冻结设计

冻结设计（共12篇）

冻结设计 篇1

0 引言

国投新集能源股份有限公司口孜东矿主井冻结基岩段施工过程中, 根据副井、风井已揭露的围岩地质状况, 对比研究主井围岩状况, 对原设计的冻结基岩段支护方式进行了大胆技术革新, 将安徽省合肥煤炭设计院设计的131 m双层钢筋混凝土井壁改为单层素混凝土井壁, 取得了良好的效果。

1 工程概况

口孜东矿主井井筒累深1 009.7 m, 净φ7.5 m, 井口设计绝对标高+27.7 m, 风化带起止深度为-568.45～-588.6 m, 原设计-703.3 m向上部分为双层钢筋混凝土支护, 向下部分为单层素混凝土支护。经研究, 对主井井筒-572.3～-703.3 m (共131 m) 段井壁进行了支护方案的优化, 该段井筒以砂质泥岩、砂岩为主, 暗灰色、青灰色夹杂紫红色花斑。

原支护设计为双层钢筋混凝土, 竖向钢筋采用φ22×250 mm钢筋, 环向钢筋采用φ25×200 mm钢筋, 浇筑混凝土厚度600 mm×2, 混凝土强度等级为C50。

变更后支护设计为单层素混凝土, 浇筑混凝土厚度500 mm, 混凝土强度等级为C50, 如图1所示。

2 方案的验证

安徽理工大学地下工程结构研究所通过在主井井壁布置测点, 安装监测仪器, 对口孜东矿主井-650 m井壁冻结压力、井壁环向钢筋应力、井壁冻结温度受力进行了监测, 监测数据如图2～4所示。

根据图2～4可知, 主井井壁所受土层压力均小于冻结压力, 环筋应力小于施工阶段, 井壁混凝土温度处于0～-5℃之间, 主井井壁受力正常, 可知变更后的方案完全满足安全和技术要求。

3 经济比较

3.1 掘进费用

原设计:掘进断面积76.98 m2, 掘进井筒长131 m, 掘进工程量10 084.38 m3;

现方案:掘进断面积56.75 m2, 掘进井筒长131 m, 掘进工程量7 434.25 m3;

减少掘进工程量2 650.13 m3, 按100元/m3计算, 节省成本26.5万元。

3.2 混凝土费用

原设计:掘进断面积76.98 m2, 净断面积44.18 m2, 掘进井筒长131m, 混凝土用量4296.80m3;

现方案:掘进断面积56.75 m2, 净断面积44.18 m2, 掘进井筒长131m, 混凝土用量1646.67m3;

节约混凝土用量2 650.13 m3, 按600元/m3计算, 节省成本约159万元。

3.3 钢筋费用

原设计采用钢筋, 而现方案没有钢筋, 原设计钢筋费用计算如下:

竖向钢筋质量计算:

式中, M为钢筋质量, kg;K为搭接系数, 取1.2;m为单位钢筋质量, φ22 mm钢筋质量2.984 kg/m;L为井筒长度, 取131 m;D为井筒直径, m;X为竖向钢筋间距, 取0.25 m。

经计算, φ22 mm内层竖向钢筋质量为44.21 t, 外层竖向钢筋质量为58.36 t。竖向钢筋合计102.57 t, 按6 000元/t (当时市场价格, 下同) 计算, 节约成本61.5万元。

环向钢筋质量计算:

式中, M′为钢筋质量, kg;K为搭接系数, 取1.2;m′为单位钢筋质量, φ25 mm钢筋质量3.853 kg/m;L为井筒长度, 取131 m;D为井筒直径, m;X′为环向钢筋间距, 取0.2 m。

经计算, φ25 mm内层环向钢筋质量为71.36 t, 外层环向钢筋质量为94.19 t。环向钢筋合计165.55 t, 按7 000元/t计算, 节约成本115.9万元。

3.4 冻结费用及电费

超过100万元。

3.5 其他费用

采用单层素混凝土不但节约了人工费用, 运输费用, 还减少了部分材料的消耗 (炸药、雷管、防渗密实剂、手镐等) , 估算节约费用超过30万元。

4 结论

口孜东矿主井冻结基岩段施工过程中井壁由双层钢筋混凝土优化为单层素混凝土, 经验证完全符合安全和技术要求, 节省成本近500万元, 降低了工人的劳动强度, 提高了建井速度, 建井工期缩短了1个月。

