(完整版)人工冻结法的施工技术研究_毕业设计
冻结法施工工法
目录一、前言二、特点三、使用范围四、工艺原理五、工艺流程六、施工操作要点七、机具设备八、质量标准九、劳动力组织十、安全环境保护十一、效益分析十二、工程实例冻结法施工工法一、前言作为一种成熟的施工方法，冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达435m，冻结表土层最大厚度达375m。
自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海、北京、深圳、南京等城市地铁工程施工中。
中铁四局集团在上海地铁M8线Ⅲ标段黄兴路站～延吉中路站区间隧道旁通道工程施工中,采用了冻结法加固的施工方法,通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料,形成本工法。
二、特点冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，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。
三、使用范围冻结法适用于各类地层，主要用于煤矿井筒开挖施工。
目前在地铁盾构隧道掘进施工、双线区间隧道旁通道和泵房井施工、顶管进出洞施工、地下工程堵漏抢救施工等方面也得到了广泛的应用。
四、工艺原理冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。
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，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。
根河地区人工冻结法
根河地区人工冻结法
（实用版）
目录
1.根河地区简介
2.人工冻结法的原理
3.人工冻结法的应用
4.根河地区人工冻结法的实施情况
5.人工冻结法的优势与挑战
正文
【根河地区简介】
根河地区位于中国内蒙古自治区呼伦贝尔市北部，是我国高纬度地区之一，冬季寒冷漫长，地表温度极低。
由于特殊的地理位置和气候条件，根河地区的基础设施建设和资源开发相对较为困难。
【人工冻结法的原理】
人工冻结法是一种通过在地下注入低温液体，利用地热传递原理，使土壤和岩石温度降低，从而达到冻结土壤和岩石的目的。
这种方法主要用于地下工程、矿井建设等领域。
【人工冻结法的应用】
人工冻结法在根河地区的应用主要体现在基础设施建设和资源开发
方面，包括：地下管线铺设、地铁隧道开挖、矿井建设等。
通过人工冻结法，可以有效防止地下水渗透，保证工程质量和安全。
【根河地区人工冻结法的实施情况】
近年来，根河地区在基础设施建设和资源开发方面取得了显著成果，人工冻结法的应用功不可没。
在地下管线铺设、地铁隧道开挖等领域，人
工冻结法已经逐渐取代了传统的冻结方法，成为一种高效、环保的工程技术。
【人工冻结法的优势与挑战】
人工冻结法具有许多优势，如施工速度快、环保、节能等。
然而，在实际应用过程中，也面临着一些挑战，如：低温液体的制备和输送、地下温度场的控制、对周围环境的影响等。
人工冻结法地基处理及应用研究
人工冻 结法地基处理及应用研究
柳利霞
（ 汉大学 武
侍倩
４０７ ） ３０ ２
武汉
【 提要 ｌ 本文介绍 了冻结法进行 地基处理的原 理和特点 ， 于该技 术中存在 的如未 冻水 含量对冻结 土强 度 对
的影 响 ， 冻结与解冻速度 ， 冻胀融沉 ， 冻融土的物理力学性 质等问题进行 了研究并给予 了解答 。可以通过增
水量不小于 １％的土都能适用。人工冻结法由于拥有众 多的优点 而受到越来越多的重视 ， ０ 将成 为完 成地 下工 程 的主要 技 术 手段 之 一 。我 国 于 １５ 首 次 使用 人 工 冻 结 法 凿 井 并获 ９ ５年
得成 功 ， 此后经 过 近 ５ 的 实践 ， 有 了一定 技 术水 平的 冻结 法 凿井 施工 、 ０年 具 设计 队伍 。在今 后 的建设 中 ， 人工冻 结 法在 我 国地 下工 程 领 域将 发 挥 更 大 的作 用 。完 善 和 发展 人 工 冻结 理 论 和技术 体 系不仅 具有 重要 的社 会效 益 ， 而且具 有 良好 的经济 前景 。
上隆起 ； 膨胀 引起 的水平 侧挤 力 可把 冻结 范 围外 侧 的未 冻结地 基 土 向外 挤 ， 引起 地 基 上部 结
构 物 的变 位 。
解 冻 时 的收缩 沉降 ， 般处 于正 常状 态 ， 一 比冻胀 量 多 ２ ％ 一 ０ ， ０ ３ ％ 根据 土质 情况 ， 也有 比 冻胀率 高 ２— ３倍 的高沉 降率 土 。另外 ， 水率 ５ ％ 以上 的土 ， 数沉 降率 较 大。 含 ０ 多
同心圆 ， 最后和由邻接冻结管形成的冻结面合成一体 ， 形成冻结墙。而冻结半径 、 冻结管埋
人工水平冻结法隧道施工理论与试验研究
人工水平冻结法隧道施工理论与试验研究随着城市化的步伐加快,向地下要空间已成为城市发展的历史必然。
