水平地層凍結法的使用條件

⑴ 凍結法的基本原理

凍結技術是利用人工製冷技術，使地層中的水結冰，把天然岩土變成凍土，增加版其強度和穩定性權，隔絕地下水與地下工程的聯系，以便在凍結壁的保護下進行地下工程掘砌施工的特殊施工技術。其實質是利用人工製冷臨時改變岩土性質以固結地層。凍結壁是一種臨時支護結構， 永久支護形成後，停止凍結， 凍結壁融化。岩土工程凍結製冷技術通常利用物質由液態變為氣態，即汽化過程的吸熱現象來完成的。其製冷系統多以氨作為製冷工質，為了使氨由液態變為氣態，再由氣態變為液態，如此循環進行，整個製冷系統由氨循環系統、鹽水循環系統和冷卻水循環系統3 大循環構成。
凍結法具有以下優點：
（1）有效隔絕地下水；
（2）適應性強，幾乎不受地層條件的限制（低含水量地層除外）；
（3）施工靈活；
（4）綠色施工，無污染；
（5）復雜地層施工經濟合理。

⑵ 凍結法的施工方法

在井筒開挖之前，從地面沿其外圍一定距離的同心圓周上按等間距向下鑽孔，孔底深入不透水層，然後向每個鑽孔中沉放用無縫鋼管做的下端封閉的凍結管；在地面安裝冷凍設備,採用氨(NH3)為製冷劑，將冷媒劑氯化鈣(CaCl2)溶液（習稱鹽水）冷卻到-20～-30°C,用循環泵和插至凍結管深處的聚氯乙烯供液管將鹽水送入凍結管。經低溫鹽水長時間連續地吸取管外的熱量，使周圍地層凍結。鹽水吸取地層的熱量後溫度上升，在循環泵的作用下，經迴路管回到冷凍設備和製冷劑接觸而重新冷卻。原為液態的氨，在減壓的條件下蒸發時攝取鹽水的熱量後，經壓縮和冷凝又使其液化，在管道內循環流動，重復使用。在每一凍結管周圍形成的凍土圓柱體，其直徑隨時間而增大，這些圓柱體互相交接成密實而閉合的凍土牆，能承受水、土壓力並阻隔地下水，在它的保護下開挖地層和修築襯砌（見圖）。

凍結法
採用凍結法施工時，須根據施工進度、凍土牆的需要強度、開挖順序等，確定凍土牆的厚度、凍結管群的間距與行數，以及其長度、凍結順序和解凍順序等，從而選擇必要的凍結設備。還須制訂施工中的測定溫度計劃和測定點。根據測定結果，以連續或間斷的供冷方式保持凍土牆的凍結。同時研究地層凍結時的膨脹和解凍時的下沉情況，預先制定測定方法和對策。此外，在地下構築物施工時,必然要在接近-5～-10°C的凍面處灌築混凝土,因此最好採用低溫早強混凝土,否則要埋設加熱器或敷設絕熱材料，以減少凍土牆對混凝土的影響。地下構築物完成後，要對凍結的地層進行均勻而連續的解凍，對埋深不大的地下工程,可停止供應鹽水,令其自然解凍；如埋深很大時,則供應溫度逐漸提高的鹽水,進行人工解凍。此外，各國還有用液態氣體蒸發製冷的。進行凍結時，只需用儲氣罐將液態氮運至工地直接注入凍結管即可，因此工地設備簡單，但其缺點是液態氮使用不安全，有一定的危險性。
凍結法既適用於鬆散不穩定的沖積層和裂隙發育的含水岩層，也適用於淤泥、松軟泥岩以及飽和含水和水頭特別高的地層。對於土中含水率非常小或地下水流速相當大的處所不適用。1883年德國最早用凍結法開鑿豎井，隨後比利時、荷蘭、英國、波蘭、蘇聯、美國、加拿大等國也主要用此法開挖豎井。近30年來，凍結法除廣泛地用於礦山井巷工程以外，也用於修建地下鐵道車站和自動扶梯斜隧道、地下洞室以及橋墩的深基礎等工程。中國於1955年首次在開灤林西煤礦應用此法開鑿風井以來，至1982年，已開鑿190多個井筒,累計凍結深度超過3萬米，最大凍結深度為415米。