摘要：口孜东矿主井冻结基岩段131 m支护方式由双层钢筋混凝土井壁全部变更为单层素混凝土井壁, 极大地降低了工人劳动强度, 节省成本近500万元, 提高了建井速度, 建井工期缩短了1个月。

关键词：素混凝土井壁,支护优化,经济比较

冻结设计 篇2

这里，我有一个成绩表，使用鼠标向下滚动的时候学号、姓名、英语、会计学原理、高等数学、计算机这些信息都会跟着滚动，有时候可能会对这些成绩分数难以分清楚，所以，我们可以利用“冻结单元格”功能，将“学号、姓名、英语、会计学原理、高等数学、计算机”这一行固定起来，无论我们怎么向下滚动鼠标，第二行信息永远都不会跟着滚动，它会永远会显示在那里，

操作方法：

①首先，鼠标选中需要冻结的行的下一行，(如下图中，我希望冻结固定表头和第二行，而我将光标定位在第三行中);

②单击菜单栏上的“窗口”，在弹出的下拉列表中选择“冻结窗格”就可以了。

冻结肩解冻记 篇3

我这人偏胖，喜冷而怕热。所以一到暑天室内闷热之极时，便常赤身裸体地活动与睡眠。有时连肚皮尚且敞亮着，肩膀头更是从不遮盖了。形成了习惯，天气并不闷热时，也会忘了盖被，或盖了被子必嫌热，至少肩臂露外边。五十多年来。我没患过风湿或类风湿啥的。然而，这一回我终于不行了，肩周炎终于袭入了我的左肩头。

我自己毕竟就是医生，而且已是正高级职称的医生，于是我拍了x线片，报告说未见骨质病变，连骨质疏松也没有。但附着于肩关节周围的肌腱已见轻度钙化，密度增高。我又拍了颈椎双斜位片与左侧位片，看一下是否颈椎增生导致左肩痛。因并无颈椎增生。因此左肩关节周围炎确诊无疑。

此时，渐渐地连梳头、后脊梁挠痒痒、穿脱背心及伸懒腰等，都受了限制。伏案久了欲站起身望望远方，伸伸懒腰解解乏，结果，双臂刚伸到半空中便会因一阵剧痛停了下来。于是，我下定决心不再忽视了，必须系统地好好治治。

我先贴了膏药。过去我哪儿痛贴上一帖保准管事，不管什么膏药。这回呢?伤湿止痛膏没用，狗皮膏与麝香壮骨膏似有点疗效，却又没管啥用。于是，我又烤红外线灯。白天上班太忙乱，我便把科内的一台红外线灯借回家。一早一晚在家里烤，每次总有半小时之久。为了快点治好，我故意拉近灯头或多烤一会儿，把个左肩膀子烤了个通红，都曝了皮。疗效仍不明显，我又改用电烤手炉，这玩意儿厉害，通电5分钟后，就滚烫滚烫地着不了人。垫好了包严了，烤一烤也挺好的。只是圆圆的不好放置，一次没在意，竟烫出了一片Ⅱ水泡，只好再度放弃。我又让老伴给我拔火罐，挺好!但又太费事，老伴不在根本办不了，只得放弃。

理疗科主任劝我到理疗科系统地做理疗，每天一次。一开始烤超短波与红外线，说是为了消除肩关节局部软组织的炎症。烤了约两周，说是已满一个疗程，却啥感觉也没有，试着向上伸左肩时还痛得不轻。又换音频治疗，这东西有意思，通电后像有个巨大有力的爪子在猛抓我的左肩头，说是通过这种反复的抓捏，可使粘连的肩关节松解，从而改善症状。但是，抓小了觉得没劲，怕不管事；抓大了又真有点受不了。最后，我也打了退堂鼓。

