液氮凍結方案

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 工程工況1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 施工方案1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 施工工期2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 鉆孔施工2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 凍結管的布置2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 液氮孔

2、施工2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 凍結施工2制冷設計2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 凍結時間估算3凍結監(jiān)測3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 安全及技術要點4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 鉆孔施工4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 液氮凍結施工4后續(xù)開挖對接施工安全技術要點5 HYPERLINK l bookmark28 o

3、 Current Document 7主要材料清單5附圖16附圖27附圖37附圖48附圖5 工程工況鐵北1標這邊頂管穿越河道W39-40井，因河道處不便做地勘未提供地勘報告，河床下頂管全部是巖層，采用人工頂管?，F(xiàn)在已經頂過河床，遇到流砂，采用了對頂，現(xiàn)在兩頭管子之間有2米遠，水流太大，目前已經跟河水通了。施工方案采用液氮凍結加固頂管管片周邊的的土體,起到臨時止水作用,臨時凍結加固的保護下,進行管內清理和對接工作。液氮凍結加固原理詳見附圖1。液氮由空氣分離廠用液氮槽車運到工地，液氮從槽車經絕熱管路和截止閥灌入凍結管內汽化，吸收周圍土層的熱量，氮氣從排氣口排出，最后釋放到空氣中。21凍結加固范圍根

4、據(jù)現(xiàn)場的實際情況，直徑1.5m頂管處沿軸線方向加固2m，徑向3m。直徑1.2m頂管處沿軸線方向加固1m，徑向3m。兩頂管頭部中間區(qū)全部加固，平面尺寸為長2.2m，寬3m。凍結加固范圍如附圖2所示。深度方向從地表向下直到頂管上部管壁和不透水巖石層上緣。22主要施工步驟第一，首先進行場地平整、凍結管的加工等準備工作第二，凍結管打孔施工第三，安裝和焊接供液管第四，分配器安裝和管路保溫施工第五，液氮積極凍結，使凍結帷幕達到設計厚度和設計平均溫度第六，液氮停止凍結后清理管內泥水和對接工作（測溫工作同步進行）第七，拔除凍結管，恢復場地施工工期預計工期為17天，具體如下表1所示：表1計劃工期序號工序名稱工作

5、天數(shù)（天）1場地平整、凍結管的加工22凍結管打孔施工23安裝和焊接供液管24分配器安裝和保溫施工15液氮循環(huán)凍結56清理管內泥水和對接工作37拔除凍結管，恢復場地2總工期17鉆孔施工4.1凍結管的布置凍結孔梅花形布置，孔間距0.6m0.8m。四周橫向布置2排，豎向布置2排，中間布置5排，其中靠近河水側管片上加強布置2排，另一側管片加強布置1排。冷凍孔布置如附圖3所示，共計47個。同時設置3個測溫孔，T1、T2、T3。4.2液氮孔施工（1）液氮管、測溫管和供液管規(guī)格：液氮管選用申108x5-6mm無縫鋼管；供液管采用申32x3.5mm無縫鋼管；測溫管采用申108x5-6mm無縫鋼管。（2）打鉆設

6、備選型：因凍結管比較淺，打鉆選用挖機夯入。凍結施工5.1制冷設計液氮冷凍根據(jù)其效率10cm/天的冷凍體擴散速率，令凍運行5天后，令凍體可完全形成。液氮凍結的關鍵環(huán)節(jié)為溫度控制，液氮儲罐出口壓力控制在0.3Mpa0.5Mpa為宜，凍結管出口溫度控制在-50C-70工，壓力調節(jié)可使用液氮車上的調節(jié)閥，溫度調節(jié)使用分配器中每組去路調節(jié)閥。將凍結管每6個孔串接成一組（附圖4）。管路用不銹鋼軟管連接，并用低溫液氮閥門控制，所有暴露凍結管路用保溫泡沫板或棉胎保溫。用容積不小于20方的槽車，作為凍結期間液氮的儲備，以防液氮供應出現(xiàn)中斷。液氮需要量：凍土體積為：長x寬x深二5.2x3.2x5=83m3。每天每