⑶ 凍結法施工時應注意哪些事項

凍結法施工注意事項如下：(1)對材料的要求。凍結法的砂漿使用溫度不應低於10℃，當日最低回氣溫高於或者等於-25℃時答，對砌築承重砌體的砂漿強度等級應按常溫施工時提高一級；當日最低氣溫低於-25℃時，則應提高兩級。

(2)砌體解凍時，增加了砌體的變形和沉降，對空斗牆、毛石牆、承受側壓力的砌體、在解凍期間可能受到振動或動力荷載的砌體結構不宜採用凍結法施工。

(3)採用凍結法施工，應會同設計單位制定在施工過程中和解凍期內必要的加固措施。

(4)為了保證砌體在解凍時的正常沉降、穩定和安全，應遵守下列規定：凍結法宜採用分段施工，每日砌築高度及臨時間斷處的高度差均不得大於12m。砌體水平灰縫不宜大於10mm；跨度大於0。7m的過梁，應採用預制過梁；門窗框上部應留3~5mm的空隙，作為化凍後預留沉降量。

(5)砌體的解凍。用凍結法砌築的砌體，應經常對砌體進行觀測和檢查，如發現裂縫、不均勻下沉等情況，應分析原因並立即採取加固措施。另外，還必須觀測砌體沉降的大小、方向和均勻性以及砌體灰縫內砂漿的硬化情況。觀測一般需15d左右。

⑷ 簡述凍結法施工

地鐵施工旁通道凍結法施工工藝凍結法施工工法一、前言作為一種成熟的施工方法，凍結法施工技術在國際上被廣泛應用於城市建設和煤礦建設中，已有100多年的歷史，我國採用凍結法施工技術至今也已有40多年的歷史，主要用於煤礦井筒開挖施工，其中凍結最大深度達435m，凍結表土層最大厚度達375m.自1992年起，凍結法工藝被廣泛應用於上海、北京、深圳、南京等城市地鐵工程施工中。

公司在上海地鐵隧道旁通道工程施工中，採用了凍結法加固的施工方法，通過對施工工藝的歸納總結，以及參考有關施工技術資料，形成本工法。二、特點凍結法適用於各類地層尤其適合在城市地下管線密布施工條件困難地段的施工，經過多年來國內外施工的實踐經驗證明凍結法施工有以下特點：

1、可有效隔絕地下水，其抗滲透性能是其它任何方法不能相比的，對於含水量大於10%的任何含水、鬆散，不穩定地層均可採用凍結法施工技術；

2、凍土帷幕的形狀和強度可視施工現場條件，地質條件靈活布置和調整，凍土強度可達5-10Mpa，能有效提高工效；

3、凍結法是一種環保型工法，對周圍環境無污染，無異物進入土壤，噪音小，凍結結束後，凍土牆融化，不影響建築物周圍地下結構；

4、凍結施工用於樁基施工或其它工藝平行作業，能有效縮短施工工期。
一、
使用范圍凍結法適用於各類地層，主要用於煤礦井筒開挖施工。目前在地鐵盾構隧道掘進施工、雙線區間隧道旁通道和泵房井施工、頂管進出洞施工、地下工程堵漏搶救施工等方面也得到了廣泛的應用。

二、
工藝原理:凍結法是利用人工製冷技術，使地層中的水結冰，將鬆散含水岩土變成凍土，增加其強度和穩定性，隔絕地下水，以便在凍結壁的保護下，進行地下工程掘砌作業。它是土層的物理加固方法，是一種臨時加固技術，當工程需要時凍土可具有岩石般的強度，如不需要加固強度時，又可採取強制解凍技術使其融化。

三、
工藝流程凍結法

四、
施工操作要點:施工時，應不斷對每個施工工序進行管理。控制凍結孔施工、凍結管安裝、凍結站安裝、凍結過程檢測的質量。

1、凍結孔施工
1.
1開孔間距誤差控制在±20mm內。在打鑽設備就位前，用儀器精確確定開孔孔位，以提高定位精度。

2.
2准確丈量鑽桿尺寸，控制鑽進深度。

3.
3按要求鑽進、用燈光測斜，偏斜過大則進行糾偏。鑽進3m時，測斜一次，如果偏斜不符合設計要求，立即採取調整鑽孔角度及鑽進參數等措施進行糾偏，如果鑽孔仍然超出設計規定，則進行補孔。