我又来到按摩室接受按摩治疗，每次都把我左肩膀给捏了个生疼生疼，还别说，按摩真比理疗强得多哩!每次“被收拾”之后轻松多了。我环绕左肩关节试试疗效，原先环绕一下痛一下的。按摩之后环绕个十圈八圈的也没有大问题了。

两周一疗程的按摩过去了，停止治疗两周后，左肩周炎似乎又有点来劲儿，我决定自己寻找左肩关节功能锻炼的方便方式来彻底治疗一下。有人建议我够门框，我找了找，老也没找到合适的地方。也有人建议我去练单、双杠。单杠找不到，双杠倒有一个，但挺高。我曾去试了一把，挂上双臂后还没悠上几下左肩头已受不住了。有道是“自己的耙子才上柴禾”，我被迫选择每天早晨与晚上在自己的卧室里专练左肩关节回环运动，以充分伸开已冻结了的肩周。因仅仅是回环运动，又仅仅是一只胳膊的重量，不会像够门框或盘双杠那么吃重，而且完全可以由自己甩动的力量大小自由调节伸拉力度。我先慢后快、先少后多、先小劲儿后大劲儿、先只绕左肩后双肩交替绕。如此循序渐进，久而久之终于有了明显效果。最初只绕个三五圈已痛得不行了，但痛了便停止，今天五下，明天起码要六下，一点一点地增加。或正向一遍，反向再一遍。当已增加到正反各绕二十下左右时，我已尝到了明显甜头。练到半个月开外时，无论到床下柜底去掏啥，左肩再没痛过。为验证疗效，我还故意把东西扔到里边去，然后再去掏，左手掏过了右手掏，看看感觉一样不。的确，完全一样了，我方认定我的左肩周炎治好了。不能说那么多治疗全无效，但肯定地说我的冻结肩是通过坚持经常的肩关节回环运动才最终得以解冻了的。我作为医生，对自己的病情及疗效完全没必要说假话，当然信不信由你。

冻结设计 篇4

1 井筒冻结深度

立井井筒冻结深度应根据地层赋存条件、含水层位置、井筒掘砌深度及终止岩层层位确定, 在深入稳定的不透水基岩10m以上, 当基岩段涌水量较大时, 必须延长冻结深度, 井口标高+1339.5m, 落底标高为+780m, 井深588m, 冻结到直罗组, 深度为507m。

2 井壁分段选择

适当对井筒深度不同选择不同的井壁分段, 不仅可以节省经济更能加快施工进度。井壁分段处需选择在岩层力学性质相对完整或者不透水岩层的位置。这样可以减少井筒井壁应力集中的问题, 并降低井筒井壁解冻后涌水从变断面处透入井筒的问题。依据往常设计经验, 一般将井壁每150m左右分为一段, 分段处的上、下井壁总厚度之差控制在300mm为宜。本井筒冻结深度为507m, 分上下两端冻结, 上段0~-155m, 中段-155~-345m, 下段-345~-507m;冻结段以下为普通法施工, 鉴于冻结段与普通法施工段井壁相差太大, 中间增加10m (即-507~-517m) 过渡段。

3 冻结井壁结构设计

3.1 冻结段外层井壁厚计算

外层井壁主要承受冻结压力, 其主要由土层的原始应力、土层中水结冰时体积膨胀、黏土吸湿后体积膨胀以及冻土的蠕变等多种因素造成。不同矿区、同样深度的土层冻结压力会存在一定的差别。就目前我国采用冻结法施工的井筒来看, 井筒在施工过程中井壁破坏往往是由于对冻结压力估计不足而造成的。

表土段冻结压力:Pd=KtKd (1.38lg H-1.26)

式中:Pd—井筒冻结压力, MPa;Kt—温度影响系数, 取1.0;Kd—土性影响系数, 取1.15;H—计算处深度49, m。

按外壁承受冻结压力设计外壁厚度

另外层井壁满足厚壁圆筒理论 (t<r/10, t为井壁厚度, r为井筒半径) 的构造厚度。

3.2 冻结段内层井壁厚计算

双层井壁结构形式的井筒内层井壁主要承担静水压力荷载, 壁厚按承受静水压力的能力计算, 全井筒按水土压力校核并考虑负摩擦力作用。井筒冻结论证会议内容确定静水压力从地表算起, 静水压力荷载系数νk=1.4。

