冰冻法法 - 副本

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1、地基处理作业姓名：王帆学号：1208111028班级：土木1108班冻结法一、方法说明1．冻结法的定义人工冻结的应用和研究是以天然冻结条件下冻土的物理力学性质研究为基础，并随着人工冻结凿井逐步发展起来的。冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行隧道、立井和地下工程的开挖与衬砌的施工。其实质是利用人工制冷技术临时改变岩土的状态以固结地层。2．冻结法的优点(1)安全可靠性好。可以有效地隔绝地下水。冻结施工使土体中的大部分水结冰，这不仅提高了土的强度，在一10℃时其瞬时强度可达到3MPa(粘

2、土)～1OMPa(砂土)，而且其阻水效果是其他方法所无法比拟的。(2)适用面广。适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂的工程地质、水文地质如软土、含水不稳定层、流砂、高水压及高地压地层条件下冻结技术均有效、可行。如我国北京地铁复一八线大北窑一热电厂区间有南北两条隧道，南隧道顶部有2m厚的粉细砂层，降低水位后开挖，引起地表塌陷，采用冻结法施工，成功地控制了地层位移。而注浆、地下连续墙等方法对地质条件的适应性差，而且加固深度有一定的限制。(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。土层注浆和深层搅

3、拌桩，只是对土体局部加固，加固范围不易控制、加固体强度不均匀；而冻结技术可以把设计的土体全部冻成冻土，冻结加固体均匀，整体性好，可形成地下工程施工帷幕。(5)污染性小。冻结工程施工最大的污染是钻孔时的少量的泥浆排出，冻结过程不向地层注入任何有害物质，冻结工程完毕后，地层自然融化恢复原有状况，不会在地层留下有碍于其他工程施工的地下障碍物。作为一种“绿色”施工方法，符合环境岩土工程发展趋势。(6)经济上合理。国内外的工程实例表明，复杂地层条件下冻结工程成本与其他施工法(如注浆法和旋喷桩)处于相同的数量级，而且随着加固深度的加大，冻结法的经济性越来越明显。3．冻结法的适用范围人工土冻结

4、法由于基本不受支护范围和支护深度的限制，以及能有效防止涌水以及控制城市挖掘、钻凿施工中相邻土体的变形而受到越来越多的重视，是岩土工程尤其是特殊地质和工程条件下工程施工的重要方法之一。国外许多国家如德国、法国、美国、加拿大、英国和俄罗斯等，研究和应用人工土冻结技术起步较早，积累了许多成功经验。二、冻结法原理传统的人工冻结是在开挖之前，用人工制冷的方法，将开挖空间周围含水地层冻结一个封闭的不透水帷幕一冻结壁，用以抵抗地压、水压，隔绝地下水；而后，在其保护下进行挖砌施工。为形成冻结壁，首先在欲开挖空间周围打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结器；冻结站制出的低温盐水(一25℃～一35。C)，

5、经去路盐水干管、配液圈到供液管底部，沿冻结管和供液管之间的环形空间上升到回液管、集液圈、回路盐水干管至蒸发器(盐水箱)，形成盐水循环。低温盐水在冻结器中流动，吸收周围地层的热量形成冻结圆柱，冻结圆柱逐渐扩大并连接成封闭的冻结壁，直至达到其设计厚度和强度为止。通常将冻结壁扩展到设计厚度所需要的时间称为积极冻结期，而将维持冻结壁的时间称为消极(或维护)冻结期。吸收了地层热量的盐水，在盐水箱内将热量传递给蒸发器中的液氨，使液氨变为饱和蒸汽氨，再被氨压缩机压缩成过热蒸汽进入冷凝器冷却，将地热和压缩机产生的热量传递给冷却水，最后这些热量传给大气。高压液氨从冷凝器经贮氨器、节流阀流入蒸发器，

6、液氨在蒸发器中汽化吸收周围盐水的热量，这一循环称为氨循环，是制冷的主体，冷却水在冷却水泵、冷凝器和管路中的循环叫冷却水循环，盐水循环、氨循环、冷却水循环是制冷三大循环系统，这三大系统构成热泵，其功能是将地层中的热量通过压缩机排到大气中去。由于地热在热泵作用下传递给大气，使开挖地层降温，冻结形成冻结壁。人们在它的保护下进行挖砌施工，以便安全穿过含水层，这就是冻结法施工。目前，根据使用冷媒的不同，制冷方式包括四种：氨(氟利昂)一盐水冻结系统；二氧化碳系统(干冰，CO。)；液化气体系统(液氮)；混合冻结系统(盐水+于冰；盐水+液氮)。一、设计计算1．作用在冻土墙上的主要荷载在深基坑围护

7、结构中，外界荷载由冻土墙和混凝土内衬共同来承担，但冻土墙对围护深基坑的稳定性及地下结构工程的施工安全性起到主导作用。因此，在进行深基坑围护结构设计之前，有必要清楚冻土墙承受的主要荷载情况，为设计出安全、可靠的深基坑围护结构提供可靠的依据。(1)侧土压力。作用在冻土墙上的土压力称为侧土压力，侧土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种，其分布情况与大小不仅与地基土体的特性有关，而且在很大程度上还与支护结构本身的变形有关，侧土压力是作用在冻土墙上的最主要荷载。在侧土压力的计算中