1、冻结法施工技术简介冻结法施工技术简介部门：生产技术部部门：生产技术部作者：白向斌作者：白向斌第第1章章 冻结法概述冻结法概述一、冻结法的实质与特点一、冻结法的实质与特点冻结法的全称为人工地层冻结技术（Artificially ground freezing method）这种方法利用人工制冷的方法，将低温介质送入地层，使地层中的水冻结成冰，从而使土层的强度增大，地下水得到控制的地基临时性处理方法。1、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。2、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。二、概述二、概述1 1、冻结法的起源与发展冻
2、结法的起源与发展人工制冷技术的发展和应用，产生了工程冻结。1862年，英国南威尔士在建筑基础施工中，首先使用了人工制冷加固土壤。1883年，德国工程师波茨舒(F.H.Poetsch)在德国阿尔巴里德煤矿用冻结法开凿了深度103m的井筒，并获专利。1955年，我国在开滦林西风井开始使用冻结法凿井，冻结深度105m。2、我国冻结法使用现状、我国冻结法使用现状 自1955年以来，冻结法凿井技术逐步发展到东北、华北、华东及河南等地区，冻结冲积层厚度由浅到深，水文地质条件由较复杂到复杂。目前全国冻结井筒的数量已超过600多个，冻结深度由最初的105m发展到800m，有的井筒已实现全深冻结，做到井筒开挖无
3、需排水设施。地铁等城镇建设50多处、累积冻结长度超过140公里、冻结冲积层（Q+N含水的软岩、土、砂地层）厚度587.4m、冻结最深已达到800m。3、冻结法优点、冻结法优点环境友好的施工方法环境友好的施工方法 冻结只是临时改变岩土的承载、密封性能，为构筑新的地下空间服务，施工完成后，根据需要可拔除冻结管，冻土将解冻融化，土将逐渐恢复到未冻结状态。冻结法不污染环境，是“绿色”施工方法冻结法具备的优点：冻结法具备的优点：(1)安全性好，可有效的隔绝地下水；(2)适应面广，适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文地质(如软土、含水不稳定土层、流砂、高水压及高地压地层)条 件下冻结技术有效、可行
4、；(3)灵活性好，可以人为地控制冻结体的形状和扩展范围，必要时可以绕过地下障碍物进行冻结；(4)可控性较好，冻结加固土体均匀、完整；(5)经济上较合理。三、冻结法凿井原理三、冻结法凿井原理立井冻结凿井是利用传统的氨循环制冷技术来完成的。它是在井筒开挖之前，用人工制冷的方法，将井筒周围含水地层冻结成一个封闭的不透水的帷幕-冻结壁，用以抵抗地压，水压，隔绝地下水与井筒之间的联系。而后，在其保护下进行挖砌施工。三大循环系统：盐水循环、氨循环和冷却水循环。制冷三大循环构成热泵，其功能是将地层中的热量通过压缩机排到大气中去。第2章 蒸气压缩制冷1 1、一级压缩制冷、一级压缩制冷2 2、二级压缩制冷、二级
