏”。
这技术你要问我怎么理解，我就用最简单的比喻给你讲讲。
就好像是把周围的土和水都给“冷冻”起来，冻成一块硬邦邦的“冰砖”，然后你就能在这块坚硬的“冰砖”中间安安心心地凿井了。
这么做的好处大了去了，不仅能稳定井壁，防止土层坍塌，还能减少水流渗漏。
是不是听着有点酷？冻土层的形成就像是给土壤打了个“防护针”，把它从外部给“冻”住，完全不给你留机会发生滑坡或者坍塌。
可是，这么一说，你可能会觉得，哎呀，这冻土得多麻烦啊，能行吗？其实你完全不用担心。
虽然冻结法听起来好像有点“高冷”，但它其实有着很强的“耐性”。
冻结的过程就是通过在地下埋设冷却管道，让冷媒（那就是冰冷的液体）不断流动，把周围的土层和水分都给冻住。
说起来简单，做起来可一点也不容易。
这一冷却，得需要一定的时间和耐心，你得确保冻土层能均匀地冻结，不然一旦局部没冻好，整片冻结效果就全都泡汤。
这时候可就得看你用什么“冷媒”了。
现在市面上用的冷却液一般都不是那种普通的冰水，而是一些化学物质，能够在低温下依然保持流动性。
想象一下，你去冰箱拿冷冻食品的时候，外面是结冰的，但冰箱里面的空气却冷得“透心凉”。
这就像冷却液对土层的“冷冻”作用一样，不是单纯的低温就能搞定的，它还得保持一定的流动性，确保冷却效果能够持续进行。
再来说说这冻结法的“妙处”。
在复杂的岩土层下打井，你遇到的麻烦事可就多了去了。
水位高，土层松软，不说别人，光是防水这件事就够你忙活的了。
而冻结法的好处就是可以在冻结土层的同时，把这些麻烦问题给挡在外面。
竖井冻结法施工工艺流程
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复杂地质构造竖井井筒冻结法施工
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复杂地质构造竖井井筒冻结法施工
近年来，人们越来越重视对地下空间的开发和利用，但由于地下空间各种复杂的工程地质和水文地质条件，如软土、含水不稳定层、流砂、高水压及高地压地层等，在这种复杂环境下施工，常规施工方法不能维持周围土体稳定，而要采用一些特殊的施工方法，冻结法就是其中之一。
另外，我国经济发达地区且地质条件好的煤田，绝大部分已得到充分开发，其中不少煤田已经枯竭，需要开发深厚表土所覆盖下的煤田。
但这些矿井大多都要穿过400~800m的深厚表土层，在这种复杂的地质条件下，用常规的建井技术已经不可能，必须考虑采用特殊的凿井技术，即竖井井筒冻结法凿井技术。
由于冻结法（特别是竖井井筒冻结法）在复杂地质施工中的普遍应用，它的施工技术要点及难点也成为研究的主要课题。
一、冻结法的施工工艺
冻结法施工技术在国际上已有一百多年的应用历史，在城市土木工程的应用始于1886年瑞典斯德哥尔摩24m的人行隧道的建设。
在西欧、前苏联、日本等科技发
达国家，该技术已是城市建设中一项成熟的施工技术和施工方法。
如比利时的布鲁塞尔某深基坑外围尺寸为37×81m，采用冻结法施工效果较好，又如东京地下快速
公路十号及十一号隧道，瑞士阿尔堡勃恩隧道，杜塞尔多夫隧道均采用先冻结后开挖的施工方法，原西德的海尔纳东部泵站建筑基坑，苏联莫斯科地铁车站的开挖，也均采用冻结法施工技术施工。
代写论文
我国采用冻结法技术施工煤矿井筒自1955年开始，至今有40多年的历史，共用冻结法施工煤矿井筒430余个。
其中冻结最大深度435m，冻结表土层最大厚度375m，冻结法技术已是我国煤矿井筒施工中成熟、可靠的特殊施工方法之一。
进入70年代，冻结法技术开始在城市建设基坑开挖及路桥施工中推广应用。
如北京地铁车站的护坡工程、沈阳地铁试验井开挖、内蒙海拉尔水泥厂地下皮带走廊施工、南通钢厂沉淀池施工，凤台大桥主桥墩开挖上海过江隧道出口、地铁车站、泵站施工等均是采用冻结法技术施工，效果很好。
冻结法的施工工艺:第一阶段是冻结管的排列，根据工程特征要求，可布置各种形状；第二阶段，开始土壤冻结，冻土首先从每个冻结管周围向外扩展，当各分离的
圆柱冻结体联成一体时，该冻结阶段就告完成；第三阶段是继续降低冻结体的平均湿度和扩大冻土墙厚度使之达到设计要求；第四阶段是维持低温，保证开挖和做永久结构施工期间，冻土墙强度保持不变。
完成使命后即开始强行解冻，拔除冻结管。
冻结法的基本原理
冻结法起源于天然冻结，随着人工制冷技术的发展和应用，出现了人工冻结。
冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿，井筒直径大小和深度基本不受限制。
通常，当存在不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层，地下水含盐量不大，且地下水流速较小时(流速V＜17～10m/s)，均可使用冻结法。
冻结法凿井就是在不稳定含水地层中
进行施工时，利用人工设置的冻结管，在冻结管内循环冷媒剂，将井筒周围岩层的热量带走，冻结形成封闭的圆筒——冻结壁，抵抗地压、承受水压力和隔断地下水，在冻结壁的保护下进行开挖地层和砌筑井壁的一种特殊施工方法。
冻结法凿井在煤矿特法建井中具有明显的优势，既能用于不稳定的含水层,又可用于基岩含水层，
既可应用于立井，又可应用于斜井及风道口工程，适应性强，安全可靠。
简历大全 /html/jianli/