(1) 0~-155m段内层井壁的计算

钢筋与混凝土综合强度设计值:fcz=fc+μminfy=20.6N/mm2

式中:fcz—钢筋混凝土当量强度, N/mm2;fc—C40混凝土轴心抗压强度设计值, fc=19.1N/mm2;fd—井壁材料强度设计值, N/mm2;—最小含钢率;;fy—钢筋强度设计值, fy=300N/mm2。

此段静水压力P水=K (H1-H2)

H1—计算处深度155, m;H2—含水层地下静水水位埋深0, m (从地表算) ;K—地压系数, 在此按1.0考虑。P水=1.0×1.55=1.55MPa

取600mm;

式中:r—井筒净半径, mm;h1—内层井壁厚度, mm;νk—设计荷载系数, 此处νk=1.4P水—作用于井壁内表面的水压力, MPa;

(2) -155~-345m段内层井壁厚计算

钢筋与混凝土综合强度设计值:fcz=fc+μminfy=29.0N/mm2, 此段静水压力fd=0.9 fcz=26.1 N/mm2取1000mm;

(3) -345~-507m段内层井壁厚计算

钢筋与混凝土综合强度设计值:fcz=fc+μminfy=29.0N/mm2, 此段静水压力fd=0.9 fcz=26.1 N/mm2

4 壁基、壁座结构设计

冻结井筒壁座是一个整体, 用内外层整体浇筑内层井壁和外层井壁的收台作为壁座, 壁基分内外井壁分开施工, 其位置的选择按“壁座必须设置在坚硬稳定岩层中, 避免设置在破碎带和断层附近及尽可能设置在基岩浅部”的原则, 根据该副立井井检孔资料, 确定将壁座设置在垂深497m处。

4.1 壁基高度计算

壁基高度按下式计算:

式中Hb—壁基高度 (m) ;G—壁基以上井筒内、外壁的计算重量 (MN) ;Nf—壁基以上井筒所受到的竖向附加力计算值 (MN) , 取50;r—井筒内半径 (m) ;Rwn—外壁内半径 (m) ;Rww—外井壁 (壁基) 外半径 (m) Rjw—基岩段井壁外半径 (m) ;G1—壁基下部围岩容许压应力 (MPa) , 取2.5;σn—壁基外缘与围岩的黏结强度 (MPa) , 取1.5。

壁基高度不应小于10m, 取15m。

4.2 壁座高度计算

(1) 壁座的结构和高度应根据围岩强度、壁座所承受的荷载、井壁结构形式等经计算确定。

(2) 壁座厚度不应小于内、外层井壁厚度之和, 设计取值为井筒内、外层井壁厚度之和, 即1100mm;其高度按下式计算, 但不应小于10m。

式中:hb—内外井壁整体浇筑段高度 (m) ;Gn—整体浇筑段以上井筒内井壁的计算重量 (MN) ;rnw—内井壁外半径 (m) ;[fj]—混凝土容许抗剪强度 (MN/m2) 。

5泡沫板、塑料夹层的敷设

为保证井筒内外井壁结构完整, 在表土段地层的外层井壁与内层井壁 (冻结井壁) 间铺设聚苯乙烯泡沫塑料板, 可有效防止膨胀性土层迅速增长的初期冻结压力对井筒井壁的破坏, 起到缓卸压力的作用。设计上段表土段冻结壁外设50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板, 表土段深40m;在内、外层井壁之间铺设塑料夹层, 可使井筒内、外层井壁较为自由地做相对位移, 避免因温差过大而产生温度应力并拉裂井壁。设计全冻结段内外壁之间设双层1.5mm厚聚乙烯塑料板夹层。

6 井壁间、壁后注浆及配筋

应在内壁套壁结束后冻土解冻初期即进行壁内注浆, 对井筒外壁后的裂隙注浆封堵, 提高井筒外部岩层的整体强度。冻结井筒内壁套壁结束后, 内、外层井壁壁间处于正温状态, 实施塑料夹层壁间注浆, 充填井壁间隙、裂缝, 防止冻结壁解冻后含水层涌水进入塑料夹层壁间, 降低壁间静水压力, 减少内壁承载力。

