【分支机构】工程实例专委会:实践冷冻新技术 助力超大埋深富水复合地层盾构成功安全常压开仓

--液氮、盐水联合冻结地层新技术

发布时间:2021年12月16日 浏览数:6051
  近日,珠江三角洲水资源配置工程土建施工 B2标,为达到安全常压开仓目标,采用的超大埋深富水复合地层液氮、盐水联合冻结新技术取得突破性进展。实现安全常压开仓,成功地检查和维护了盾构的切削系统。
  本项目液氮冻结单孔深度达53.93m,(且此处原始地温达44度,属于高热地温),是迄今为止国内盾构工程中最深的液氮冻结常压开仓项目,通过前期精细策划、精心组织及施工过程中的严格管控,成功对盾构刀盘周边富水砂层进行快速冻结,效果优良。
  冻结全程采用智能化冻结温控系统,实时监测各测温孔的温度变化,可及时掌握冻土发展的速度和范围。积极冻结第6天即完成浆气置换,积极冻结第7天即实现常压开仓换刀,仓内温度2-4度,掌子面地层温度达到-40度以下,冻结壁平均温度可达到-100度以下。11月13日开始凿除冻土, 11月28日即完成盾构切削系统维护,其中刀具更换13把。

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施工现场及冻结效果照片
  中国岩石力学与工程学会工程实例专委会本着服务一线的宗旨,对这项华隧集团易觉、王小军、刘恕全、董涛等一线工程技术人员自主创新的技术高度关注,主任委员竺维彬,秘书长米晋生带领专家团队全过程参与,在加固方案优化、冷冻指标控制等关键技术方面提出了许多合理化建议。
  超大埋深富水复合地层液氮、盐水联合冻结新技术的成功实践,为后续类似工程提供了极有意义的参考借鉴,同时,也为进一步优化方案,提高开仓效率奠定了基础。
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方案研究阶段竺总带队到现场考察
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冷冻设备安装阶段竺总带队到现场指导
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开仓阶段竺总在盾构人仓就冷冻细节与现场工人进行交流
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竺总与易总多次到现场进行针对性技术研究
  【液氮冻结是一种地层人工冻结技术,液氮在冻结管内直接气化,利用液氮的气化潜热和温升显热实现制冷,吸收地层中的热量,实现土层的快速冻结,属于物态变化的制冷范畴,是一种纯绿色施工工法。
  液氮的惰性很强,稳定性好,与任何物质不起化合反应。液氮在常压下的蒸发温度为-195.8℃,蒸发潜热为161.2MJ/M?,定压比热为1.03KJ,从它的沸点到-20℃的冻结终端温度所挥发的制冷量为383.1KJ/kg。同时,液氮冻结系统简单,使用设备少,具有冻结速度快、温度低和冻土强度高等特点,并且冻结加固土体的形式灵活,冻结规模可根据工程的实际情况而定,随时可人为控制加固土体的强度,工作方便,且对周围环境无污染,同时土体的冻胀和融沉远远小于普通盐水冻结,因此使用液氮进行快速冻结可以避免普通盐水冻结的很多缺点,尤其适于城市的地下工程建设。】