冻结法的应用及特点
冻结法是利用人工制冷技术，将低温冷媒送入具有一定含水量和地下水流速的软
弱地层中，使地层中的水与周围土颗粒发生冻结，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程地联系，从而形成强度高、弹性大和抗渗性好的冻结壁，以便在冻结壁的保护下，进行井筒或地下工程掘砌施工的特殊结构施工技术。
竖井井筒冻结技术是目前复杂地质构造中常用的施工技术。
主要应用在：煤矿井筒施工的冻结封水及临时支护；市政工程地下结构施工封水及临时支护；地铁车站及街区明挖施工的冻结临时支护和封水；地下水泵站施工的冻结临时支护和封水；
水平隧道的冻结支护和封水；其他各类地下建筑基坑的冻结加固；交通建筑中水下基坑及桥梁基础施工的冻结支护等。
经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点：1。
可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；
2.冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5-10Mpa，能有效提高工效；3，冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；4，冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。
总结大全 /html/zongjie/
四、冻结法施工技术
（一）.复杂地质构造竖井井筒冻结法施工
竖井井筒冻结法施工主要工艺过程包括冻结孔施工、井筒冻结和井筒掘砌等主要工作。
由于地下空间的不确定性和复杂性，以及随着开挖表土层厚度的增大，冻结
深度增加，地压加大，冻结法在井筒的施工中常存在很多的问题，像冻结管的断裂问题、冻结井壁的破裂变形问题、工作面底鼓、风动机具的冻结堵塞问题和地表冻融危害问题等。
如何避免这些问题的频发，施工过程中应注意以下几个方面：
1.冻结深度。
冻结深度确定合理，可节省冻结费用，保证井壁质量，加快建井速度，同时能防止涌水冒砂事故，做到安全可靠。
这就要求冻结深度必须穿过分化基岩，深入到不透水的稳定基岩10m 以上；若分化基岩带裂隙发育，且分化带以下
基岩破碎，富水性强或有断层及断层破碎带时，冻结深度应考虑穿过破碎基岩；距离分化带30m 以内的含水基岩岩层，应与松散层一起冻结，并宜采用差异冻结施工。
2.冻结孔施工
冻结孔圈径、数量。
井筒冻结采用外、中、内圈孔和防片帮孔的多圈冻结孔设计
布置。
外圈孔直径30.8m, 58 个冻结孔, 孔深578m, 采用局部冻结。
为有效防止
冻结孔偏斜的情况发生，对冻结孔偏斜率提出了以下要求：位于冲积层的钻孔不宜大于0.3%，相邻两个钻孔终孔的间距不得大于3m；位于分化带及含水基岩的钻孔，不宜大于0.5%，但相邻两个钻孔的终孔不得大于5m；对于径向偏斜，均控制在500～800mm 范围内。
当相邻两个钻孔的偏斜值超过上述规定时，应补孔，以有效
防止冻结壁开窗，涌砂冒泥，而造成淹井事故。
：
开孔间距误差控制在±20mm 内。
在打钻设备就位前，用仪器精确确定开孔孔位，
以提高定位精度。
准确丈量钻杆尺寸，控制钻进深度。
按要求钻进、用灯光测斜，偏斜过大则进行纠偏。
钻进 3m时，测斜一次，如果偏斜不符合设计要求，立即采
取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设计规定，则进行补孔。
合理确定冻结孔布置圈直径，以保证冻结壁的厚度。
如果冻结孔布置圈过小，虽然井帮温度较低，但其整体厚度不够，可能造成井壁变形过大，冻结管断裂。
3.井筒施工
.3.1冻结管施工
冻结管应选择低碳钢、中碳钢或低合金钢无缝钢管，采用低碳钢无缝钢管时，宜用外箍焊接，而采用中碳钢或低合金钢时，宜用外箍丝扣连接。
管子端部采用底盖板和底锥密封。
在断管中下套管，恢复盐水循环。
冻结管安装完，进行水压试漏，经30 分钟观察，再延长 15 分钟压力不降为合格，否就近重新钻孔下管。
特别是深厚黏土层，要严格控制掘进段高和井帮暴露时间，这样有利于控制冻土的蠕变和冻胀力的发展,避免断管。
3.2冻结井壁防破裂防变形施工工艺
冻结壁发生破裂在竖井冻结井筒施工中是一种较为普遍的现象。
针对此问题,可从
几个方面采取措施：
：
结壁温度场；冻结壁与隧道胶结；开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移；开挖后冻结壁表面温度。
冻结施工监测可以为冻结井施工提供及时的反馈信息；可以通过对现场监测结果分析为设计和施工定量化预测计算提供依据；还可以判断冻结壁是否达到设计标准，这些都是确保工程安全可靠的重要手段。
五.结束语
冻结法在竖井井筒不稳定表土层的施工中得到了广泛的应用，同时，随着社会经济的不断发展，人口的不断增长和空间的相对缩小，开发地下空间己经成为人类扩大生存空间的重要手段和发展趋势，随着21世纪地下工程的大规模开发利用，以及
煤矿矿井向深层的开发，冻结法也将会得到更加广泛的使用，而且其发展也会加快。
而竖井井筒冻结施工中的问题也将越来越引起人们的重视，新的改进措施将不断被应用于施工过程中。