液氮冻结方案

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1、目录1.工程工况12.施工方案13.施工工期14.钻孔施工24.1冻结管的布置24.2液氮孔施工25.冻结施工25.1制冷设计25.2冻结时间估算35.3冻结监测36.安全及技术要点36.1钻孔施工36.2液氮冻结施工46.3后续开挖对接施工安全技术要点47主要材料清单5附图16附图26附图37附图47附图581.工程工况铁北1标这边顶管穿越河道W39-40井，因河道处不便做地勘未提供地勘报告，河床下顶管全部是岩层，采用人工顶管。现在已经顶过河床，遇到流砂，采用了对顶，现在两头管子之间有2米远，水流太大，目

2、前已经跟河水通了。2.施工方案采用液氮冻结加固顶管管片周边的的土体,起到临时止水作用,临时冻结加固的保护下,进行管内清理和对接工作。液氮冻结加固原理详见附图1。液氮由空气分离厂用液氮槽车运到工地，液氮从槽车经绝热管路和截止阀灌入冻结管内汽化，吸收周围土层的热量，氮气从排气口排出，最后释放到空气中。2．1冻结加固范围根据现场的实际情况，直径1.5m顶管处沿轴线方向加固2m，径向3m。直径1.2m顶管处沿轴线方向加固1m，径向3m。两顶管头部中间区全部加固，平面尺寸为长2.2m，宽3m。冻结加固范围如附图2所示

3、。深度方向从地表向下直到顶管上部管壁和不透水岩石层上缘。2．2主要施工步骤第一，首先进行场地平整、冻结管的加工等准备工作第二，冻结管打孔施工第三，安装和焊接供液管第四，分配器安装和管路保温施工第五，液氮积极冻结，使冻结帷幕达到设计厚度和设计平均温度第六，液氮停止冻结后清理管内泥水和对接工作（测温工作同步进行）第七，拔除冻结管，恢复场地3.施工工期预计工期为17天，具体如下表1所示：表1计划工期序号工序名称工作天数（天）1场地平整、冻结管的加工22冻结管打孔施工283安装和焊接供液管24分配器安装和保温施工1

4、5液氮循环冻结56清理管内泥水和对接工作37拔除冻结管，恢复场地2总工期174.钻孔施工4.1冻结管的布置冻结孔梅花形布置，孔间距０.６m～0.8m。四周横向布置2排，竖向布置2排，中间布置5排，其中靠近河水侧管片上加强布置2排，另一侧管片加强布置1排。冷冻孔布置如附图3所示，共计47个。同时设置3个测温孔，T1、T2、T3。4.2液氮孔施工（1）液氮管、测温管和供液管规格：液氮管选用φ108×5-6mm无缝钢管；供液管采用φ32×3.5mm无缝钢管；测温管采用φ108×5-6mm无缝钢管。（2）打钻设备选

5、型：因冻结管比较浅，打钻选用挖机夯入。5.冻结施工5.1制冷设计液氮冷冻根据其效率10cm/天的冷冻体扩散速率，冷冻运行5天后，冷冻体可完全形成。液氮冻结的关键环节为温度控制，液氮储罐出口压力控制在0.3Mpa～0.5Mpa为宜，冻结管出口温度控制在-50℃～-70℃，压力调节可使用液氮车上的调节阀，温度调节使用分配器中每组去路调节阀。将冻结管每6个孔串接成一组（附图4）。管路用不锈钢软管连接，并用低温液氮阀门控制，所有暴露冻结管路用保温泡沫板或棉胎保温。用容积不小于20方的槽车，作为冻结期间液氮的储备，以

6、防液氮供应出现中断。液氮需要量：冻土体积为：长×宽×深＝5.2×3.2×5=83m3。每天每立方米冻土约需液氮200Kg，考虑25%损耗，为250Kg，则需液氮量83×250=20750Kg（20.7吨）。维护冻结视清理和对接施工时间而定，每方每天约125Kg,每天维护冻结需液氮量83×8125=10375Kg（10.4吨）。液氮总需求量暂定：20.7*5+10.4*3=135吨。5.2冻结时间估算根据液氮在冻结管中单位时间的蒸发量不同，冻土的发展速度约在1～5cm/h，根据南京地铁张府圆盾构出洞和佳木斯盾

7、构出洞经验，取冻土的发展速度为15cm/T。冻结孔孔间距为800mm，加上孔的一定偏斜，取最大孔间距为：L=800+80=880mm距此推算冻土交圈时间为:T=880/2/150=2.9天，取3天。冻土达到设计厚度5天。5.3冻结监测5.3.1监测内容1.液氮出口压力2.冻结土体的体温3.液氮排气口温度5.3.2监测方法1.液氮出口压力通过槽车上蒸发器调节，压力由槽车上的压力表直接显示。2.液氮排气口温度和冻结土体的体温采用铜-康铜热电偶，不用补偿导线，从测点到二次仪表全部采用铜—康铜线。线径0.5mm。3

8、.测温控内测点的布置：垂直测温孔在冻结区域按每2m一个测点，也可按需要适当调整。三个测温孔T1、T2、T3的深度及测点布置见附图56.安全及技术要点6.1钻孔施工（1）液氮孔的施工应满足施工组织设计要求；（2）液氮孔的深度以到达管片顶部或下部风化岩上表面为准；（3）供液管应下设到距离液氮孔底部15cm，保证冻结深度和液氮流通畅通；（4）液氮管焊缝要经过验收后才能进行液氮管的下方；（5）不锈钢焊条要用专业的保温筒进