2、凍結管試漏與安裝
1.
1選擇φ63×4mm無縫鋼管，在斷管中下套管，恢復鹽水循環。

2.
2凍結管（含測溫管）採用絲扣聯接加焊接。管子端部採用底蓋板和底錐密封。凍結管安裝完，進行水壓試漏，初壓力0.8MPa，經30分鍾觀察，降壓≤0．05MPa，再延長15分鍾壓力不降為合格，否就近重新鑽孔下管。

3.
3冷凍站安裝完成後要按《礦山井巷工程施工及驗收規范》要求進行試漏和抽真空，確保安裝質量符合設計要求。

3、凍結系統安裝與調試
1.
1按1.5倍製冷系數選配製冷設備。

2.
2為確保凍結施工順利進行，冷凍站安裝足夠的備用製冷機組。冷凍站運轉期間，要有兩套的配件，備用設備完好，確保冷凍機運轉正常，提高製冷效率。

3.
3管路用法蘭連接，在鹽水管路和冷卻水循環管路上要設置伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計等測試元件。鹽水管路經試漏、清洗後用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包紮。集配液圈與凍結管的連接用高壓膠管，每根凍結管的進出口各裝閥門一個，以便控制流量。

4.
4冷凍機組的蒸發器及低溫管路用棉絮保溫，鹽水箱和鹽水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫。

5.
5機組充氟和冷凍機加油按照設備使用說明書的要求進行。首先進行製冷系統的檢漏和氮氣沖洗，在確保系統無滲漏後，再充氟加油。

6.
6設備安裝完畢後進行調試和試運轉。在試運轉時，要隨時調節壓力、溫度等各狀態參數，使機組在有關工藝規程和設備要求的技術參數條件下運行。

4、積極凍結階段在凍結試運轉過程中，定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴展情況，必要時調整凍結系統運行參數。凍結系統運轉正常後進入積極凍結。

積極凍結，就是充分利用設備的全部能力，盡快加速凍土發展，在設計時間內把鹽水溫度降到設計溫度。旁通道積極凍結鹽水溫度一般控制在-25～-28℃之間。

積極凍結的時間主要由設備能力、土質、環境等決定的，上海地區旁通道施工積極凍結時間基本在35天左右。

5、維護凍結階段在積極凍結過程中，要根據實測溫度數據判斷凍土帷幕是否交圈和達到設計厚度，測溫判斷凍土帷幕交圈並達到設計厚度後再進行探孔試挖，確認凍土帷幕內土層無流動水後（飽和水除外）再進行正式開挖。正式開挖後，根據凍土帷幕的穩定性，提高鹽水溫度，從而進入維護凍結階段。

維護凍結，就是通過對凍結系統運行參數的調整，提高或保持鹽水溫度，降低或停止凍土的繼續發展，維持結構施工的要求。旁通道維持凍結鹽水溫度一般控制在-22～-25℃之間。維護凍結時間由結構施工的時間決定。

6、工程監測6.1工程監測的目的工程量測作為該工法的一項重要施工內容。其目的就是根據量測結果，掌握地層及隧道的變形量及變形規律，以指導施工。由於旁通道施工位於地下十多米處，為防止施工時對地面周邊建築、地下管線、民用及公共設施帶來不良影響，甚至嚴重破壞。對施工過程必須有完善的監測。
1.
2工程監測的內容工程監測貫穿整個施工過程，其主要監測內容為：地表沉降監測，隧道變形監視，通道收斂變形監測，凍土壓力監測。