由于人工地层冻结法具有诸多优点而成为富含水层地下工程施工方法中一种常用形式,但地层水平冻结法施工的影响因素多,且多数处于城市繁华地带,工程风险大。
本文首先对冻结壁的温度场及冻土的冻胀融沉特性进行了理论分析,导出冻结壁的形成规律,论述了水平冻结法施工的冻胀融沉效应对冻结壁、地下管线及地表变形的影响;其次以某地铁工程为例,利用相似理论的基本原理,导出冻结法隧道施工的相似准则,进行大型物理模型试验研究:最后,本文就隧道开挖过程建立了计算模型,通过大型数值分析软件对其变形特性进行了研究。
就本文的模型试验(2.0m厚度冻结壁)来看,冻土的温度场分布情况为温度在0℃以上下降梯度较大(一般为1.6℃/h),在0℃以下测温点温度下降趋势较为平缓(一般为0.3℃/h～0.5℃/h)。
同时,在土的冻结过程中,土体产生了一定的冻胀现象,地表冻胀位移最大值达到17mm,冻结壁冻胀位移最大值达到22.4mm。
冻结壁解冻过程中,土体融沉位移呈线性增长趋势,冻结壁最大融沉位移达到56.9mm,地表最大融沉位移达到39.1mm。
数值计算结果与物理模型试验结果基本吻合。
通过理论分析、模型试验和数值分析,验证了水平地层冻结法施工的可行性,并对影响冻结法施工的因素进行了深入的分析,本文对水平地层冻结法支护开挖的设计、施工具有较好的指导意义。
冻结法施工在深基坑中的应用精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版冻结法施工在深基坑中的应用摘要:冻结排桩法的基本思路是以含水地层冻结形成的冻结惟幕墙为基坑的封水结构,以排桩及内支撑系统为抵抗水土压力的受力结构,充分发挥各自的优势特点。
在施工深、大基坑时，采用排桩作为结构支撑体系工艺成熟，冻结帷幕具有良好的封水性能，两种技术的结合不仅解决了基础维护结构的受力间题而且解决了封水间题，施工可操作性强.两种技术的结合既是优势互补，又是一种大胆的技术创新。
关键词：深基坑；冻结排桩;围护结构1 引言土层冻结技术源于天然冻结现象，是人工制冷使地层中的水结冰，将天然含水土层变成冻结,形成冻结帷幕,增加强度和稳定性并隔绝地下水，方便地下工程开挖掘砌.1862年英国威尔士的建筑基础施工中首次成功使用人工制冷加固土壤；1880年德国工程师F. H。
Poetch提出人工冻结法原理，并于1883年在德国阿尔巴里煤矿中采用冻结法建造井筒，随后该方法被广泛应用到世界许多国家的地铁隧道、基坑边坡、矿井市政等工程中,成为岩土工程施工的重要方法之一.我国冻结法应用也有50多年历史,主要是用人工制冷技术暂时加固不稳定地层和隔绝地下水,目前也用于一些深基坑工程和地铁隧道工程。
目前，国内外冻结围护技术在基坑支护工程中的应用大致可分为以下5种方式。
(1)冻结围护技术作为服务于其他主工法的措施性工程的应用：冻结法具有封水性能好、适应性强、与混凝土壁等有极好的粘结性。
冻结法优良的防水性能使得它既可以作为主工法应用也可以作为其他工法的辅助工法的应用。
(2)冻结围护技术同其他工法的配合应用方式：冻结技术可以和旋喷法、注浆法、排桩法、地下连续墙技术等结合应用，使各种工法的优势互补，扬长避短。
(3)冻结围护技术作为预防已有建筑地基变形的预防性工程的应用：主要是在地层中形成密封的冻结壁，使土层的局部区域得到预加固，土层强度和刚度得以提高，可大大减少基坑开挖过程中已有建筑物地基基础的变形。
(4)冻结壁作为基坑工程的主要围护和承载结构的应用方式：其特点是所设计的冻结壁作为主要的承载结构物，要求在整个施工期都必须满足强度和变形的要求,在实际工程中多采用逆作法。
冻结施工方案设计
冻结施工方案设计冻结施工方案设计由于穿越段开挖范围内有近4m厚的超细粉砂层，且地下水水压较高，施工时很容易发生水砂突出灾难性事故。
尤其是穿越段上方紧挨原地铁车站，要求施工引起的原地铁车站结构沉降要控制在毫米级以内，对施工方案选择提出了很高的要求。
根据以往施工经验，目前在隧道工程施工中经常采用的降水、注浆、管棚以及顶管等工法在该工程中都难以实施，或存在极大的风险，因而必须寻找一种新的施工方法，以彻底解决堵水、加固和有效控制周围地层及建筑物变形的难题。
地层冻结法是用人工制冷的方法使含水地层冻结，形成冻土，从而提高地层稳定性和止水性的地层加固方法，适用于饱和砂土、淤泥等各种复杂地层加固。
地层冻结法技术可靠，对施工条件要求宽，国际工程界认为它是在其他地层加固方法难以应用时的最终解决方案。
尽管地层冻结法有很多优点，但根据分析，在穿越段工程中应用该项技术还存在一些技术难题。
首先是地层冻结时会产生冻胀变形，最大冻胀量可以达到冻土体积的7%以上，而冻土解冻时又会发生收缩融沉，且收缩量可以超过冻胀量，从而使周围地层出现明显隆起和沉降现象，引起周围建筑物移位或产生变形破坏。
其次是穿越段工程冻结边界条件极为复杂，冻结区与地铁一号线车站底板、围护地下连续墙等易散热物体直接接触，使得接触面处特别容易出现冻结薄第三是在拟开挖隧道从而影响冻结维护结构的强度与封水性。
弱区，周围施工冻结钻孔和安装冻结管难度较大，钻孔时容易发生水砂突出事故。
下行线隧道与上行线隧道均采用“田”字形断面的冻结壁形式，冻结设计参数见附表。
