施工挖土遇到地下水咋辦？他們利用冰箱速凍原理把水凍住直接開挖

1、施工挖土遇到地下水咋辦？他們利用冰箱速凍原理把水凍住直接開挖豆丁施工2017-10-23 16:44聽說過利用冰箱速凍食物的原理把土體變成凍土，再在凍土里進行打洞施工嗎？西安地鐵四號線元朔路站-北客站站區(qū)間的聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)，就是采用了這種冷凍法施工的新工藝。這種工藝不僅能夠確保施工安全，而且可以免去傳統(tǒng)降水施工隊對地下水的浪費，規(guī)避涌水涌沙的風險，同時在施工過程中沒有揚塵，對鐵腕治霾起到一定的積極作用。據(jù)了解，冷凍法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，把天然土體變成凍土，增加其強度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系，以便在凍結(jié)壁的保護下進行井筒或地下掘砌施工的特殊施工技術(shù)。其實質(zhì)是利用人工制

2、冷臨時改變巖土性質(zhì)以固結(jié)地層。西安地鐵四號線元朔路站-北客站站區(qū)間的聯(lián)絡(luò)通道位于明光路下方24米，為富水砂層地質(zhì)，距離西寶高鐵線路不到50米。按照常規(guī)的施工方法，需要先進行地層預加固后抽排地下水，將聯(lián)絡(luò)通道位置的水位降至開挖范圍以下，再開挖施工。但為確保高鐵運行安全，高鐵線路200米范圍不允許抽排地下水，這給地鐵建設(shè)者出了一個難題。為此，地鐵公司組織專家進行了多次方案比選、論證，最終確定了洞內(nèi)水平冷凍方案。據(jù)工作人員介紹，他們利用冰箱速凍食物的原理，經(jīng)過近40天的冷凍期，已經(jīng)成功將該通道四周凍結(jié)成型，目前正在凍土中進行通道開挖，開挖出的洞室寒氣逼人，隔水效果十分理想，全長7.5米的通道截止目前

3、已開挖掘進5米多。據(jù)悉，這項冷凍法施工技術(shù)在西安地鐵應(yīng)用尚屬首次。該技術(shù)能有效隔絕地下水，適應(yīng)面廣、安全可靠、污染性小，不僅可以應(yīng)對各種不能在地面進行加固、抽排地下水的情況，省去了地面圍擋，而且不容易出現(xiàn)薄弱部位，加固和止水的效果更優(yōu)于其他形式、更安全，可以為以后各種地下工程施工提供參考。那么凍結(jié)法施工的施工工藝是怎樣的呢？豆工下面就簡單說說吧一、制冷方法其制冷技術(shù)方法，通常使用制冷設(shè)備，利用物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),即氣化過程的吸熱現(xiàn)象來完成的。1、有兩種類型、冷媒劑(鹽水)吸熱：氨 (-33.4)；干冰(-78.5)；、直接氣化吸熱：液氮(-195.8)；干冰(-78.5)2、凍結(jié)系統(tǒng)常有兩種類

4、型、封閉系統(tǒng)（鹽水凍結(jié)）；、開放系統(tǒng)（液氮凍結(jié)）。二、凍結(jié)法施工的優(yōu)點1、安全性好、凍土強度較高；、凍土連續(xù)性可靠、封水性好2、適用性強、適用于幾乎所有具有一定含水量的松散地層（包括巖石）； 、復雜地質(zhì)條件可行（流砂、大深度、高水壓）3、靈活性高、凍土帷幕性狀（范圍、形狀、溫度、強度）可控。三、凍結(jié)法施工缺點由于凍結(jié)法所形成的凍土帷幕其范圍、溫度、強度具有變化性，其凍結(jié)范圍、強度隨溫度的變化而變化，如果供冷不足或外部熱源可導致凍土帷幕性能（范圍、強度）退化，安全性能降低，施工風險增大。眾所周知，上海地鐵4號線聯(lián)絡(luò)通道施工時，其凍結(jié)帷幕失效，發(fā)生重大工程風險事故，給國家造成嚴重的經(jīng)濟損失。1、凍

