冰凍法法 - 副本

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1、地基處理作業(yè)姓名：王帆學(xué)號：1208111028班級：土木1108班凍結(jié)法一、方法說明1．凍結(jié)法的定義人工凍結(jié)的應(yīng)用和研究是以天然凍結(jié)條件下凍土的物理力學(xué)性質(zhì)研究為基礎(chǔ)，并隨著人工凍結(jié)鑿井逐步發(fā)展起來的。凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水凍結(jié)，把天然巖土變成凍土，增加其強(qiáng)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(hù)下進(jìn)行隧道、立井和地下工程的開挖與襯砌的施工。其實質(zhì)是利用人工制冷技術(shù)臨時改變巖土的狀態(tài)以固結(jié)地層。2．凍結(jié)法的優(yōu)點(1)安全可靠性好?？梢杂行У馗艚^地下水。凍結(jié)施工使土體中的大部分水結(jié)冰，這不僅提高了土的強(qiáng)度，在一10℃時其瞬時強(qiáng)度可達(dá)到3MPa(粘

2、土)～1OMPa(砂土)，而且其阻水效果是其他方法所無法比擬的。(2)適用面廣。適用于任何含一定水量的松散巖土層，在復(fù)雜的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)如軟土、含水不穩(wěn)定層、流砂、高水壓及高地壓地層條件下凍結(jié)技術(shù)均有效、可行。如我國北京地鐵復(fù)一八線大北窯一熱電廠區(qū)間有南北兩條隧道，南隧道頂部有2m厚的粉細(xì)砂層，降低水位后開挖，引起地表塌陷，采用凍結(jié)法施工，成功地控制了地層位移。而注漿、地下連續(xù)墻等方法對地質(zhì)條件的適應(yīng)性差，而且加固深度有一定的限制。(3)靈活性好。可以人為地控制凍結(jié)體的形狀和擴(kuò)展范圍，必要時可以繞過地下障礙物進(jìn)行凍結(jié)。(4)可控性較好。凍結(jié)加固土體均勻、完整。土層注漿和深層攪

3、拌樁，只是對土體局部加固，加固范圍不易控制、加固體強(qiáng)度不均勻；而凍結(jié)技術(shù)可以把設(shè)計的土體全部凍成凍土，凍結(jié)加固體均勻，整體性好，可形成地下工程施工帷幕。(5)污染性小。凍結(jié)工程施工最大的污染是鉆孔時的少量的泥漿排出，凍結(jié)過程不向地層注入任何有害物質(zhì)，凍結(jié)工程完畢后，地層自然融化恢復(fù)原有狀況，不會在地層留下有礙于其他工程施工的地下障礙物。作為一種“綠色”施工方法，符合環(huán)境巖土工程發(fā)展趨勢。(6)經(jīng)濟(jì)上合理。國內(nèi)外的工程實例表明，復(fù)雜地層條件下凍結(jié)工程成本與其他施工法(如注漿法和旋噴樁)處于相同的數(shù)量級，而且隨著加固深度的加大，凍結(jié)法的經(jīng)濟(jì)性越來越明顯。3．凍結(jié)法的適用范圍人工土凍結(jié)

4、法由于基本不受支護(hù)范圍和支護(hù)深度的限制，以及能有效防止涌水以及控制城市挖掘、鉆鑿施工中相鄰?fù)馏w的變形而受到越來越多的重視，是巖土工程尤其是特殊地質(zhì)和工程條件下工程施工的重要方法之一。國外許多國家如德國、法國、美國、加拿大、英國和俄羅斯等，研究和應(yīng)用人工土凍結(jié)技術(shù)起步較早，積累了許多成功經(jīng)驗。二、凍結(jié)法原理傳統(tǒng)的人工凍結(jié)是在開挖之前，用人工制冷的方法，將開挖空間周圍含水地層凍結(jié)一個封閉的不透水帷幕一凍結(jié)壁，用以抵抗地壓、水壓，隔絕地下水；而后，在其保護(hù)下進(jìn)行挖砌施工。為形成凍結(jié)壁，首先在欲開挖空間周圍打一定數(shù)量的凍結(jié)孔，孔內(nèi)安裝凍結(jié)器；凍結(jié)站制出的低溫鹽水(一25℃～一35。C)，

5、經(jīng)去路鹽水干管、配液圈到供液管底部，沿凍結(jié)管和供液管之間的環(huán)形空間上升到回液管、集液圈、回路鹽水干管至蒸發(fā)器(鹽水箱)，形成鹽水循環(huán)。低溫鹽水在凍結(jié)器中流動，吸收周圍地層的熱量形成凍結(jié)圓柱，凍結(jié)圓柱逐漸擴(kuò)大并連接成封閉的凍結(jié)壁，直至達(dá)到其設(shè)計厚度和強(qiáng)度為止。通常將凍結(jié)壁擴(kuò)展到設(shè)計厚度所需要的時間稱為積極凍結(jié)期，而將維持凍結(jié)壁的時間稱為消極(或維護(hù))凍結(jié)期。吸收了地層熱量的鹽水，在鹽水箱內(nèi)將熱量傳遞給蒸發(fā)器中的液氨，使液氨變?yōu)轱柡驼羝?，再被氨壓縮機(jī)壓縮成過熱蒸汽進(jìn)入冷凝器冷卻，將地?zé)岷蛪嚎s機(jī)產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻水，最后這些熱量傳給大氣。高壓液氨從冷凝器經(jīng)貯氨器、節(jié)流閥流入蒸發(fā)器，

6、液氨在蒸發(fā)器中汽化吸收周圍鹽水的熱量，這一循環(huán)稱為氨循環(huán)，是制冷的主體，冷卻水在冷卻水泵、冷凝器和管路中的循環(huán)叫冷卻水循環(huán)，鹽水循環(huán)、氨循環(huán)、冷卻水循環(huán)是制冷三大循環(huán)系統(tǒng)，這三大系統(tǒng)構(gòu)成熱泵，其功能是將地層中的熱量通過壓縮機(jī)排到大氣中去。由于地?zé)嵩跓岜米饔孟聜鬟f給大氣，使開挖地層降溫，凍結(jié)形成凍結(jié)壁。人們在它的保護(hù)下進(jìn)行挖砌施工，以便安全穿過含水層，這就是凍結(jié)法施工。目前，根據(jù)使用冷媒的不同，制冷方式包括四種：氨(氟利昂)一鹽水凍結(jié)系統(tǒng)；二氧化碳系統(tǒng)(干冰，CO。)；液化氣體系統(tǒng)(液氮)；混合凍結(jié)系統(tǒng)(鹽水+于冰；鹽水+液氮)。一、設(shè)計計算1．作用在凍土墻上的主要荷載在深基坑圍護(hù)

7、結(jié)構(gòu)中，外界荷載由凍土墻和混凝土內(nèi)襯共同來承擔(dān)，但凍土墻對圍護(hù)深基坑的穩(wěn)定性及地下結(jié)構(gòu)工程的施工安全性起到主導(dǎo)作用。因此，在進(jìn)行深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，有必要清楚凍土墻承受的主要荷載情況，為設(shè)計出安全、可靠的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)提供可靠的依據(jù)。(1)側(cè)土壓力。作用在凍土墻上的土壓力稱為側(cè)土壓力，側(cè)土壓力分為靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力三種，其分布情況與大小不僅與地基土體的特性有關(guān)，而且在很大程度上還與支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的變形有關(guān)，側(cè)土壓力是作用在凍土墻上的最主要荷載。在側(cè)土壓力的計算中