5、压缩制冷3 3、制冷工质与冷媒剂、制冷工质与冷媒剂4 4、制冷设备、制冷设备5 5、冻结系统、冻结系统1 1、一级压缩制冷、一级压缩制冷一级压缩制冷原理一级压缩制冷由三大循环构成：氨循环、盐水循环和冷却水循环。压缩机压缩机：将饱和蒸汽氨（近似绝热）压缩为高温高压的过热蒸汽氨；冷凝器冷凝器：将过热蒸汽氨等压冷却为高压常温液态氨(+q)；节流阀节流阀：将高压常温液态氨转变为低压液态氨；蒸发器蒸发器：将低压液态氨等压蒸发为饱和蒸汽氨(-q)。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，必须将蒸发器中之饱和蒸汽氨1压缩成为高压高温的过热蒸汽氨2，使与冷却水产生温差，在冷凝器中将热
6、量传递给冷却水（等压），同时过热蒸汽氨冷凝成液态氨3，实现气态到液态的转变。液态氨经节流阀高压液态氨变为低压液态氨4（等焓），进入蒸发器中蒸发，再吸收其周围盐水中之热量(地热)变为饱和蒸汽氨，周而复始，构成氨循环系统。盐水循环 该循环系统由盐水箱、盐水泵、去路盐水干管、配液圈、冻结器、集液圈和回路盐水干管组成。冻结器是低温盐水与地层进行热交换的换热器，盐水流速越快，换热强度就越大。冻结器由冻结管、供液管和回液管组成。根据工程需要可采用正、反两种盐水循环系统，正常情况下用正循环供液。在制冷过程中起着冷量传递作用。冷却水循环冷却水把氨蒸汽中的热量释放给大气。冷却水温度越低，制冷系数就越高，冷却水温
7、一般较氨的冷凝温度低510。冷却水由水泵驱动，通过冷凝器进行热交换，然后流入冷却塔再入冷却水池，冷却后的循环水应随时由地下水补充。热参数热参数等压蒸发：单位理论制冷量q0=h1-h4 等熵压缩：单位理论压缩功l0=h2-h1等压冷凝：单位冷凝热量qk=h2-h3=q0+l0制冷系数：0=q0/l0=(h1-h4)/(h2-h1)表示单位压缩理论功所能制取的冷量，反应系统制冷效率。以上四项称为一级压缩制冷系统的四个热参数。1.21.2、实际制冷能力计算、实际制冷能力计算三大循环与实际循环过程有一定差异。在氨循环中，压缩并非等熵过程。冷凝和蒸发过程与环境之间有温差，非等压且是不可逆过程。节流过程也
8、并非可逆过程。同时，由于汽缸余隙，制冷工质存在着流量和压头损失。因此，实际压缩功大于理论功，实际输气量小于汽缸理论容积。2 2 二级压缩制冷二级压缩制冷问题的提出随着冻结深度的增加，要求更低的盐水温度。通常，一级压缩若使用氨作为制冷工质时，经济蒸发温度只能达到-25左右，目前深井冻结一般要求经济蒸发温度达到-25-35，一级压缩制冷便无能为力了。一级压缩制冷压缩机受力部件强度受压力差的限制。一般规定，以氨或氟利昂F22为制冷工质时，压缩机的压力差pk-p01.37MPa；压缩比pk/p08，否则排气温度过高，有可能引起润滑油碳化，使压缩机无法正常运行。基于上述原因，必须采用二级压缩制冷。2.1
9、、二级压缩制冷原理二级压缩制冷原理和空压机的二级压缩原理一样，它是在低压机和高压机之间增加了一个中间冷却器，用以保证压缩机有一个正常运行工况，保证压差和压缩比不超过允许值。中间冷却器的功能：冷却低压机排出的过热蒸汽氨，使之变成具有中间压力(即中间温度)的饱和蒸汽氨以利于高压机吸收。使本来采用一级压缩制冷大于8 的压缩比，分为两个小于8的一级压缩。饱和蒸汽状态l经低压机压缩(等熵)变为过热蒸汽状态2，经中间冷却器冷却(等压)变为饱和蒸汽状态3，再经高压机压缩(等熵)变为过热蒸汽状态4，进入冷凝器(等压)冷却，使之经饱和蒸汽状态5到饱和液体状态6。此时，分两路；一路经节流阀(等焓)减压变为湿蒸汽状