2.
1.1凍結孔施工監測內容為：凍結管鑽進深度；凍結管偏斜率；凍結耐壓度；供液管鋪設長度。

3.
1.2凍結系統監測內容為：凍結孔去迴路溫度；冷卻循環水進出水溫度；鹽水泵工作壓力；冷凍機吸排氣溫度；製冷系統冷凝壓力；冷凍機吸排氣壓力；製冷系統汽化壓力。

4.
1.3凍結帷幕監測內容為：凍結壁溫度場；凍結壁與隧道膠結；開挖後凍結壁暴露時間內凍結壁表面位移；開挖後凍結壁表面溫度。

5.
1.4周圍環境和隧道土體進行變行監測內容為：地表沉降監測；隧道的沉降位移監測；隧道的水平及垂直方向的收斂變形監測；地面建築物沉降監測。

6.
七、機具設備

1、凍結法施工旁通道所用設備見表1表1

旁通道凍結施工主要機械設備表序號 設備名稱 規格、型號 數量 額定功率 能力

1 螺桿冷凍機組 JYSGF300II 2台 110KW 87500Kcal/h

2 鹽水泵 IS125-100-200 2台 45KW 200m3/h

3 冷卻水泵 IS125-100-200C 4台 15KW 120m3/h

4 冷卻塔 NBL-50 4台 15m3/h

5 鑽機 MK-50 1台

6 電焊機 BS-40 2台

7 抽氟機 1台

說明：以上1-4項凍結設備均備用一台。凍結設備詳見附圖

2、凍結法施工旁通道所用量測設備見表2表2

旁通道凍結施工主要量測設備表序號 設備名稱 規格、型號 數量 備注

1 經緯儀 J2 1台

2 測溫儀 GDM8145 1台 測量凍土溫度

3 精密水準儀 1台

4 打壓機 20MPa 1台 凍結器打壓試漏

5 收斂儀 1台 凍土帷幕收斂

6 鋼捲尺 20m 1把

⑸ 凍結法施工時應注意的問題有哪些

凍結法 採用凍結法施工時，須根據施工進度、凍土牆的需要強度、開挖順序等回，確定凍土牆的厚答度、凍結管群的間距與行數，以及其長度、凍結順序和解凍順序等，從而選擇必要的凍結設備。還須制訂施工中的測定溫度計劃和測定點。根據測定結果，以連續或間斷的供冷方式保持凍土牆的凍結。同時研究地層凍結時的膨脹和解凍時的下沉情況，預先制定測定方法和對策。此外，在地下構築物施工時,必然要在接近-5～-10°C的凍面處灌築混凝土,因此最好採用低溫早強混凝土,否則要埋設加熱器或敷設絕熱材料，以減少凍土牆對混凝土的影響。地下構築物完成後，要對凍結的地層進行均勻而連續的解凍，對埋深不大的地下工程,可停止供應鹽水,令其自然解凍；如埋深很大時,則供應溫度逐漸提高的鹽水,進行人工解凍。此外，各國還有用液態氣體蒸發製冷的。進行凍結時，只需用儲氣罐將液態氮運至工地直接注入凍結管即可，因此工地設備簡單，但其缺點是液態氮使用不安全，有一定的危險性。

⑹ 冬季施工中，磚砌體哪些結構不宜採用凍結法施工

凍結法適用於各類地層，主要用於煤礦井筒開挖施工。
再看看別人怎麼說的。

⑺ 何為凍結法砌築

凍結法砂漿使用溫度，當室外空氣溫度為-10攝氏度及其以上是不應低於+10攝氏度回，當室外空氣溫答度為-11~-25攝氏度時不應低於-15攝氏度，當室外空氣溫度為-25攝氏度以下時不應低於+20攝氏度。當日最低氣溫在-25攝氏度及其以上時，砂漿強度按常溫強度提高一級：當日最低氣溫在-25攝氏度以下時，砂漿強度按常溫強度提高二級。
採用凍結法施工，在解凍期間應經常對砌體進行觀測和檢查，如發現裂縫、不均勻下沉等情況，應立即採取加固措施。對承受側壓力的砌體、空斗牆，解凍時可能受到震動的砌體，解凍期不允許發生沉降的砌體，不得採用解凍法。混凝土小型砌塊不得採用凍結法施工。
每日砌築高度差，均不得大於1.2m。

⑻ 盾構隧道旁通道施工，國內一般都是用凍結法，國外一般是什麼方法能不餓提供一些資料

國外用熱結法