海水净化工程冻结法设计范文

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《浙江建筑杂志》2014年第八期

1冻结帷幕及制冷设计

1．1连接通道冻结孔的布置根据冻结帷幕设计及连接隧道的结构，冻结孔按水平角度布置在连接隧道的四周。冻结孔数共计44个(外圈冻结孔为W1～W26个、内圈冻结孔为N1～N18个)。内、外圈冻结孔均匀布置，两圈孔分别从两个工作井打设，见图2。冻结孔开孔位置与原设计位置误差不大于100mm，最大允许偏斜200mm(冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离)，冻结孔内排孔最大允许间距为1600mm，外排孔最大允许间距为1500mm，超过允许间距时应打补孔。

1．2盾构始发、到达洞门冻结加固冻结孔的布置为了使盾构能安全、顺利完成施工，盾构出洞处在距槽壁外侧0．3m处施工三排冻结钻孔，冻结孔深度为31．36m，单孔冻结长度为11．8m，即地面向下19．56m不冻，采用垂直局部冻结。冻结孔布置说明如下:冻结孔距离槽壁边0．3m，孔间距为:A排839mm，B排829mm，C排828mm;排间距1．0m，冻结孔个数41个，测温孔共4个，每排冻结孔均匀布置，最大偏斜值不大于250mm，每排分别为14、13、14个，见图3。盾构接收处在距槽壁外侧0．3m处施工四排冻结钻孔，冻结孔深度为32．5m，单孔冻结长度为11．5m，即地面向下21．0m不冻，采用垂直局部冻结。冻结孔布置说明如下:冻结孔距离槽壁边0．3m，孔间距为900mm，排间距1．0m，冻结孔个数40个，测温孔共4个，冻结孔采用梅花布置，最大偏斜值不大于250mm，每排分别为11、10、9、10个，见图4。出洞、进洞钻孔施工时A排孔均尽量向地下连续墙偏斜，洞门凿除前需在洞门范围内打设不少于8个探孔，探明冻结壁交接面温度和冻结效果。

1．3制冷设计

1．3．1冻结参数确定(1)设计最低盐水温度为≤－28℃。(2)设计冻土平均温度为－15℃。(3)冻土平均温度根据多排冻结管直线冻土墙平均温度的等效梯形计算［3］方法确定。

1．3．2需冷量和冷冻机选型冻结需冷量计算式分别如下:连接通道:Q=1．3•π•d•H•K［4］垂直局部冻结:Q=1．3•π•d•H1•K+0．65•π•d•H2•K式中:H—冻结总长度;H1—冻结段总长度;H2—非冻结段总长度;d—冻结管直径;K—冻结管散热系数;300kcal/h•m2(1kcal=4．1858×103J)。

2冻结施工

2．1冻结孔施工连接通道冻结孔施工采用MA－80锚杆钻机，钻机扭矩为4000N•M，推力30kN。水平冻结孔施工工序为:定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。防喷装置见图5。垂直钻孔采用跟管钻进下放Φ219钢套管，然后在里面下放Φ127冻结管，灌注膨润土后将套管拔出。垂直冻结孔工序为:定位→钻孔→测量→下放冻结管→打压试验。

2．2冻结站安装冻结孔施工时同步进行冻结站安装，设2个冻结站。每个冻结站配备3台JYSLGF300Ⅲ型螺杆机组三台套(其中一台套备用);盐水泵选用IS150－125～400型3台，流量200m3/h，一台备用;冷却水泵选用IS125－100～250型3台，流量120m3/h，一台备用;冷却塔选用KST－80型3台。

3盾构行进区域冻结管拔出

3．1盾构进出洞流程盾构进出洞流程见图6。

3．2垂直冻结管拔出用热盐水循环冻结管一段时间后可进行试拔，拔起0．5m左右时，便可停止循环热盐水，用压风将管内盐水排出。然后用吊车快速拔出冻结管。拔管时注意冻结管与挂钩要成一线，冻结管不能蹩劲，拔管时要常转动冻结管，不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至拔起冻结管到设计长度。热盐水循环及吹盐水系统见图7。

4连接通道结构施工

4．1开挖构筑施工连接通道冻结施工完成后进行开挖构筑施工，通道开挖顺序为:土方开挖→架设临时钢支架、背板→喷射C25混凝土→绑扎钢筋→安装模板→浇筑混凝土→拆除模板。开挖前要安装防护门，并经过打压试验，符合该地层设计压力要求。其中喷射混凝土根据香港PS标准采用湿喷工艺。

4．2结构壁后注浆及融沉跟踪注浆

4．2．1结构注浆充填注浆主要填充钢背板和冻土帷幕之间的空隙。停止冻结后3～7d内进行充填注浆，通道部位注浆压力不大于静水压力。注浆流量控制在15L/min左右，注浆按照由下而上的顺序进行，当上一层注浆孔连续返浆即可停止下一层注浆，直至拱顶。

4．2．2控制地层融沉的注浆措施在通道开挖施工初衬支护时预埋注浆管，深度至钢背板后进行编号;注浆孔应均匀涵盖整个冻土帷幕范围;连接通道内部沿通道方向约每1．2m预埋一圈注浆孔，每圈8个注浆孔;洞门垂直冻结融沉注浆管可利用盾构隧道管片上的预留注浆孔，注浆顺序为:“通道底部—通道两侧—通道顶部”。注浆材料采用单液水泥浆或水泥－水玻璃双液浆。

5结语

该工程获得香港渠务署颁发的杰出环境管理奖，社会、经济效益显著。冻结法在近海含盐地层的成功应用将为冻结法的应用带来新的生机，丰富和发展冻结法理论，更广泛地应用在各种地层条件下，对冻土强度和冻土平均温度的研究起到了促进作用。进一步加强试验各种地质条件下的冻土参数，为今后的冻结施工提供更多的理论依据，促进经济发展，提高社会经济效益，是我们今后发展的重点。

作者：金海江单位：中煤第五建设公司上海分公司