钢筋混凝土井壁配筋, 全截面配筋率不应小于0.4%, 当混凝土强度等级为C60时, 配筋率不应小于0.5%, 截面单层配筋率不应小于0.2%, 内外井壁配筋强度设计值为300MPa, Ⅱ级钢筋。

7 结语

在招贤煤矿副立井井筒井壁结构设计过程中, 通过严谨的计算校核, 考虑了各种措施对冻结井筒井壁的辅助作用, 并依据传统经验验证, 科学的确定了冻结法井筒施工所需要的参数, 最终保证了冻结井筒井壁结构设计的正确性和合理性, 为井筒安全施工打下坚实的基础, 并对相同地质条件及矿区周边矿井提供较为可靠的依据。

摘要：招贤煤矿副立井井筒采用双层井壁支护形式、冻结法施工, 本文对冻结法中各参数的选择进行了详细的分析与计算, 确保冻法结法施工的各项参数定位准确, 并描述了冻结井壁其他辅助措施, 使施工单位能更好地进行井筒施工组织设计, 为招贤煤矿副立井安全按期到达底部起到了重要作用。

关键词：冻结法,多含水层,内外层井壁

参考文献

[1]张荣立, 等.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.

[2]崔云龙.简明建井工程手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.

冻结施工参数有哪些？ 篇5

⑴设计积极冻结期最低盐水温度为-28～-30℃，并要求冻结7天达到-20℃，打开洞门时盐水温度达到最低值，

⑵维护冻结期温度为-25℃~-28℃；

⑶封头冻土墙平均温度不高于-10℃。打开出洞口时冻土墙与工作井地连墙交界面附近温度低于-5℃。

⑷冻结孔采用串并联方式，单孔盐水流量不小于5m3/h。

⑸冻结管规格：Φ108×5mm低碳钢无缝钢管，采用内衬管对焊连接，

⑹测温管规格：需要拔除的测温管同冻结管；不需要拔除的测温管采用Φ48×3.5mm焊接钢管，采用直接对焊连接。

⑺供液管选用1.5″钢管，采用焊接连接。

⑻盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。

⑼冷却水管选用Φ133×4.5mm无缝钢管。

⑽外围冻结孔终孔间距Lmax≤1000mm。

冻结时间的花 篇6

我们不禁要问“时间去哪了”？

时间有时会是伤口的一剂良药，

也或许会带走我们不愿失去的美丽一瞬。

浪漫的红叶、曾为恋人见证誓言的玫瑰，

甚至还有填满各种情感的植物，

我们都可以把它们的此时此刻凝结，

保存此情此景此人。

本期，

我们就一起用巧手心思，

把花儿最灿烂的一刻定格，

再生成为一件件艺术品。

花的生命延续

浪费不浪费，是瞬间的转念。Tabu本是咖啡师，下班路经花墟，看到花店前堆满盛放的鲜花，包装精美，却如垃圾被去掉，她不禁想“好可惜”。不喜欢浪费的她，抱了一大束回家，这些盛放的花朵，姿态正是最美，最适合做干花。她念头一转：“不如用来做些手作。”她把干花放进滴胶，封干成为吊坠、指环，像定格照片展示着花儿最美的一刻。虽然这种手作不是很创新，不过她连公园拾到的干果、枯叶，甚至中药也用来做材料，惊喜新颖。她说：“透过小花小草，希望大家可发掘生活被忽略的事情。”最近她还想做干花环，适合作为礼物送给新娘。

中药吊坠，有趣！

干花秘笈

制干花，有自然、人工和机械加工等方式，以自然封干最简单，大家可在家自制，但封干时要留意花材种类和放置方式。

干花指环，湿水也不怕。

倒挂法

大部份花材也可剪除不要的枝叶，再分成小束，倒挂封干，尤其花萼向上的花，此方法可保持更佳的形态，如玫瑰、满天星、毋忘我，约2-4个星期会干透。

直插法

水分少，茎部比较硬的花材，可直接插入无注水的花瓶，约2-3个星期会干透。如绣球、金杖球、芒草。

家居的美丽一角

自制干花后，不妨再加点心思，配上在郊野公园拾到的干花干叶，跟Tabu做干花环。做法很简单，尺寸、选材随自己喜欢，除了当头饰，当家居布置更实际，挂在墙上当挂饰，或放在桌面成为蜡烛台，美观，还带有阵阵芳香。

