一、冻结法1、起源 冻结法最早用于俄国金矿开采， 1880年德国人彼茨舒提出了人工冻结法原 理，1883年将这个原理首先用于人工冻结法凿井。 冻结法施工技术起始于人工天 然冻结，人们最初利用天然冻土开挖地下基础， 后来有了人工制冷技术， 人们才 开始利用人工制冷技术来冻结含水土层， 含水土层被冻结成冻土并达到一定的强 度，人们利用冻土的结构掩护进行基坑施工。现在已广泛应用于地铁、深基坑、 矿井建设等工程中。 我国自 1955年首次在开滦林西风井采用冻结法以来， 主要应 用于煤矿井筒特殊法施工，现已施工了 500多个冻结井筒约 90 1口n延米。已完工 的山东龙固副井冲积层厚 567．7 m，冻结深度 650 m，为国内之最。目前正在施 工的郭屯主、副风井冻结深度已 702 m。这50年中，我国人工制冷冻结技术经历 了引进、推广、改进和发展几个阶段， 其中具有代表的工程主要有安徽潘三东风 井、河南陈四楼主、副井、山东济西主、副井以及龙固副井。上述井筒的建成标 志着我国冻结凿井技术已达到国家先进水平，当然也遇到了无数的困难。其中， 两淮施工中经常遇到的冻结管断管， 井壁破裂漏水， 甚至淹井等事故， 不仅危及 井筒施工安全， 还大大推迟了工期， 经济损失重教训是深刻的， 但也激励了几代 工程技术人员的攻关积极性， 为此，完成了多项重大科研项目， 从而也获得了国 家和省部级多项科研进步奖、无数工程技术人员增长了才干，成为高级工程师， 有的还获得国家政府津贴。2、基本原理 冻结施工法是常用的施工方法之一， 使用制冷技术使地层中的水冻结， 将天 然岩土冻结成冻土， 从而把不稳定的台水土体固化， 形成具有一定厚度的冻结结 构体——冻结礁。 当结构体具有相当的强度， 可以抵抗周围的水土压力， 隔绝得 下水，形成封闭的不透水帐幕， 地下工程于是可在冻结壁的保护下进行施工。 它 具有以下特点： （1）、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）、冻结法施工对周围环境无污染，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。 采用冻结法施工。 冻土帷幕能满足受力要求． 不需下沉庞大的钢护筒。 也无需大 吨位钻机， 解决了起重设备能力不足的困难， 降低了施工难度； 而且能有效地隔 绝了地下水，实现桩基干处施工。减小大直径桩浇筑水下混凝土的风险；同时， 能有效提高工效，比常规方法施工方法节约工程成本。 3、设计计算我国冻结法凿井的主要地层为冲积层。 冻结壁的设计是指满足砂性土的强度 和黏性土中变形要求的厚度。 其厚度计算主要是根据地压、 冻土热学和力学性质、 井筒掘进直径、 段高和裸露时间以及井壁结构与工艺等， 实际上由于冻土热学和 力学的耦合计算的影响因素很多， 故一般采取热学与力学分别计算和相互检验的 方法。在深井黏土层中冻结壁的厚度与强度， 往往是造成许多重大事故的主要原 因，因为黏性土强度低，流变特性显著，而过去的设计中很少考虑到。浅井常用 拉麦公式和多姆克公式， 均是按平面应变力学模型来计算的， 同时也都没有考虑 到冻土的流变特性 ( 即与时间有关这一特征 ) ，对于深井中应采用前苏联维亚诺夫 和扎列茨基提出的小段高 ( 空间结构 ) 的强度和变形公式。 这个公式不仅考虑了强 度，也考虑到变形。龙固副井就是按此公式计算的，施工中也是顺利的。前述两 个公式都是基于与时间有关的弹性或弹塑性理论，后一公式已考虑了冻土流变 ( 参数m，A)和掘砌工艺 ( 参数e，l ，￡，施工中在支设时，必须做到大头朝下、 保证垂直度误差小于 5 mm，底部支座要牢固，选用的支撑应材质均匀、无弯曲、 缺陷少，使木支撑尽量符合最佳的受力状况， 这样才能确保结构的安全性， 并满 足质量要求。 4、施工工艺与设备 4.1 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。4.2 冻结法的施工设备 冻结法施工旁通道所用设备主要有：1、螺杆冷冻机组 (JYSGF300II 2 台 110KW 87500Kcal/h ） 2、盐水泵（ IS125-100-200 2 台 45KW 200m3/h） 3、冷却水泵（ IS125-100-200C 4 台 15KW 120m3/h） 4、冷却塔（ NBL-50 4 台 15m3/h） 5、钻机（ MK-50 1 台） 6、电焊机（ BS-40 2 台） 7、抽氟机（ 1 台） 说明：以上 1-4 项冻结设备均备用一台。 冻结法施工旁通道所用量测设备主要有： 1、经纬仪（ J2 1 台） 2、测温仪（ GDM8145 1台 测量冻土温度） 3、精密水准仪（ 1 台） 4、打压机（ 20MPa 1台 冻结器打压试漏） 5、收敛仪（ 1 台 冻土帷幕收敛） 6、钢卷尺（ 20m 1把）举报/反馈发表评论发表作者最新文章车间地坪冻融怎么办09-2908:51透水混凝土施工工艺09-2508:43地面冻融下沉怎么办09-2410:22相关文章西北研究院等在积雪热效应的定量评估中取得进展大庆油田2020年完成油气当量超4300万吨12+12，20+6！篮网交易果然成功，两大悍将成哈登受益者代孕、弃养，法律难容！道德难容！“少数派”紫光国微要啃就挑硬骨头 “超级汽车芯”瞄准万亿市场
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