10、态8流入中间冷却器和低压机排出的过热蒸汽氨(2点)进行热交换(等压)变为状态3；而另一路则进入中间冷却器底部的蛇形管过冷(等压)变为过冷液体状态7再经节流阀到蒸发器。处于湿蒸汽状态10进入蒸发器后变为饱和蒸汽1,完成二级压缩制冷循环。3 3、制冷工质和冷媒剂制冷工质和冷媒剂3.1、制冷工质制冷工质又称制冷剂，是在制冷机系统中循环变化的物质。对制冷工质的要求制冷工质应具有临界温度较高，在常温和普通条件下不液化；在制冷机工作温度范围内有适宜的饱和蒸发压力，最好近于或略高于标准大气压力。同时，要求冷凝压力也不宜过高，一般要压差（pk-p0）和压比（pk/p0）不要过大，否则影响制冷效果。制冷工质应有
11、较大的容积制冷量以减少制冷工质用量并缩小机器尺寸；制冷工质应有较小的粘度，密度较大的导热系数和比热；能于水化合，能溶于润滑油，保证机器有良好的润滑性能；有较好的化学稳定性，在高温下不燃烧，不爆炸，无毒，对人体无刺激性，不危害健康不腐蚀金属，价格低廉，易于购买和贮运。氨优点：优点：有良好的热力性能。标准蒸发温度ts=-33.4常温下冷凝压力pk1.47MPa，通常在1.2 MPa左右，最底蒸发温度可达-70。单位容积制冷量较大，容易获得，价格低廉适于大中型制冷机使用。缺点：缺点：氨蒸气无色，有强烈的刺激臭味，对人体有较大毒性。液氨飞溅到皮肤上可引起冻伤。空气中容积浓度达0.50.6时，人在其中停
12、留半小时就会中毒。当浓度达 1114时，即可燃烧（黄火焰），当浓度达1625时，可引起爆炸。因此，冷冻站内空气中氨的浓度不能超过0.02mg/L。有时，氨也会在制冷设备中爆炸，这主要是由系统中自由状态氢引起的。因此，必须及时排出系统中的空气和其它非凝性气体。氨可按任何比例溶解水中，每升水中可溶1300L氨，同时放出大量热量。所以，氨中有水时可使蒸发温度少许提高，并对金属有腐蚀作用，但磷铜例外，一般规定氨中含水不得超过0.2。氨在润滑油中溶解度甚小，系统中往往发生油的聚集并形成油膜，影响散热效果。润滑油比重大，油往往积存在容器下部，应定时放出。氟里昂饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。目前使
13、用的主要是甲烷和乙烷的衍生物。优点：优点：无毒，无味，无燃烧与爆炸危险，对金属腐蚀很小，热化学稳定性较好，绝热指数小，压缩机排气温度低，分子量大，适用于离心式压缩机。蒸发温度低（-40-80之间）缺点：缺点：价格昂贵,易漏且不宜发现.氟里昂R12与水或氧混合与明火接触可分解出光气（COCl2）。其性能是放热系数低，单位容积制冷量小，比重大，流动性差。适用于中小型制冷机，低温装置及其他特殊要求的制冷装置。3.2、冷媒剂冷媒剂又称载冷剂，在制冷技术中是传递冷效应的物质。盐水、乙醇、空气、氨和各种卤化物均可作为冷媒剂。应选用冰点低、热容量大、不腐蚀设备、价格低廉、来源容易的物质作为冷媒剂。冻结法施工
14、时多选用CaCl2溶液作为冷媒剂。当选用氯化钙溶液作冷媒剂时，应使其凝固温度较制冷工质的蒸发温度低68，否则氯化钙溶液易出现冰析现象。浓度太大时，因低温析盐将会堵塞管路。通常蒸发温度 t0=-2535时，盐水溶液密度=1.2501.270g/cm3，凝固温度在-34.6-42.6左右。为进一步降低盐水溶液的凝固点，可用85的CaCl2，10的MgCl2和5的甲醇混合溶液，配制出凝固温度在以下的冷媒剂。为了减轻对金属的腐蚀作用，可在溶液中加入防腐剂。例如：加入重铬酸钠和氢氧化钠，使溶液呈碱性(PH=8.5)。4 4、制冷设备制冷设备4.1、压缩机活塞式压缩机活塞式压缩机，按标准制冷能力可分为如下