材料

干花

麻绳

剪刀

藤圈

步骤

Step1

藤圈可用新鲜树藤或尤加利叶卷成，用麻绳固定。

Step2

干花材修剪至合适长度。

Step3

把干花用麻绳（或热溶胶）固定在藤圈上即可。

TIPS：干花环置阴凉处及通风环境，可存放2年以上。若出现发霉，可用布沾火酒，轻轻抹走霉迹。

保存花一般的回忆

干花环保，保护环境，更可以保存收花的感动时刻。像Shirley做的干花，颜色、形态，甚至香味仍然没变。收花的回忆，活现眼前。不过有的花脆如薯片。她解释：“这是新的干花—丽干花。”由日本专家杉野宣雄2006年研发的丽干花，以特有干燥砂保存花的姿态，并装裱在密封箱，摆设成新的花艺品，至少可保存十年，许多日本新娘也用此方法保留她们的花球。Shirley三年前取得日本认可导师资格后，开始为客人保存结婚花球、订婚花束。

能把回忆保存的丽干花，让曾因生离死别而患上抑郁症的Shirley快乐不已。“它不只是干花，还是艺术品，像绘画可以抒发感情。”她说。不过光是干燥步骤就要花2-4星期，装裱时为免渗入湿气，需持续6-8个小时不停进行。看着不会褪色的花，化成承载回忆的花艺品，辛苦也有意义。

方形花砖，以一朵大花为主。

心形挂画，内可保存4-5朵小花。

唯美时尚的装饰

丽干花在日本规管很严格，必须学习过基本知识，才可订购专利生产的干燥砂。加上每种花朵颜色和形态不同，制作方法不一，想自学也不易。所以可以上体验班，学习基本技巧。学懂方法，就可应用在不同的手作上，像这个不会褪色的襟花，说是干花，也没有人相信呢。

Shirley*丽干花导师

干燥术

Step1.鲜花需去除花芯及茎干，再慢慢在表面铺上干燥砂。

Step2.把干燥砂铺在花面，放进密封箱，约2-3星期便干透。干燥砂转蓝可加热恢复干燥，很环保。

材料

夹子

丽干花

保护光油

花艺铁线

胶水

扣针

胶纸

步骤

Step1：在丽干花表面加上保护光油。

Step2：光油干透，用胶水把花固定在花艺铁线上，成为一枝小花。

Step3：几支小花以胶纸捆成花束，再绑上蝴蝶结，背后用胶水加上扣针即可。

Maggie

某地铁区间联络通道冻结方案设计 篇7

人工冻结作为一种地层加固技术, 1862年在英国已最早应用, 此后德国、比利时等国家相继应用了冻结法, 我国于1955年在开滦煤矿首次使用。目前, 随着城市建设的发展, 地下工程建设日益增多, 尤其是地下轨道交通建设的兴起, 人工冻结技术已开始应用于地下铁道的建设中, 并取得良好的效果。

1 工程概况

1.1 工程概述

区间隧道左线总长1 010 m, 右线总长1 007 m, 采用两个外直径6 m的钢筋混凝土管片拼装, 顶部埋深9 m~17 m, 线间距12.0 m~16.5 m。在线路中间部位设置一座联络通道兼排水泵站。根据区间联络通道的特点以及所处地层的特性及地面为繁华道路区域, 拟采取冻结技术先进行地层加固, 然后采用矿山法进行联络通道及泵站的施工。

