6.13 盐水循环冷冻施工 应用案例
1 用途及原理
1.1 用途
适用于盾构区间下部土层强度低,且无地面施工条件的联络通道冻结加固施工 。
1.2 原理
其原理是 通过冷冻盐水循环带走水土中热量 ,达到冻结水土 ,加固地层 ,为开挖形成冻
结帷幕的目的。
2 做法及技术参数
2.1 做法
用人工制冷的方法 ,通过盐水循环将待开挖地下空间周围的岩土体中的水冻结为冰并与
岩土体胶结在一起 ,形成一个设计轮廓的冻结壁或密闭的冻土体 ,用以抵抗水土压力 、隔绝
地下水,并在冻结壁的保护下,进行地下工程的施工。
图 6.13-1 冻结原理图 图 6.13-2 冻结站
图 6.13-3 冷冻排管图 图 6.13-4 冻结期间冷冻排管
2.2 技术指标
表 6.13.1 冻结主要技术参数表
序号 参数名称 单位 技术参数 备注
1 冻土墙设计厚度 m 2.0 喇叭口处 ≥1.5m
2 冻土墙平均温度 ℃ ≤-10
3 冻土帷幕交圈时间 d 20~23
4 积极冻结时间 d 45~50
5 冻结孔个数 个 64
6 冻结孔成孔控制间距 m 1.25 集水井处为 1.4m
7 冻结孔允许偏斜 mm 150
8 设计最低盐水温度 ℃ -28 ~-30 冻结 7天盐水温度达到-
20℃以下
9 单孔盐水流量 m3/h 5~7
10 冻结管规格 mm φ89×8 低碳钢无缝钢管 ,丝扣连接
11 测温孔 个 8 低碳钢无缝钢管 ,丝扣连接
12 测温孔深度 m 2/3/3.5/4.5 浅孔 /深孔
13 泄压孔个数 个 4 兼作冻胀孔
14 冻结管总长度 m 512.24
15 冷冻排管长度 m 145.782 材质同冻结管, φ45×3
16 测温管长度 m 22 材质同冻结管, φ45×5
17 泄压管长度 m 8 材质同冻结管, φ45×3
18 冻结总需冷量 104Kcal/h 6.38 工况条件
3 实施效果
3.1 经济效果分析
盐水循环冷冻所采用的冷冻媒介为工业盐水 ,市场获取较易 ,价格较低 ,一个联络通道
工程施工需工业盐 5t。使用常规方法 ,需施做旋喷桩地基加固 、降水施工 。该区间联络通道
需加固范围为 19.209m × 8m= 153.672m2 ,加固深度 25m ,需设置 4口降水井。
旋喷桩加固:旋喷桩 800 @600 布置,需 32× 14根,加固体积 32 × 14 × 25 × 3.14 × 0.4 ×
0.4 =5626.9 m3 ,旋喷桩单 价 795元 /m3 ,总造 价 32 × 14 × 25× 3.14 × 0.4 × 0.4 × 79 5元 /m3=447. 4
万元 ;降水井造价 4× 25 × 460 元 /m=4.6 万元 , 合计 447.4+4.6=452 万元 。
使用冻结法加固单个联络通道造价 255 万元,经济效益显著。
3.2 环境效果分析
盐水循环冻结法可以不占用地面 ,在单侧隧道内施工 ,占用场地小 、布置灵活 ;免除封
路和地面建筑拆迁,减少环境污染、不影响城市的正常生活与生产活动 。
盐水循环冻结施工时只短期改变地层的温度 ,而不改变地层的化学成分 ,对地层无污染 ,
尤其是不会污染容易扩散的地下水 ,具有良好的经济性,符合国家倡导的节能环保政策。
采用冻结法施工的冻土帷幕强度较高,土体强度可达 8MPa 以上,具有很强的抗坍塌
能力 ,施工安全性能高且具有不透水的优点 ,特别适合在天津这类含水丰富 、稳定性差的地
层中应用。
4 注意事项
冻结孔施工期间 ,注意冻结孔倾斜 、长度 ;冻结期间做好温度监测记录 ,作为冻结效果
判断的依据;开挖土体时注意对冻结管的保护,避免破坏冻结管,导致盐水渗漏。
绿色施工技术-盐水循环冷冻施工应用案例.pdf