7、立方米凍土約需液氮200Kg，考慮25%損耗，為250Kg，則需液氮量83x250=20750Kg（20.7噸）。維護凍結視清理和對接施工時間而定，每方每天約125Kg,每天維護凍結需液氮量83x125=10375Kg（10.4噸）。液氮總需求量暫定：20.7*5+10.4*3=135噸。5.2凍結時間估算根據(jù)液氮在凍結管中單位時間的蒸發(fā)量不同，凍土的發(fā)展速度約在15cm/h，根據(jù)南京地鐵張府圓盾構出洞和佳木斯盾構出洞經驗，取凍土的發(fā)展速度為15cm/T。凍結孔孔間距為800mm，加上孔的一定偏斜，取最大孔間距為：L=800+80=880mm距此推算凍土交圈時間為:T=880/2/150=2.

8、9天，取3天。凍土達到設計厚度5天。5.3凍結監(jiān)測5.3.1監(jiān)測內容液氮出口壓力凍結土體的體溫液氮排氣口溫度5.3.2監(jiān)測方法液氮出口壓力通過槽車上蒸發(fā)器調節(jié)，壓力由槽車上的壓力表直接顯示。液氮排氣口溫度和凍結土體的體溫采用銅-康銅熱電偶，不用補償導線，從測點到二次儀表全部采用銅康銅線。線徑0.5mm。測溫控內測點的布置：垂直測溫孔在凍結區(qū)域按每2m一個測點，也可按需要適當調整。三個測溫孔T1、T2、T3的深度及測點布置見附圖5安全及技術要點6.1鉆孔施工液氮孔的施工應滿足施工組織設計要求；液氮孔的深度以到達管片頂部或下部風化巖上表面為準；(3)供液管應下設到距離液氮孔底部15cm，保證凍結深

9、度和液氮流通暢通；液氮管焊縫要經過驗收后才能進行液氮管的下方；不銹鋼焊條要用專業(yè)的保溫筒進行烘烤，使其干燥性，保證焊接的質量。6.2液氮凍結施工.凍結系統(tǒng)管路首次充入液氮時，要使液氮以氣體形式進入凍結系統(tǒng)管路，維持34小時的預冷時間，以避免各道焊縫因急冷造成脆裂滲漏，如果滲漏嚴重要及時停氮補焊處理，防止施工場地液氮濃度過高，造成人身傷害。.液氮凍結需要檢查各回路溫度，調節(jié)閥門使各回路溫度相近，保證各個液氮孔凍結發(fā)展速度均勻，厚度和強度均勻。但也要根據(jù)凍結需要進行重點凍結。.液氮正常凍結后每天對測溫孔溫度進行監(jiān)測，判斷凍結帷幕發(fā)展速度。.因液氮溫度極低，所以值班人員在調節(jié)液氮閥門時要帶保溫棉手套

10、，以免凍傷人手。.液氮車出口壓力控制由液氮車司機控制，液氮出口壓力保持在0.30.5MPa。.為保證液氮供液凍結的持續(xù)進行，每次要提前通知下一車提前到達現(xiàn)場。.一旦液氮凍結開始后，要避免出現(xiàn)液氮中斷及停凍現(xiàn)象產生(換車情況除外)。6.3后續(xù)開挖對接施工安全技術要點(1).為保證開挖時絕對不存在液氮傷人事故，我們的原則是：在人員進入清理和開挖時，液氮提前2小時停止凍結，使其管路中無液氮存在；(2).在人員進入管道及開挖過程中加強工作面的通風，保證隧道內空氣新鮮，且通風不能中斷，要持續(xù)進行，直至開挖結束；.在開挖時不能用水沖洗凍土，以防凍結壁升溫；.在液氮停凍開挖過程中，加強地面測溫孔溫度的監(jiān)測；.在開挖和對接過程中為保證隧道內和地面上通訊的暢通，隧道內和地面應安排專人值班，并配備對講機；.在開挖和對接過程中，現(xiàn)場備置一些應急沙袋，以防出現(xiàn)冒水和冒沙出現(xiàn)。當冒水和冒沙較小時可用沙袋封堵，如水沙太大，則立即撤出所有施工人員，并同時通知地面值班人員，以保證現(xiàn)場施工人員的生命安全。7主要材料清單液氮凍結加固主要材料匯總序號材料名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1無縫鋼管申108x5m3302無縫鋼管申32x3.5m4403不銹鋼管甲12