1.2 工程地质情况

该区间的地层主要为: (3) -3层淤泥质粉质粘土层、 (3) -4层淤泥质粉质粘土夹粉土层、 (3) -5层粉质粘土、粉土、粉砂互层、 (4) -1层粉细砂。其土层特征描述如下: (3) -3层淤泥质粉质粘土:褐灰~深灰色, 软~流塑, 高压缩性, 含少许有机质及粉粒。该层大部分地段分布, 层厚1.1 m~14.9 m。 (3) -4层粉质粘土夹粉土、粉砂:褐灰~深灰色, 软~流塑, 高压缩性, 夹少许有机质土。该层大部分地段分布, 层厚1.2 m~17.6 m。 (3) -5层粉质粘土、粉土、粉砂夹层:褐灰色, 中压缩性, 以粉质粘土、粉土为主, 粉质粘土呈软塑状态, 粉砂呈松散状态。该层大部分地段分布, 层厚1.3 m~13.5 m。 (4) -1层粉细砂:灰色, 稍密~中密, 中压缩性, 层中多夹粉土、粉质粘土薄层, 含长石、石英、云母等。该层分布不连续, 层厚0.9 m~6.7 m。该区间联络通道及泵站所处地层为 (3) -3淤泥质粉质粘土层、 (3) -4粉质粘土夹粉土、粉砂层, 下部在 (3) -5粉质粘土、粉土、粉砂层。联络通道位置的土体岩土物理力学参数见表1, 根据土层的资料, 该土层具有孔隙多、含水量大、承载能力低、容易被压缩等特点, 开挖后地层难以自稳。

1.3 地面管线情况

在联络通道所在地面位置的管线主要有DL钢BH800×800的3根10 k V电缆、JS直径300铸铁管及DX钢BH750×360的18/13光缆, 还有LD铜4根0.22 k V电缆、JS直径600的混凝土管、DX铜BH500×360的12/5光缆、DL铜BH800×800的1根10 k V电缆。

1.4 联络通道结构方案

区间联络通道采用二次衬砌方式, 初期支护和衬砌结构之间设一道防水层, 在联络通道结构层底部预埋不锈钢排水套管, 联络通道及泵站结构如图1所示。

2 区间联络通道冻结方案设计

2.1 地层冻结技术的原理

地层冻结技术是利用机器进行制冷, 先在需要施工作业的地层中布置冻结管, 安装制冷机械提供冷量, 通过低温盐水在冻结管路中循环流动, 带走地层中的热量, 将地层中的水凝结成冰, 形成由骨架、冰和未冻土组成的冻柱, 随着温度的降低, 冻柱逐渐增大, 直到相邻的冻结体互相咬合而成为冻结壁, 形成强度高、完整性好的加固土体。在冻结体的保护下, 再进行竖井、隧道等地下工程的施工作业, 至内部衬砌结构完成后, 冻结地层逐步解冻, 恢复到土体初始状态。冻结法一般采用盐水作为冷媒体, 也可采用干冰和液氮进行冻结。

2.2 地层冻结方案设计

1) 冻结设计要求。根据冻结施工的经验设计, 本工程联络通道采用区间隧道内冻结加固地层后矿山法施工作业的全隧道内实施方案:在隧道内采用水平冻结孔 (部分倾斜孔) 冻结加固地层, 将原状软弱的土层加固成高强度、封闭性好的冻结壁, 在冻结壁的支护下, 进行暗挖施工联络通道及泵站工程。根据冻土帷幕顶面所受土压力, 采用有限元法进行冻土帷幕受力与变形计算, 并结合类似工程施工经验, 冻结帷幕的设计要求如下:a.冻结帷幕平均温度设计为-10℃ (冻结壁与隧道管片交界面温度不高于-5℃) ;b.对相应冻结壁的抗剪、抗折、单轴抗压等强度指标提出明确的设计要求;c.冻结壁加固帷幕厚度取2 m。2) 冻结时间等参数。a.积极冻结时间不宜少于45 d, 可根据冻结测温进行优化调整;b.积极冻结期建议控制温度为-28℃~-30℃;c.单个冻结孔流量不宜小于3 m3/h。3) 冻结孔的立面布置。土体加固时冻结孔的布置均采用从隧道两侧进行打孔。冻结孔按水平、倾斜等不同角度布置, 布置多排冻结孔, 如图2所示。

