专业导论课程报告

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1、2012-2013学年第1学期《专业导论》课程论文学院：力学与建筑工程学院专业：土木工程班级：土木11・5班姓名：罗竹学号：02110463二O—二年十二月二十三日岩土工程冻结法浅谈(中国矿业大学力学与建筑工学院土木1卜5班罗竹)摘要：冻结技术是地下工程施工中常用的方法之一。冻结法施工在公路隧道、基坑等工程中已被世界各国的工程界广泛地使用，可为地下工程的施工提供更加安全、便利的施工条件。本文对冻结技术基本原理和工艺作了介绍，并分析了冻结技术在城市地下遹工及矿山建设施工的应用实例，在充分肯定冻结技术的优越性的同时也指出了此项技术所存在的问题

2、及目前的解决方法，并扼要展望了冻结技术的发展前景。关键词：冻结技术，基本原理，城市地下，矿山建设，隧道盾构，井筒掘进，建筑基坑引言：20世纪中叶以來许多国家把向地下要空间作为一项国策，并且在发展中取得了卓越的成果，我国也十分重视地下空间的开发利用。同吋随着地上空间的大面积空间被占用，21世纪势必成为地下空间的高度开发利用期。由此就要求了对岩土冻结的研究和探讨，岩土冻结的重要性也日渐突岀。正文：1.岩土工程冻结法的基本原理及优点1.1冻结技术原理冻结技术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

3、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吋改变岩土性质以固结地层。冻结壁是一种临吋支护结构，永久支护形成后，停止冻结，冻结壁融化。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。其制冷系统多以氨作为制冷工质，为了使氨由液态变为气态，再由气态变为液态，如此循环进行，整个制冷系统由氨循环系统、盐水循环系统和冷却水循环系统三大循环构成。1.2岩土工程冻结法的优点(1)对周围结构形状适应性强。只要冻结孔的布置位置准确，并保持足够的冻结时间，就可以形成不同形状R均

4、匀性好的冻结壁。(2)隔水性能极好。交圈以后冻结壁连续性好、强度高，因而隔水性能非常之好。可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用。(3)对地层污染小。冻结法是一种环保型工法由于冻结法只是通过降低温度来提高原位土体的强度，并不改变地层成分,对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构，因而对地层污染程度很小。(4)冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。(1)由于地层冻结系统可有多种大小的设备及不同方式

5、组成，因而它非常适合那些场所受限,甚至难以接近的地方。1・3冻结施工工艺过程冻结法的施工工艺主要包括以下几个阶段。(1)冻结站安装。冻结站由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀、中间冷却器、盐水循环系统设备等组成。(2)冻结管的施工。钻冻结孔，在冻结孔内设置冻结器，将不同冻结孔内的冻结器连成一个系统，并与冻结站连接。(3)询结期。冻结壁首先从每个冻结管向外扩展，在每个冻结管周围形成冻结圆柱，当各冻结管的冻结圆柱连成一片时，随着冻结时间的延长，地层的平均温度逐渐降低，冻土墙的强度也逐渐增大。当地层温度达到设计温度时，该阶段结束。(4)维护冻结期。

6、此阶段主要是补充地层的冷量损失，维持地层的温度稳定。(5)解冻期。当地层开挖和永久结构施工完成,就可以解冻，拔除冻结管。2•冻结技术的应用2.1在地铁及隧道工程中的应用2.1.1地铁区间隧道盾构进出工作井的土体加固隧道盾构进出工作井时将面临较大的水压和土压变化，可能出现土体坍塌和涌水。若用冻结技术加同，则可靠快捷。例如，H本东京环7线2号调节水仓隧道，采用盾构施工，圆形工作井深60in,出口冻结加固面直径达28.1m,用冻结加固结束后，直径为13.94m的大型泥水加压平衡盾构顺利出洞。2.1.2盾构隧道的地下或海底对接土体的加固城山地铁和

7、越江隧道往往由于条件限制，无法从地面开凿工作井，此时，两对头掘进的盾构隧道，其对接区采用冻结技术加固，不仅可使土体强度提高,还可起到阻水作用。日木大阪东南部的排水隧道，直径6.5m,长&5km,分5个工区掘进，采用地下或海下对接，曲于不开凿地面立井，成功应用冻结技术加固,保证了工程顺禾烷成，并降低成木13%。2.1.3盾构隧道涌水和塌陷事故的修复冻结意大利AgriSauro盾构隧道在掘进了2.63km时,从盾构后方的顶部衬砌中涌入泥砂达6000m3,在采用注浆等方法抢险失败后，采用液氮对衬砌破坏的18m区段实行冻结，抢险成功。2.1.4地

8、铁泵房、旁通道和急转弯部位的冻结加固根据现代城市地铁安全设计的要求，间距1km左右时，需在并排区间隧道间设立泵站，此外,地铁工程述冇一些旁通道和急转弯部位。在这些区域采用盾构法施工往往较困难，