15、三类：小型机：60kw中型机：60600kw大型机：600kw按汽缸中心线的位置分类有卧式，立式，V型，W型和S型（扇型）压缩机。压缩机的名称包括以下四个内容：汽缸数，工质种类，汽缸排列型式，汽缸直径。例如：8AS-12.5压缩机有8个汽缸，A表示用氨作制冷工质，汽缸排列为S型（扇型），汽缸直径12.5cm。螺杆式压缩机螺杆式压缩机是回转式压缩机的一种，它只有旋转运动部件，动平衡性能好，几乎无振动，气阀，可高速旋转。因此，它具有体积小重量轻的优点，适合作为移动式制冷设备。螺杆式压缩机最早用于压缩空气，由于它具有很多优点，因而逐渐用于制冷压缩机。由于螺杆压缩机转数较高，输气近于连续，没有脉动，又
16、无余隙，输气系数较活塞式压缩机高，尤其在压缩比高时，优点更为显著。一般其输气系数为0.750.90。输气螺杆压缩机采用喷油冷却，制冷工质接近等温压缩，即便在高压比时，一级压缩（蒸发温度可达-40）排气温度也不会超过90。由于螺杆压缩机采用喷油冷却，有耗油量大，输油系统复杂，不适合变压比下工作，噪声大等缺点。压缩机选型根据实际制冷量的要求，确定低压缩机的台数：N1=Vh/vh式中 N1低压缩机台数，台；vh 一台低压缩机的理论容积，m3/s，查技术特征表；Vh冻结一个井筒时，要求的压缩机理论容积，m3/s。按下式计算。Vh=(Q0v1)/(q0)式中 v1压缩机入口的比容，m3/kg；输气系数，
17、可按N.N列菲公式计算；q0单位理论制冷量，kJ/kg。高压机台数可按高低压机的理论容积比求出，最后再验算电动机功率。冷冻站实际制冷能力 Q0=KdnHq式中Q0冻结一个井筒时的实际制冷能力，kW;K管路冷冻损失系数，一般K=1.11.25;d冻结管直径，m;H冻结深度，m;n冻结管数目；q冻结管的吸热率，一般q=0.260.29kW/m2 在实际施工中，常用主，副井顺序冻结方案，即先冻主井再冻副井，因此，冻结站实际制冷能力应考虑到副井积极冻结时，再加上主井消极冻结时的实际制冷量，即 Q0=Q0f+(0.250.50)Q0z式中 Q0冷冻站实际制冷量，kW；Q0f副井积极冻结所需制冷量，kW；
18、Q0z主井积极冻结所需制冷量，kW；式中0.250.50为消极冻结时冷量减少系数。4.2、冷凝器和蒸发器换热器热负荷计算在换热器中，传热器的大小与换热器的换热面积及对数平均温度成正比，即Q=KFt 或Q=F/q 式中 Q传热量，kW；F换热面积，m2；K传热系数，kW/(m2.)，一般情况下可视为常数；q换热器表面的热流密度，q=1/(K.t)。kW/m2一般情况下：立式冷凝器q=3.54.1kW/m2；立式蒸发器q=2.332.92kW/m2；t换热器内外对数平均温度差，一般可视为常数。其定义为：t=(tmax-tmin)/(tmax/tmin)式中 tmax最大温差（两流体进口或出口处较大