5、脹融沉、對環(huán)境有一定的影響，嚴重時具有一定的破壞力； 、融沉控制不當可導致結(jié)構(gòu)差異沉降和長期沉降；2、風險性、供冷不足或外部熱源可導致凍土帷幕性能退化（范圍、強度）；、流水作用下凍土可快速消融3、局限性、地下水流速影響凍結(jié)效果；、地層含鹽影響凍結(jié)效果； 、含氣地層可影響凍結(jié)效果。四、冷凍法施工工藝1、工藝原理冷凍法加固土體，礦山法開挖構(gòu)筑的基本原理是：在隧道周圍布置水平凍結(jié)孔，并在凍結(jié)孔中循環(huán)低溫鹽水，使凍結(jié)孔附近的含水地層結(jié)冰，形成強度高，封閉性好的凍結(jié)壁（凍結(jié)帷幕），然后在凍結(jié)壁的保護下運用礦山法進行隧道開挖與構(gòu)筑施工。2、施工順序施工準備 凍結(jié)孔施工，同時安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng) 安裝凍結(jié)鹽水系

6、統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)積極凍結(jié)試挖隧道掘進與臨時支護，維護凍結(jié)永久支護停止凍結(jié)。其關(guān)鍵工序是凍結(jié)孔施工和凍結(jié)過程的監(jiān)測與控制(見圖)。凍結(jié)施工程序3、施工方法1）凍結(jié)孔施工(1)凍結(jié)管、測溫管、水文管和供液管規(guī)格凍結(jié)管、測溫管和水文管均選用壁厚不小于7mm的108低碳無縫鋼管，單根管材長度24m,采用絲扣連接。凍結(jié)管連接用手工焊、補焊。在含水層位置水文管設(shè)濾孔，濾孔面積為10%。供液管選用內(nèi)徑50mm的聚乙烯增強塑料管或鋼管。凍結(jié)管羊角用2#鋼管。(2)打鉆設(shè)備選型針對水平凍結(jié)孔的施工特點以及施工場地的限制，要求所選用的鉆機至少能打70m長的鉆孔并容易控制鉆孔偏斜度，輸出扭矩與給進力大，鉆機的體積要小，

7、分解方便，搬運靈活。為此，選用中煤煤炭科學研究總院研制的水平鉆機，其主要技術(shù)性能參數(shù)為：輸出扭矩2000kNm給進及起拔力50kN鉆孔最大直徑127mm最大行程480mm用凍結(jié)管作鉆桿。視地層不同采用刮刀鉆頭、牙輪鉆頭和全斷面金剛石鉆頭，鉆頭后面連接系自行研制的逆止和密封裝置。鉆孔測斜采用專門研制TY-1型壓電式高精度水平鉆孔陀螺測斜儀，淺部用經(jīng)緯儀燈光測斜校準。(3)凍結(jié)孔質(zhì)量要求根據(jù)建設(shè)方提供的施工基準點，按凍結(jié)孔施工圖布置凍結(jié)孔?？孜黄畈粦?yīng)大于50mm。凍結(jié)孔孔徑為127mm。凍結(jié)孔實際鉆進深度應(yīng)壁設(shè)計深度大0.5m。鉆孔的偏斜應(yīng)控制在8以內(nèi)，成孔最大間距不大于2m。(4)凍結(jié)孔開孔在

8、凍結(jié)孔布孔高度范圍內(nèi)用38mm小口徑鉆鉆孔檢查地層穩(wěn)定性，如有冒砂現(xiàn)象，則需進行雙液壁后注漿。如發(fā)現(xiàn)土層水壓較大，則需安裝孔口管后再行鉆進。安裝孔口管時先用140mm金剛石取芯鉆進250mm左右，然后插入孔口管并用錨固樹脂錨固?？卓诠苡?396mm無縫鋼管加工，旁路接1.5截止閥及泥漿管接頭。管口安裝法蘭及壓緊密封裝置。(5)凍結(jié)孔鉆進與凍結(jié)器安裝按凍結(jié)孔設(shè)計方位要求固定鉆機。隨鉆機放入凍結(jié)管。凍結(jié)管絲扣要補焊。凍結(jié)管下到設(shè)計深度后下堵絲密封頭部。為了保證鉆孔精度，開孔段鉆進是關(guān)鍵。鉆進前1020m時，要反復校核鉆桿方向，調(diào)整鉆機位置，并用經(jīng)緯儀或陀螺儀檢測偏差無問題后方可繼續(xù)鉆進。凍結(jié)管下入

