人工地层冻结技术

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1、人工地层冻结技术胡向东2006.10.31大纲大纲概述冻结法的发展历史冻结法的应用冻结方案冻结法的理论与工程问题冻结法的施工监测工程实例1概述人工地层冻结法(ArtificialGroundFreezing,AGF)（简称“冻结法”），是利用人工制冷技术,使地层中的水结冰,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地下工程掘砌施工的特殊施工技术。其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。概述1基本原理2概述2制冷方法岩土工程冻结制冷技术通常利用物质由液态变为气态,即气化过程的吸热现象来完成的。有两种类型：°冷媒剂(盐水)吸热：氨(-33

2、.4℃)；干冰(-78.5℃)°直接气化吸热：液氮(-195.8℃)；干冰(-78.5℃)概述3冻土结构特点°绝对的封水性°较高的强度°安全性°可知性°变化性3概述4冻土结构功能°结构——承载°封水——不承载°屏障——隔绝污染概述5冻结法特点°可见°可控°可靠4冻结法的发展历史°1862年，英国威尔士(Wales)的建筑基础施工首次使用人工地层冻结法，失败*°1880年，德国工程师F.H.Poetch首先提出人工冻结法原理并获专利°1883年，德国阿尔巴里煤矿成功地采用冻结法建造井筒°两年后（1886年[1]），瑞典人开始使用冷冻，用冻结法在斯特哥尔摩掘进了一条隧道。德国人和瑞典人之后是法国

3、人（1906年[1]）。°1928年，苏联在德国人的帮助下，在Соликам钾矿首次成功使用人工地层冻结法凿井°1933年，苏联在工程师特鲁巴克(Трупак)领导下，在莫斯科地铁1号线成功使用人工地层冻结法修建三个地铁站的扶梯斜隧道°1942年，巴西26层高楼不均匀沉降修正[1]°1955年，中国煤矿首次采用冻结法凿井°1960年，加拿大双拱铁道隧道隔墙拆除工程[1]°1962年，日本开始使用冻结法于市政工程（大阪水管越江[2]）（无矿山工程）°60年代末，北京地铁首次应用冻结法°1994年，台北捷運新店線CH221標[1]冻结法的应用°土木工程、岩土工程矿山凿井：竖井、斜井隧道施工：隧道

4、掘进；盾构、顶管进出洞、联络通道基坑工程穿越地下对接管线工程事故处理基础加固边坡加固°环境保护：污染物处理°土工试验：原状土取样°其他：泥浆除水5冻结法的应用1竖井凿井°1955年，由波兰引进了立井冻结法凿井技术，在开滦林西煤矿风井建成了第一口立井，在中国开创了人工地层冻结法的先河°截止1994年未的40年间，我国已采用冻结法开凿了390多个井筒，总长度超过66km.°苏联（俄罗斯）冻结法凿井400多个，规模最大°目前中国最大冻结深度达到650米，水平冻结长度达到147.8米冻结法的应用主要国家最大冻结深度（－1991）加拿比利国家英国波兰德国苏联法国中国荷兰大时最大435冻深9309157

5、25638628620550338700(m)678冻结法的应用2斜井、倾斜隧道°自1933年起，苏联（俄罗斯）在地铁使用人工地层冻结法修建扶梯斜隧道100多条，总长超过5km.9冻结法的应用苏联地铁扶梯倾斜隧道冻结法的应用苏联地铁扶梯倾斜隧道10冻结法的应用3隧道冻结法的应用3隧道11冻结法的应用4盾构进出洞大连路隧道翔殷路隧道冻结法的应用4盾构进出洞日本：「鋼管＋凍結」工法优点：冻土帷幕强度高→冻土体积小→冻胀融沉小12冻结法的应用4顶管进出洞冻结法的应用5隧道联络通道冻结法施工13冻结法的应用5隧道联络通道冻结法施工冻结法的应用5隧道联络通道冻结法施工14冻结法的应用6基坑冻结法的应用

6、6基坑15冻结法的应用7穿越Boston,USA冻结法的应用7穿越16冻结法的应用8地下对接日本大阪下水管垂直错高对接冻结法的应用8地下对接日本Φ9.8m泥水盾构水下对接17冻结法的应用9管线工程冻结法的应用10基础加固18冻结法的应用11边坡加固冻结法的应用12屏障19冻结法的应用12屏障冻结方案0方案类型°简单冻结°差异冻结°局部冻结°分期冻结20冻结方案1竖井冻结冻结方案1竖井冻结21冻结方案1竖井冻结冻结方案2斜井冻结22冻结方案2斜井冻结冻结方案3水平隧道冻结23冻结方案3水平隧道冻结冻结方案3水平隧道冻结24冻结方案4盾构进出洞冻结冻结方案4盾构进出洞冻结冻土加固范围冻土加固范围

7、破洞范围破洞范围ab25冻结方案4盾构进出洞冻结冻结方案4盾构进出洞冻结26冻结方案5隧道联络通道冻结11000BAC71890605071023RR钻隧道隧道机-16.89冷冻板冷冻板-23.07205冻结孔CAB冻结孔布置剖面图冻结方案5隧道联络通道冻结冻结加固区边界BAC05071023RR钻隧道-16.89隧道机冷冻板冷冻板-23.07冻结加固区CAB27冻结方案5隧道联络通道冻结1600187516