19、的温差）；tmin最小温差（两流体进口或出口较小的温差）。冷凝器冷凝器有立式，淋水式，卧式及组合式几种。在冻结法施工中，几乎全使用立式冷凝器。它是一个直径12m的管壳，内装有许多冷却水管，冷却水从管壳上端经冷却水管下流，使过热蒸气氨液化。立式冷凝器占地面积小，冷却效率高，不易堵塞，消除水垢时不必停止工作。但存在用水量大，漏氨不易被察觉等缺点。蒸发器液氨在其中蒸发（沸腾）变为饱和蒸气，吸收其周围盐水中的热量，产生低温盐水。蒸发器置于盐水箱中，是制冷系统输出冷量的设备。4.3、节流阀节流阀的功用是使高压液氨减压到蒸发压力，给液氨创造蒸发条件。因而节流阀又叫减压阀。要求节流阀耐压，密封程度好，阀体外
20、面应绝热。阀前应安关闭阎，节流阀和关闭阀之间应安充氨管及阀门。4.4、中间冷却器中间冷却器的功用有三：冷却来自低压机的过热蒸汽氨；过冷来自冷却器的饱和液体氨；并对液氨和油脂起分离作用。作为冷却用的饱和液体氨经中间调节阀进入容器。中间冷却器下部设有蛇形管，从贮氨器来的液氨经蛇形盘管过冷再经节流阀进入蒸发器汽化，过冷的液氨比中间容器中之液氨温度大约高5。中间冷却器中的液面应高于蛇形盘管顶面150一200毫米。液面过高，易吸入高压机，液面过低会影响冷却效果，因此，液面高低由浮球阀自动控制。为了防止浮球阀失灵，容器外面还装有远距离液面指示器。中间容器中之集油要定期释放。4.5、油氨分离器油氨分离器的功
21、用是使过热蒸汽中的润滑油粒分离出去，以防油粒进入冷凝器，在冷凝器内壁上形成油膜影响热交换效果。4.6、贮氨器贮氨器的作用是贮存液氨，用于调节，补充系统中氨的用量。贮氨器内的压力与冷凝器压力相同，因此，在安装贮氨器时，应使贮氛器入口标高低于冷凝器液氨出口标高液氨依自重流入贮氨器。4.7、氨液分离器其作用是分离来自蒸发器的液氨，防止液氨进缸产生冲击造成事故。液氨和气氨分离是靠降低蒸汽流速和改变流向来实现的。4.8、盐水循环系统设备盐水循环系统主要设备有盐水泵、去回路盐水干管、盐水沟槽、配液与集液圈、冻结器。盐水循环设备应有良好保温措施，在保温情况下，其冷量损失约占冷冻站总制冷量的1/4，因此，应特
22、别注意它们的保温措施。去回路盐水干管铺设在四周保温的沟槽内。沟槽是否全部或半掩埋在地下，要根据现场实际情况而定。埋入地下部分越多，则热损耗越稳定，将不受季节影响。配液圈和集液圈架设在井口环形沟槽顶部。底板应高于地下水位。为使去、回路盐水管路阻力相等，配液均匀，配液圈和集液圈应做成一端封闭的圆环。环形沟槽应有适当的空间，以便测温、检修。盐水循环系统主要设备有盐水泵、去回路盐水干管、盐水沟槽、配液与集液圈、冻结器。盐水循环设备应有良好保温措施，在保温情况下，其冷量损失约占冷冻站总制冷量的1/4，因此，应特别注意它们的保温措施。去回路盐水干管铺设在四周保温的沟槽内。沟槽是否全部或半掩埋在地下，要根据
23、现场实际情况而定。埋入地下部分越多，则热损耗越稳定，将不受季节影响。配液圈和集液圈架设在井口环形沟槽顶部。底板应高于地下水位。为使去、回路盐水管路阻力相等，配液均匀，配液圈和集液圈应做成一端封闭的圆环。环形沟槽应有适当的空间，以便测温、检修。冻结器由冻结管、供液管、回液管及管盖等组成，如图124所示。冻结管用壁厚为610毫米，直径为127159毫米的无缝钢管连接而成。供液管直径为50一75毫米的普通钢管或塑料管。底锥与供液管底口间应留出一定距离（500mm），以防盐水中的沉淀物堵塞出口。实验表明，盐水温度在-30左右时，我国现用冻结管钢材的冷脆性并不十分严重，但是今后若采用更低的盐水温度冻结时