冻结系统设计最低盐水温度为-28～-30℃，维护冻结盐水温度为-20℃，单孔盐水流量为5～7m3/h.每条隧道计算需冷量为470MJ/h，实际装机制冷量为700MJ/h。
3、冻结施工关键技术3.1 水平冻结孔施工技术（1）采用二次开孔工艺，以防钻透地下连续墙时大量出泥出水。
一次开孔采用金刚石取心钻在地下连续墙上钻进300mm深左右，不钻透连续墙。
(冷冻法施工)解析
地铁施工技术交流材料冷冻法联络通道施工技术及风险控制措施一、冻结法的基本原理与特点采用冻结法对地层土体进行加固，是指利用人工制冷技术,使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行地下工程掘砌施工的特殊施工技术.其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。
1、岩土冻结实质岩土冻结性质的改变，即将含水地层（松散土层或裂隙岩层）冷却至结冰温度下,使土中孔隙水或岩石裂隙水变成冰,岩土的性质发生重要变化,形成一种新的工程材料--“冻土” .2、冻土结构特点而冻土结构具有较高的强度和绝对的封水性.3、冻土结构功能冻土结构的承载功能和封水的不承载功能。
4、制冷方法其制冷技术方法，通常使用制冷设备,利用物质由液态变为气态,即气化过程的吸热现象来完成的。
4。
1、有两种类型:⑴、冷媒剂（盐水）吸热：氨 (—33.4℃)；干冰（—78。
5℃)；⑵、直接气化吸热:液氮(—195.8℃)；干冰（—78。
5℃）4。
2、冻结系统常有两种类型：⑴、封闭系统（盐水冻结）；⑵、开放系统（液氮冻结）5、冻结法的适应性冻结法加固与其它加固方法相比，其适应性更强,能够适应粘土、粉土、砂层以及砾石、卵石等任何地层。
6、冻结法的特点6。
1、冻土帷幕的变化性：⑴、冻土范围可变；⑵、冻土温度可变；⑶、冻土强度可变（强度是温度的函数)6.2、冻土帷幕的连续性：水在负温下结冰的必然性;6.3、冻土帷幕的可知性:通过温度测试可判断冻结范围、冻土强度7、冻结法施工的优点7.1、安全性好:⑴、冻土强度较高;⑵、冻土连续性可靠、封水性好7.2、适用性强：⑴、适用于几乎所有具有一定含水量的松散地层（包括岩石）;⑵、复杂地质条件可行(流砂、大深度、高水压）7.3、灵活性高：⑴、冻土帷幕性状（范围、形状、温度、强度）可控8、冻结法施工缺点由于冻结法所形成的冻土帷幕其范围、温度、强度具有变化性，其冻结范围、强度随温度的变化而变化，如果供冷不足或外部热源可导致冻土帷幕性能（范围、强度）退化，安全性能降低，施工风险增大。
土木工程中的地下人工冻结技术
土木工程中的地下人工冻结技术土木工程是一门古老而又关键的学科，它涵盖了道路、桥梁、建筑物等各种结构的设计和建造。
而在土木工程中，地下人工冻结技术是一项重要的技术，它在改善土壤、增强地基等方面发挥着重要的作用。
地下人工冻结技术是指通过控制土壤温度，将土壤中的水转变为冰，从而增强土壤的强度和稳定性。
这项技术最早应用于煤矿工程中，用于预防煤层冒顶和地质灾害。
随着科学技术的进步，地下人工冻结技术逐渐被引入到土木工程中。
在土木工程中，地下人工冻结技术主要应用于地铁、隧道和桥梁等工程中。
例如，在地铁施工中，经常需要在软土或者湿地中建造隧道。
而这些地质条件往往使得隧道施工变得异常困难。
此时，地下人工冻结技术便成为了解决问题的重要手段之一。
地下人工冻结技术的基本原理是通过冷源向土壤散热，使土壤温度逐渐下降，最终将土壤中的水转变为冰。
冰的形成使得土壤增强，从而提供了可靠的施工条件。
冻结过程中需要控制温度、压力、冷却速度等参数，以确保冻结效果。
在实际应用中，地下人工冻结技术需要充分考虑工程的特点和环境因素。
例如，在地铁隧道施工中，地下水位、土层厚度、地下水温度等因素都会影响冻结效果。
因此，工程师需要详细调查和分析地质信息，制定合理的冻结方案。
地下人工冻结技术具有许多优点。
首先，它可以有效地增强土壤的强度和稳定性，提供可靠的施工条件。
其次，它可以减少地基沉降和地面沉降，防止地质灾害的发生。
此外，地下人工冻结技术还可以控制地下水位，减少对周围环境的影响。
然而，地下人工冻结技术也存在一些挑战和问题。
首先，冻结过程需要大量的能源消耗，对环境产生一定的影响。
其次，由于土壤温度的变化，周围土壤的性质可能发生变化，对周围建筑物或管线等产生影响。
因此，在实际应用中需要充分考虑这些问题，并采取相应的措施。
总的来说，地下人工冻结技术在土木工程中发挥着重要作用。
它能够有效地增强土壤的强度和稳定性，为工程提供可靠的施工条件。
