岩土特殊施工-第1章-冻结法1 (1)
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浅谈冻结法及其在隧道中的施工方法摘要:随着我国经济的高速增长,基本建设的不断加大,冻结法在矿井开挖及公路隧道等领域得到了越来越广泛的运用。
本文就冻结法及其施工方法和存在的问题进行探讨,着重论述施工工艺和常见的问题,以期望能在以后的冻结法施工中尽可能少的出现问题,更好地服务于工程实践。
关键词:冻结法;施工工艺;隧道;1 冻结法论述1.1 冻结法的工艺原理一种特殊的施工方法,最早用于俄国金矿开采,后由德国工程师用于煤矿矿井建设获得专利技术趋于成熟。
其采用不掺外加剂的砂浆砌筑墙体,允许砂浆遭受一定程度的冻结。
在不稳定含水地层中修建地下工程时,利用设置在含水土体中的人工设置的冻结管和冻结管内循环冷媒剂,带走土体中热量从而达到暂时加固地层和隔断地下水的目的,形成强度高密封性好的冻土,能起到承受荷载和密封防水的作用。
且形成的冻土适应性强、安全可靠、无污染。
1.2冻结法的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。
1.3 冻结法施工工艺第一阶段: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。
第1章冻结法1、冻结法的定义、实质、特点。
----冻结法是利用人工制冷技术,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井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技术。
-----冻结法的实质:利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。
---- 冻结法的特点:能有效隔绝地下水;适用性强,几乎不受地层条件限制;灵活性好;污染性小;经济合理;2、冻结法的三大循环系统、各系统的功能。
三大循环系统:盐水循环、氨循环和冷却水循环。
氨循环:在制冷过程中起主导作用。
为了使地热传递给冷却水再释放给大气,必须将压缩机中之饱和蒸汽氨(1)压缩成为高压高温的过热蒸汽(2),使与冷却水产生温差,在冷凝器中将热量传递给冷却水,同时过热蒸汽氨冷凝成液态氨(3),实现气态到液态的转变。
液态氨经节流阀将压流入蒸发器中蒸发,再吸收其周围盐水中之热量(地热)变为饱和蒸汽氨。
第1章冻结法2、冻结法的三大循环系统、各系统的功能。
三大循环系统:盐水循环、氨循环和冷却水循环。
盐水循环:在制冷过程中起着冷量传递作用。
循环方式分类。
冷却水循环:在制冷过程中作用是将压缩机排出的过热蒸汽冷却成液态氨,以便进入蒸发器中重新蒸发。
二级压缩增加中间冷却器,其作用是冷却过热蒸汽氨,过冷液态氨。
3、冻结井筒掘进施工的特点。
井内无淋水、涌水,不需井筒排水设备,无需临时支护,设备防冻。
4、掘进段高的影响因素。
掘进段高是指掘进段未经支护的高度。
岩土性质、地压、掘进速度、平均温度、冻结壁形成过程等。
5、冻结井壁的结构型式。
钢筋混凝土双层复合井壁的组成及各部分功能。
单层钢筋混凝土井壁、钢筋混凝土双层复合井壁等。
钢筋混凝土双层复合井壁组成部分:内层井壁(密封、承受水压)、外层井壁(临时支护、承受冻结压力、永久地压)、内外层井壁间塑料板(隔热、解除内外壁约束)、外层井壁和冻结壁间泡沫板(隔热、缓压)。
6、常用冻结方案及其适用条件。
浅述岩土冻结法的应用及相关分析摘要:岩土工程冻结法在我们的土木建设中占据着重要的地位,这项技术在国内外也日趋成熟,并且在一些施工较为困难的场所屡建奇功。
本文主要系统的阐述岩土工程冻结法的基本原理、冻结技术在岩土工程领域的应用、岩土工程冻结法在理论研究、工程实践中存在的问题及对策,从而达到对岩土工程冻结法的一个初步性的认识和了解。
关键词:基本原理;冻结法;隧道盾构;井筒掘进;建筑基坑1.冻结法加固地层的原理及优点1.1岩土工程冻结法基本原理目前,地层加固的方法有多种,从所用加固材料作用过程来说,分化学和物理的,从加固方式来说,分外加来置换的和纯外加入的;从加入地层内材料的直观上来说,有看得见和看不见的,或者说分为硬件加入和软件加入。
不论何种方式,目的都是为了提高地层的强度和稳定性,以及隔水性能,从而形成一个支护系统。
在这一支护系统内可安全地完成建筑物的建设。
冻结法是在岩土工程开挖之前,用人工制冷的方法将开挖工程周围的岩土层冻结成封闭的冻结圈(壁),以临时加固地层,抵抗地压,隔绝地下水,然后在冻结壁的保护下进行正常施工的一种特殊施工法。
首先要打一定数量的冻结孔,孔内安装冻结管或冻结器。
冷冻站制出的低温盐水(大约-30ºC)经输送干管到各孔内冻结器,再由回路干管返回到冷冻站的盐水箱。
低温盐水在冻结管中沿环形空间流动时,吸收其周围岩层的热量,使周围岩层冻结,逐渐扩展形成冻结壁。
随着盐水循环的进行,冻结壁厚度逐渐增大,直到达到设计厚度和强度为止。
1.2岩土工程冻结法的优点由于冻土中关键成份冰的力学性质主要取决于温度和时间,故地层的地质情况不是主要的因素。
相对其他工法来说,它可用于任何含水的土层或岩层中,无论什么样的结构、颗粒或渗透特性。
尽管饱和含水量对冻结法更好,但即使含水量低到10%时, 冻结法应用也不会有什么问题或困难。
软土、流沙层、砾石地层,以及高水压或高土压地层,冻结法更具优越性。
土层或岩层非均质时注浆困难, 可是非常易于冻结。