9、孔內(nèi)前要先配管，保證凍結(jié)管同心度。下好凍結(jié)管后，用測斜儀進行測斜，然后復測凍結(jié)孔深度。凍結(jié)管長度和偏斜合格后安裝底部密封絲堵，并進行打壓試漏。凍結(jié)孔試漏壓力控制再0.81.2MPa之間，穩(wěn)定30分鐘壓力無變化者為試壓合格。凍結(jié)管安裝完畢后，用堵漏材料密封凍結(jié)管與基坑混凝土墻之間的間隙。在凍結(jié)管內(nèi)下入供液管，然后安裝去、回路羊角和凍結(jié)管端蓋。測溫孔施工方法和要求與凍結(jié)孔相同。水文孔安裝后要進行洗孔，確保出水暢通。2）凍結(jié)制冷系統(tǒng)安裝(1)凍結(jié)制冷設(shè)備選型與管路設(shè)計選用YSKF220型冷凍機2套，YSKF216型冷凍機2套，當鹽水溫度在-24C，冷卻水溫度28C時，其總制冷量為677680kcal

10、/h。冷凍機組電機總功率為610kw。8SH-13A鹽水循環(huán)泵2臺，流量270m3/h ，揚程36m，電機總功率90kw。S125-100-200冷凍水循環(huán)泵3臺，流量200m3/h ，揚程20m，電機總功率55.5kw;DBL-200型冷卻塔3臺，電機總功率16.5kw。設(shè)鹽水箱一個，容積6m3。鹽水干管和集配液管均選用2198mm和1596mm鋼管，集、配液管與羊角連接選用2#高壓膠管。冷卻水管總管和支管分別選用12#和6#焊管。在去、回路鹽水管路上安裝壓力表、流量計、溫度傳感器和控制閥門。冷凍施工冷卻水用量為50 m3/h,總用電量約780kw。 其他冷凍機油：選用N40冷凍機油。 制冷

11、劑：選用R22制冷劑。冷媒劑：用氯化鈣溶液作為冷凍循環(huán)鹽水。 凍結(jié)管封閉：冷凍端封頭采用中煤公司的專利技術(shù)。 (2)凍結(jié)站布置與設(shè)備安裝將冷凍站布置在風機房基坑附近地面。站內(nèi)設(shè)備主要包括配電柜、冷凍機、鹽水箱、鹽水泵、清水泵、冷卻塔及清水池等。設(shè)備安裝按設(shè)備使用說明書的要求進行。冷卻機組(3)管路連接、保溫與測試儀表安裝鹽水和冷卻水管路用法蘭連接。管路應(yīng)固定牢固。去、回路鹽水管路和冷卻水循環(huán)管路上安裝壓力表、流量計、流量計和控制閥門。鹽水管路經(jīng)試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫層厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈與冷凍管的連接用高壓膠管，每根凍結(jié)管的進出口各裝閥門（或夾

12、板）一個，以便控制流量。冷凍機組的蒸發(fā)器及低溫管路用棉絮保溫，鹽水箱和鹽水干管50mm的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫。冷卻水系統(tǒng)圖冷凍管路(4)溶解氯化鈣和機組充氟加油鹽水（氯化鈣溶液）比重為 1.2601.265,先在鹽水箱內(nèi)充滿清水，逐步溶解氯化鈣，再送入鹽水干管內(nèi)，直至鹽水系統(tǒng)充滿為止，溶解氯化鈣時要除去雜質(zhì)。(5)積極凍結(jié)與維護凍結(jié) 凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)與積極凍結(jié)設(shè)備安裝完畢后進行調(diào)試和試運轉(zhuǎn)。再運轉(zhuǎn)時，要隨時調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù)，使機組在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)計要求的技術(shù)參數(shù)條件下運行。在凍結(jié)過程中，定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和冷凍壁擴展情況，必要時調(diào)節(jié)凍結(jié)系統(tǒng)運行參數(shù)。冷凍系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常后進入積極