24、，则应考虑选用适宜的低温管材作冻结管和供液管。5、冻结系统热量循环热量循环 制冷三大循环系统构成热泵，其功能是将地层中的热量通过压缩机排到大气中去，如下图所示：为了形成冻结圈，首先要在井筒周围钻一定数量的冻结孔，以便在孔内安装带底锥的冻结管和底部开口的供液管。冻结孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上，冻结孔间距一般为0.91.3m，孔径为200250，孔深应比冻结深度大510m。我国常用红500型、红旗油压650型和TXB-A型旋转式钻机钻冻结孔，对钻孔的要求是，终孔直径要比冻结管管箍外径大1025，钻孔偏斜率应小于5%。第第3章章 冻结法施工冻结法施工801201620-25-35(2)2
25、)冻结方案冻结方案 冻结方案有一次冻全深、局部冻结、差异冻结和分期冻结等几种。一次冻全深一次冻全深方案的适应性强，应用广泛；局部冻结局部冻结就是只在局部涌水部位进行冻结；差异冻结差异冻结又叫长短管冻结，即冻结管有长短两种间隔布置；分期冻结分期冻结是当一次冻结深度很大时，为了避免使用过多的制冷没备而将全深分为数段(通常分为两段)，从上而下依次进行冻结。v一次全深冻结一次全深冻结全部冻结管由地全部冻结管由地面穿过不稳定含面穿过不稳定含水地层，并进入水地层，并进入不透水基岩不透水基岩10m以以上，供液管下至上，供液管下至冻结管底锥隔板冻结管底锥隔板之上，实现从地之上，实现从地面到需要冻结深面到需要冻
26、结深度的一次冻结。度的一次冻结。v一次全深冻结一次全深冻结在采用一次全深冻结方案确定冻结深度时，应将冲积层下面与冲积层有水在采用一次全深冻结方案确定冻结深度时，应将冲积层下面与冲积层有水力联系、含水丰富的力联系、含水丰富的基岩风化带基岩风化带同时冻结。对于距离冲积层很近的基岩含同时冻结。对于距离冲积层很近的基岩含水层，厚度不大而且涌水且超过水层，厚度不大而且涌水且超过l0m3h时，也应与冲积层同时凉结。否则，时，也应与冲积层同时凉结。否则，由于冻结深度不够，施工时可能造成涌水淹井事故由于冻结深度不够，施工时可能造成涌水淹井事故 徐州张集煤矿徐州张集煤矿 主副井均因没有一起冻结含水丰富的基岩风化
27、带，在井筒施工到风化带时，主副井均因没有一起冻结含水丰富的基岩风化带，在井筒施工到风化带时，造成透水淹井造成透水淹井 淮北芦岭主井淮北芦岭主井冲积层厚度冲积层厚度1303m，下部下部133135m为泥灰岩，裂隙极为发育，涌水量达为泥灰岩，裂隙极为发育，涌水量达184m3h，为强含水层。但冻结深度仅为为强含水层。但冻结深度仅为135m。井筒施工到井筒施工到133m时工作时工作面突然涌水，造成井筒被淹。面突然涌水，造成井筒被淹。v差异冻结（长短管冻结）差异冻结（长短管冻结）采取长短管间隔布置的方式，在全部冻结管穿过冲积层后，采取长短管间隔布置的方式，在全部冻结管穿过冲积层后，短管短管则进入基则进入
28、基岩风化带或含水岩层岩风化带或含水岩层5m以上，以上，长管长管还需穿过含水岩层并进入不透水岩层还需穿过含水岩层并进入不透水岩层l0m以上以上 不不透水岩层透水岩层含水基岩层含水基岩层冲积层冲积层v差异冻结（长短管冻结）差异冻结（长短管冻结）差异冻结方案适用于上部为含水丰富的冲积层，下部为基岩风化带和距离差异冻结方案适用于上部为含水丰富的冲积层，下部为基岩风化带和距离冲积层比较近而涌水量又较大的基岩层。但当岩层中水的流速较大时不宜冲积层比较近而涌水量又较大的基岩层。但当岩层中水的流速较大时不宜采用采用 适用条件：适用条件：优点：优点：这种冻结方案冷量分配合理，可减少冷冻设备，少打钻孔，加快冻结速