然而，该技术仍然需要进一步发展和完善，以应对不同地质条件和环境要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本科毕业论文 人工冻结发的施工技术研究 摘要：本文首先介绍了选题的目的与意义、国际及国内人工冻结法的研究与应用现状及冻胀融沉机理及试验研究。接下来介绍了人工冻土的分类和构造以，及地下水对冻土形成的影响。在冻土形成的过程中，物理力学性质也发生了很大的变化，于是在文中进一步研究了冻土的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度。并阐述了人工冻结法的原理、设计以及冻结壁形成过程中温度场的变化。 在上述理论的基础上，进一步了解冻结法的设计和施工。于是本文主要从冻结方案选取、冻结孔的布置与施工以及土体开挖过程对人工冻结法进行阐述。最后结合某地铁隧道联络通道冻结法施工技术，对人工冻结发法在实际工程中的应用，进行了深一步的了解。 关键词：人工冻结法、冻土、冻结壁、冻结孔 Abstract: Frist, this paper introduces the topics of the purpose and significance of international and domestic Artificial Freezing Method Research and Application Status and frost thaw Mechanism and Experimental Study.Next comes the classification of artificial frozen soil and structure, as well as the impact of groundwater on the formation of the freezing soil.In the process of the formation of the freezing soil, the physical and mechanical properties great changes have taken place .So this paper study the tensile strength, compressive strength and shear strength of the freezing soil in the text for further.And describes the principles of artificial freezing method , design, and the changes of the freezing wall temperature field during the formation. It’s based on the above theory , learn more about the design and construction of freezing.Then select of the article elaborates artificial freezing method from the frozen solution , freezing hole layout and construction as well as during the excavation of soil.Finally, a subway tunnel connecting passage freezing construction technology, made of artificial freezing method in practical engineering applications, conducts a deep understanding of step. Keywords: artificial freezing , frozen , freeze wall , freezing hole 目录 第一章 绪论 .................................................................................................................................... 7 1.1选题意义 ............................................................................................................................ 7 1.2问题提出 ............................................................................................................................ 8 1.3国内外研究现状 .............................................................................................................. 11 1.4冻胀融沉机理及试验研究 .............................................................................................. 13 第二章 冻土描述及其性质 .......................................................................................................... 14 2.1冻土定义 .......................................................................................................................... 14 2.2冻土分类 .......................................................................................................................... 14 2.2.1按含冰特征 ........................................................................................................... 14 2.2.2按冻结状态持续时间分类 ................................................................................... 15 2.2.3按活动层与下卧层的类别及其关系分类 ........................................................... 15 2.2.4其他类型的冻土 ................................................................................................... 16 2.3冻土构造类别 .................................................................................................................. 17 2.4冻土形成过程 .................................................................................................................. 19 2.5地下水对冻土影响 .......................................................................................................... 21 2.5.1土粒与水的相互作用 ........................................................................................... 21 2.5.2水质与流速对岩土冻结影响 ............................................................................... 23 第三章 人工冻结法原理及其力学参数和特性 .......................................................................... 31 3.1人工冻结法原理 .............................................................................................................. 31 3.1.1制冷技术 ............................................................................................................... 31 3.1.2地下水对冻结的影响 ........................................................................................... 32 3.1.3温度场和冻结速度 ............................................................................................... 32 3.1.4冻胀和融沉效应 ................................................................................................... 33 3.2人工冻土的力学参数 ...................................................................................................... 34