13、凍結(jié)。要求一周內(nèi)鹽水溫度降低至-20C以下。開挖與維護凍結(jié)在積極凍結(jié)過程中，要根據(jù)實測溫度數(shù)據(jù)判斷凍結(jié)壁是否交圈和達到設(shè)計厚度，測溫判斷凍土帷幕交圈并達到設(shè)計厚度再進行探孔試挖，確認凍結(jié)壁內(nèi)土層基本無孔隙水壓后再進行正式開挖。正式開挖后，根據(jù)凍土帷幕的穩(wěn)定性，可進入維護凍結(jié)，但鹽水溫度不應(yīng)高于-18C。在開挖過程中，要定期檢測凍結(jié)壁暴露面的溫度與變形，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。開挖出的凍土測溫顯示凍土為-9五、施工監(jiān)測方法1、凍結(jié)孔偏斜凍結(jié)器密封性能監(jiān)測水平凍結(jié)孔偏斜的監(jiān)測使用經(jīng)緯儀結(jié)合燈光進行。凍結(jié)器密封性能的監(jiān)測采用管內(nèi)注水，試壓泵加壓的方法試漏，試漏程序及指針符合水平孔凍結(jié)器設(shè)計要求，每孔測量

14、一次。2、溫度監(jiān)測鹽水系統(tǒng)和凍結(jié)帷幕溫度監(jiān)測，使用測溫儀。制冷系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)以及凍結(jié)帷幕幫壁溫度使用測溫儀并結(jié)合精密水銀溫度計測量，監(jiān)測頻率每天13次，必要時每2小時一次。3、壓力監(jiān)測制冷系統(tǒng)和鹽水系統(tǒng)的工作壓力安裝壓力表量測，制冷高壓系統(tǒng)選用02.5MPa壓力表，中低系統(tǒng)選用01.6MPa壓力表，監(jiān)測頻率，每班一次。4、地面環(huán)境及隧道監(jiān)測（）地面測點布設(shè)基準點布設(shè)：在聯(lián)絡(luò)通道位置對應(yīng)的地面中心50m以外的穩(wěn)定區(qū)域布設(shè)兩個沉降基準點（其中一個作為復合點）。沉降點布設(shè)：在聯(lián)絡(luò)通道位置對應(yīng)的地面中心20m范圍內(nèi)布置沉降監(jiān)測點，測點間距5m，在聯(lián)絡(luò)通道位置中心及管線和建筑物位置加密布置測點。（）隧

15、道內(nèi)測點布設(shè)基準點布設(shè)：在聯(lián)絡(luò)通道50m以外的穩(wěn)定區(qū)域分別布設(shè)水平位移檢測基準點和兩個垂直基準點（其中一個作為復合點）。沉降點布設(shè)：在通道兩側(cè)50m范圍內(nèi)對隧道水平及垂直方向的收斂變形及施工影響范圍內(nèi)的隧道整體進行監(jiān)測。沉降監(jiān)測點布設(shè)在隧道底環(huán)片上，測點間距為2m，測點用道釘打入環(huán)片內(nèi)牢固。位移點布設(shè)：位移監(jiān)測點布設(shè)在隧道兩肩的環(huán)片上，測點間距為2m，測點用道釘打入環(huán)片內(nèi)牢固。隧道收斂監(jiān)測點布設(shè)：監(jiān)測點布設(shè)在上、下、左、右隧道壁上。用紅漆做好標記。六、人工凍土解凍人工凍土的解凍有三種情況：中斷或終止凍結(jié)時的自然解凍；鹽水泄漏導致的解凍；強制解凍。1、自然解凍自然解凍速度與凍土量、凍土溫度、環(huán)境