29、这种冻结方案冷量分配合理，可减少冷冻设备，少打钻孔，加快冻结速度，降低工程造价度，降低工程造价v局部冻结局部冻结当不稳定含水层位于冲积层中部或下部，而上部较稳定不需冻结；或不稳当不稳定含水层位于冲积层中部或下部，而上部较稳定不需冻结；或不稳定含水层位于上部和下部，而中部较稳定不需冻结；或上部井筒已施工过定含水层位于上部和下部，而中部较稳定不需冻结；或上部井筒已施工过而下部地层复杂或发生过事故需用冻结处理时，可采用局部冻结方案。局而下部地层复杂或发生过事故需用冻结处理时，可采用局部冻结方案。局部冻结较一次全深冻结消耗冷量少，冻结时间短，节省费用。部冻结较一次全深冻结消耗冷量少，冻结时间短，节省费
30、用。分期冻结是将一个冻结深度比较大的井筒，分成两段或两段以上分期冻结是将一个冻结深度比较大的井筒，分成两段或两段以上(一般分一般分为两段为两段)，按先冻上段后冻下段的次序，待上段冻好并开始掘砌之后，再，按先冻上段后冻下段的次序，待上段冻好并开始掘砌之后，再开始冻下段，上段报砌完时，下段冻结壁已达到设计厚度和强度，具备开始冻下段，上段报砌完时，下段冻结壁已达到设计厚度和强度，具备开挖条件开挖条件v分期冻结分期冻结冻结孔 圈径：比井筒直径大1.0m3.0m 间距：1.0m1.3m 直径：200mm250mm（开孔1020m直径要大2040mm）深度：比冻结深度大5m10m，控制偏斜值0.51.0m
31、水位观察孔（12个）：位置：距离井筒中心1m，不影响井筒掘进时测量。深度：穿过所有含水层，不大于冻结深度或偏出井筒 作用：观察冻结圈是否交圈 测温孔：位置：冻结壁外沿界面 数目：34个 作用：确定冻结壁厚度和开挖时间 v钻孔的防偏、钻孔的防偏、测斜和纠偏测斜和纠偏应坚持应坚持防偏防偏为为主、主、纠偏纠偏为辅为辅的原则的原则冻结段井筒掘砌冻结段井筒掘砌 采用冻结法施工，井筒的开挖时间要选择适时，即当冻结壁已形成而又尚末冻至井筒范围以内时最为理想，此时，既有利于掘进又不会造成涌水冒砂事故。但是，在冻结井筒掘进过程中很准保证处于理想状态，往往整个井筒被冻实，对于这种坚硬的冻土也耍采用钻眼爆破法进行掘
32、进，有条件时也可采用冻土掘进机掘进。冻结井壁一般都采用钢筋混凝土或混凝土双层井壁，外层井壁的厚度一般为400，它是随着掘进而砌筑的。内层井壁一般厚600，它是在通过冻土段后自下而上一次砌到井口。v井筒掘进井筒掘进冻结井筒的开挖条件：冻结井筒的开挖条件：通常当上部冻结壁交圈后，并具有一定厚度，足以抵抗地压时即可进行开挖。通常当上部冻结壁交圈后，并具有一定厚度，足以抵抗地压时即可进行开挖。开挖后仍需继续积极冻结，以提高下部冻结壁的厚度和强度。开挖后仍需继续积极冻结，以提高下部冻结壁的厚度和强度。但应防止冻结但应防止冻结壁尚未交圈的情况下进行开挖壁尚未交圈的情况下进行开挖具备以下条件可进行试挖：具备
33、以下条件可进行试挖：1、水文孔内的水位已有规律的上升并已冒水，、水文孔内的水位已有规律的上升并已冒水，2、测温孔内的温度已降至设计要求，证实含水层的冻结壁已全部交、测温孔内的温度已降至设计要求，证实含水层的冻结壁已全部交圈；圈；3、去路和回路盐水的温度差不超过、去路和回路盐水的温度差不超过2，4、按不同岩层的冻结速度推算，每一岩层的冻结壁厚度已达到设计、按不同岩层的冻结速度推算，每一岩层的冻结壁厚度已达到设计要求；要求；5、按不同的冻土温度计算，每一岩层的冻结壁强度已达到设计要求。、按不同的冻土温度计算，每一岩层的冻结壁强度已达到设计要求。v井筒掘进井筒掘进在未冻结的情况下，一般均较松软可用铁
