八区液氮冻结方案(1)

八区

液氮冻结封堵

施

工

方

案

编制：

审核：

审定：

中煤隧道工程有限公司

2012年12月

目录

目录 (1)

1. 工程概况 (2)

2. 液氮冻结施工 (3)

2.1液氮冻结施工工艺流程（见图3） (3)

2.2冻结孔施工 (4)

2.3 液氮冻结施工 (5)

2.3.1冻结系统安装 (5)

2.3.2制冷设计 (5)

2.3.3液氮需要量 (5)

2.3.4冻结时间估算 (6)

2.4施工总工期 (6)

2.5劳动组织 (6)

2.6施工安全措施 (6)

2.8主要冻结加固材料清单 (8)

3. 应急预案 (9)

4．融沉注浆 (13)

1. 工程概况

八区训练场西北面在最后2m的开挖施工过程中，有涌砂漏水现象，为保证后续工程开挖顺利进行，拟采取液氮冻结封堵地连墙接缝漏水点。

道外地区很少有地下顶管11米以下的项目，稍有不慎极易突发流沙，治理稍有延迟发生大量流沙毁灭道路，建筑物，各种管道下沉断裂后果严重。

具体的施工方法为：采用打1排5个液氮孔，冻结孔间距均为800mm，该排孔离地道桥水平间距800mm，离下水方渠水平间距约950mm，在两侧距离冻结管800mm距离处各布设一个测温孔，每根冻结管和测温管长度为12.8m。采用局部冻结法，冻结管结构见图4，冻结管隔板位于标高-7.100m处，底口标高-12.800m。冻结管选用Ф108×8mm不锈钢管，测温管选用Ф89×5mm不锈钢钢管,供液管选用φ32×3mm不锈钢管。冻结壁厚度取1.75m。

图1 冻结孔布置图

图2 冻结孔立面图

液氮冻结封水原理：液态的氮经过减压后，变为气态的氮气，在气化的过程中要吸收大量的热量。利用该原理，在漏水部要封水的部位布置好冻结孔让液氮通过冻结孔，从而使液氮气化过程中吸收冻结管周围土体的热量，达到土体快速冻结形成冻土维幕，达到封水的目的。

2. 液氮冻结施工

2.1液氮冻结施工工艺流程（见图3）

图3：施工工艺流程图

2.2冻结孔施工

采用1排5个液氮冻结孔冻结，间距800mm；液氮冻结管选用Ф108×8mm不锈钢管，测温管选用Ф89×5mm不锈钢钢管，供液管及系统连接管路选用Ф32×3.0mmR304不锈钢管。

选择XY－2型垂直钻机1台（电机功率22KW），进行钻孔，以泥浆护壁钻进，再下入冻结管。选用BW-250/50型泥浆泵1台，电机功率14.5KW。

图4 冻结管结构图

2.3 液氮冻结施工

2.3.1冻结系统安装

五个冻结管分成五组连接以保证冻结效果；液氮供应槽车设置在地面离冻结位置较近位置，利用Ø40×4不锈钢管将液氮接至冻结工作面，进行冻结。

2.3.2制冷设计

液氮冻结的关键环节为温度控制，根据以往液氮冻结的经验，液氮储罐出口的温度控制在-150℃～-170℃，压力控制在0.10MPa～0.15MPa为宜，冻结管出口温度控制在-50℃～-70℃，压力控制在0.05MPa～0.1MPa为宜，压力调节可使用液氮储罐上的散热板，温度调节使用每组进路中截止阀。

2.3.3液氮需要量

冻结体积为：长×宽×高＝5.4×2.2×7.9＝93.85m3。

每立方米冻土约需液氮2000Kg，则积极冻结时总需液氮量：

2000×93.85×1.6=300326Kg。

维护冻结按24小时计算，每组每小时约200 Kg,共分5组，每天维护冻

结需液氮量24×200×5=24000Kg，此次开挖完成暂定5天,如工期延长维护冻结液氮量将相应增加。

初步估计液氮消耗量，封水总共消耗量：300326+24000×5=420326Kg。2.3.4冻结时间估算

液氮冻结由于温度极低，冻土的发展速度也较快，根据液氮在冻结管中单位时间的蒸发量不同，冻土的发展速度约在1～5cm/h，根据以往工程的施工经验，取冻土的发展速度为10cm/天。

冻结帷幕要达到冻结壁厚度1.6m，需要冻土的发展半径约为1100mm，按冻土的发展速度为10cm/天，距此推算冻结时间为:

T=950/10=9.5天

为确保效果，需冻结11天，再通过测温孔的测温判断，方可进行后继施工。

2.4施工总工期

总工期 21天；

1．准备 1天

2．打钻 3天；

3．安装 1天；

4．积极冻结 11天；

5、维护冻结 5天。

2.5劳动组织

施工人员见下表

2.6

（1）进点前对全体施工人员进行安全施工交底，提高遵章守纪、安全生产、

文明施工、安全用电、用火、防液氮的安全意识。

（2）认真贯彻执行保安规程、井巷工程施工验收规范、安全操作规程等各项安全生产规程、规范，健全落实岗位责任制，忠于职守，各尽其责。

（3）健全组织、发挥专职安全工作人员的作用，建立以项目经理为第一责任者的安全生产责任制，支持兼职安全人员的工作，发挥他们的监督指导作用。

（4）合理使用并定期检查保养液氮设备，提高设备有效施工时间和效率，保证设备状况良好，杜绝跑、冒、滴、漏现象。

（5）强化生产指挥系统，做到分工明确、调度指挥有力、工序衔接合理，保证生产环境整洁有序，道路畅通，做到安全生产和文明施工。

（6）做好防汛、防火工作，冷冻系统以内严禁吸烟及明火，并备好消防器材，在必要的位置安装警戒牌。

（7）认真执行各项安全生产规定，严禁违章指挥和违章操作。

（8）液氮操作注意事项：

①操作人员开关阀门必须戴棉手套；

②液氮出气管尽量向上靠近地面2米以上；

③对于设备、管道、阀门的解冻，只能用水冲，严禁敲打、火烤和电加热。

④液氮储槽严禁油类、酸、碱等物质接触。

⑤非工作人员一律不准进入液氮区域，不得随意拨弄阀门、减压装置，发现问题及时通知供应商。

⑥蒸发器结霜严重时，及时做好除霜工作。

⑦密切注意槽车的储液量，若达到规定下限，应及时联系供应商送气。

⑧液氮泄露，立即关闭供液阀门，人员当心窒息（放空时尽可能远离）。在以下情况易发生窒息事故：在储槽、容器、管道排气口等的排出口；进入氮气吹扫过的容器；隧道及通风性能不好的地方。为防止窒息事故发生特规