16、溫度及周圍供熱量相關(guān)。停止凍結(jié)后，每日解凍量與原先凍結(jié)時間成反比。凍結(jié)時間越長，解凍速度越低。一般情況下，凍土厚度1米以上時，中斷12天的凍結(jié)，凍土帷幕解凍厚度基本上可以忽略不計，可以認為是安全的。但是，必須注意，如果有較大流速的地下水作用時，解凍速度會加速。2、鹽水泄漏解凍鹽水泄漏解凍是鹽水擴散引起的，解凍厚度主要與凍土溫度相關(guān)，當然與時間也有關(guān)。當凍土帷幕足夠厚，鹽水包不與外界溝通時，鹽水溫度被保持低溫，對凍土帷幕功能影響不大。例如，當凍土溫度保持-20時，在泄漏后2個月內(nèi)不采取任何措施的情況下，凍土帷幕解凍厚度才6cm，其安全性不必擔心。但是，必須注意，在砂性凍土中，鹽水擴散快，解凍速度

17、會加速。此外，如果鹽水泄漏發(fā)生在早期，凍土溫度不夠低，凍土厚度不夠大，鹽水易與外界溝通，會帶來安全威脅。3、強制解凍強制解凍是指通過凍結(jié)管循環(huán)熱鹽水進行的積極解凍，其解凍速度主要與鹽水溫度相關(guān)，當然與凍土溫度、環(huán)境溫度也有關(guān)。自然解凍與強制解凍效果的比較：凍土厚度1.8m，強制解凍和自然解凍共同作用需要70，而單純自然解凍則需要約6倍的時間。日本鹿島試驗：凍土半徑1.5米（厚度3m）。自然解凍需要200-300天，用60熱水循環(huán)需要約60天，如用溫度90，解凍時間減半（60天減到30天)。溫馨提示：如你想咨詢建筑施工、裝修裝修等問題，請?zhí)砑游⑿殴娞柖苟∈┕?，這里都是專業(yè)人士。收藏舉報32條評

18、論評論魔術(shù)師永恒7天前這個方法是廣州一個修空調(diào)的、發(fā)明出來來、9幾年那時候、廣州一號線就發(fā)生這個問題、后來給一個修空調(diào)的解決了回復9條回復29網(wǎng)名正在想17天前煙臺冰輪集團造的速凍熱備，兩千年左右就是成熟技術(shù)了！別問我怎么知道的當年在工地挺苦的！回復12八零后的男人57天前7.5米還用冷凍，對面放個美女我自己就搞定了回復2條回復15樹先生512025107天前煤礦施工井筒的時候經(jīng)常用這個凍結(jié)法，費用昂貴，一個500米井筒的費用得將近一個億。我們礦的三個井筒都用這個工藝了?；貜?條回復6鵟1263572157天前牛逼，這樣地下水保護好了很多回復1條回復 巴克177天前前幾天還看頭條說是港珠澳大橋漏水，就是用的冷凍法堵水的?；貜?條回復10正大光明劉光輝6天前中煤一建特鑿處員工路過回復2吳德軍892108017天前這下施工單位賺大了，多大的一變更！冷凍發(fā)很多年前就有了，這個冰箱類冷凍第一次見回復4哥要的不多一個你而已7天前幾十年的經(jīng)驗了，只有從事礦山挖掘的人才知道?；貜?無敵么么噠寶貝7天前這個技術(shù)難道不應(yīng)該是毛子的專利嗎？回復1瓦雷諾7天前煤礦井建比較常見回復2水中釣17天前煤礦基礎(chǔ)建設(shè)離不了這項技術(shù)，。老技術(shù)了不是什么修空調(diào)發(fā)明的。誤導讀者。哈欠大笑煤礦基礎(chǔ)建設(shè)離不了這項技術(shù)，。老技術(shù)了不是什么修空調(diào)發(fā)明的。誤導讀者。哈欠大笑回復1竟然封我賬號1天前搜下英國地鐵歷史就知道了