34、锹、风镐或抓岩机挖掘，直接装入吊桶；采用钻眼爆破方法破碎冻土可以提高生产效率加快施工进度。比采用风镐、风铲等简单施工机具效率提高35倍钻眼爆破原则：打浅眼，少装药，松动冻土风动工具需采取防冻措施压风过滤干燥法压气冷凝分离法v井筒掘进井筒掘进掘进段高：掘进后未经支护的高度 1地压。冲积层地压随深度的增加而增加，掘进段高应随深度的增加而相应减小。2、围岩性质和冻结壁强度。冻结壁强度对掘进段高影响很大，冻结壁强度越高，掘进段高可以相应增大。在粗砂、中砂、细砂层和卵石层中，易于冻结，冻结后强度高，不变形，段高可以大些；粉砂、砂质粘土和粘土层，冻结后强度低，而且易产生变形，段高应小一些；钙质粘土和铝质粘
35、土含有大量薄膜水，它们不易冻结，冻结后强度低，膨胀变形量大，只能采用小段高。掘进段高的主要影响因素：v井筒掘进井筒掘进 3、冻结管偏斜。冻结管偏斜后，使冻结壁的有效厚度减薄，因而段高要相应减小。4、冻结壁几何尺寸。冻结壁的几何尺寸是指冻结壁的内直径、厚度和圆度。冻结壁的内直径小，厚度大和圆度好时，抵抗地压性能好，掘进段高可以适当大一些，否则掘进段高应减小。5、掘砌速度。掘砌速度快，冻结壁暴露时间短，变形量小，段高可以适当加大，否则段高应减小。通常在冻结壁稳定的情况下，砂层、卵石层宜按制在10m以内；砂质粘土层不应超过5m；粘土、钙质粘土、易膨胀粘土等地层宜控制在2.5m以内v井壁砌筑井壁砌筑复
36、合井壁又称多层井壁或组合井壁，它是由两种或两种以上的普通井壁(不计壁后充填层)组成的复合体，形成多层结构。外层井壁外层井壁充填层：充填层：内层井壁内层井壁塑料夹层：塑料夹层：冻结壁和外层并壁30100mm之间为充填层。此间需充填密实无缝隙。若外层井壁选用现浇钢筋混凝土时，充填层采用聚苯乙烯泡沫板为最佳外层井壁与内层并壁外层井壁与内层并壁2050mm之间为塑料夹层之间为塑料夹层v井壁砌筑井壁砌筑混凝土外层井壁施工混凝土外层井壁施工下混凝土可采用管子（下混凝土可采用管子（100m)和吊桶和吊桶模板：模板：弧形装配式金属模板弧形装配式金属模板金属伸缩式活动金属模板金属伸缩式活动金属模板冻结井筒现浇混
37、凝土振捣要采用插入式高频振捣器，捣固工作应冻结井筒现浇混凝土振捣要采用插入式高频振捣器，捣固工作应设专人分片负责，分层均匀捣固设专人分片负责，分层均匀捣固v井壁砌筑井壁砌筑混凝土内层井壁施工混凝土内层井壁施工目前应用较多的是液压滑升模板。目前应用较多的是液压滑升模板。它主要由模板、滑模盘和滑升动力它主要由模板、滑模盘和滑升动力装置组成。模板高度一般在装置组成。模板高度一般在1.4m左左右。液压滑升摸板可以实现混凝土右。液压滑升摸板可以实现混凝土连续浇灌，连续滑升连续浇灌，连续滑升一听一听：滑升过程中，能听到沙沙声：滑升过程中，能听到沙沙声二看二看:观察刚脱模的混凝土表面无流观察刚脱模的混凝土表面无流淌、破裂、拖拉变形现象，且有水淌、破裂、拖拉变形现象，且有水光光三摸三摸：脱模强度用手按有硬感，砂：脱模强度用手按有硬感，砂浆不粘土浆不粘土冻结法现场