2.3冻结方案施工工序

联络通道土体冻结法修建施工可分为冻结孔施工、地层冻结、联络通道暗挖施工和融沉注浆等四个主要部分, 施工顺序见图3。

2.4 冻结方案实施要点

由于区间联络通道所处地层软弱、地面管线复杂、交通情况繁忙, 所以工程施工风险较大, 为了确保施工的安全和质量, 在施工中应采取切实可靠的技术措施, 提出技术要点如下:

1) 先在管片上取芯打孔, 再跟管钻进布置冻结管。为避免钻进时的涌水、涌砂, 钻孔均设孔口管, 并采用钻孔密封装置。

2) 所有的冻结孔所处位置钢管片的格栅要用混凝土充填密实, 同时管片外面敷设保温层, 以减少冷量损失。

3) 可利用管片上的注浆孔来卸压, 该孔亦可作为冻结帷幕压力变化的观测孔。

4) 在冻结壁内布置测温孔, 利于判断冻结帷幕是否形成和测定冻结壁厚度。

5) 开挖前必须安装通道安全应急门。

6) 暗挖施工前在隧道内应设支架支撑区间隧道, 避免隧道变形甚至破坏。

7) 加强地面建筑、管线的保护和监测。

2.5 应急预案

1) 冻结孔施工应急预案。a.冻结孔施工期间, 现场配备足够的木楔、水泥等抢险物资。b.钻孔期间大量漏砂、涌水现象无法进行正常钻孔时应立即压紧密封装置, 封闭该孔, 通过孔口旁通阀注浆。

2) 冻结施工应急预案。a.采用两路电源线路, 必要时切换备用电路。b.在水箱内需满水, 以防应急之用。c.冻结站安装有两套冷冻机组, 机组间安装切换阀门, 必要时可用备用机组维持冷冻, 抢修另一台机组。

3) 开挖与构筑施工应急预案。a.在开挖与掘砌过程中, 现场应配备水泥、沙包、液氮等应急抢险物资, 物资应堆放整齐, 搬运方便, 一旦出现险情封闭开挖面, 继续冻结。b.开挖施工时, 现场备用两罐液氮, 并联系好液氮储备单位, 在开挖时有渗水点, 立即停止施工, 采用液氮强制制冷直至恢复开挖。c.施工过程中, 如发现涌水、涌砂, 在上述抢救措施无效时, 关闭安全门, 从预留阀向内注浆, 然后继续冻结。d.成立应急处理小组, 及时处理各种应急措施。

2.6 施工监测方案设计

为了确保冻结加固地层后的暗挖施工能安全、优质地完成, 须对冻结加固体系、地表和周围环境等进行必要的监测, 并根据监测的信息反馈, 动态地指导设计和施工, 及时调整施工工艺和措施。施工中应加强如下项目监测:

1) 加强对冻结管道的长度、倾斜、冻结器密封性能等前期监测。

2) 加强对冻结器盐水温度、循环水温度、盐水泵的工作压力、制冷系统的冷凝压力等冻结系统的监测。

3) 加强对冻结温度场、冻结壁的温度、冻结壁的表面位移等冻结地层的监测。

4) 加强对隧道变形、沉降、位移、地面管线沉降等周围环境和隧道结构的监测。

2.7 冻结加固后联络通道实施效果

经过积极冻结加固后, 联络通道处的土层变成坚硬的冻结壁, 加固体温度约为-5℃~-10℃, 各土层牢固的结合在一起, 能安全进行并顺利完成联络通道暗挖施工。在本工程施工作业时, 联络通道所处地表隆起小于3 mm, 由暗挖引起的随后地表下沉最大为8 mm, 解冻后的下沉量为10 mm, 隧道顶部的管线未受到任何损伤, 保证了交通要道的正常运转和管线的正常运行。

3 结论与建议

本工程的成功实施, 证明了联络通道在软弱地层中采用冻结法加固后暗挖施工的设计是合理可行的, 地层冻结加固后效果很好, 基本能做到无水施工, 与其他地层加固方法相比, 冻结加固所引起的地层隆起或沉降等变形量较小, 既可避免交通干道的交通导改, 也可避免地下管线的改迁。冻结方案成功应用于软弱地层加固中, 保证了工程建设的安全, 取得了良好的经济效益和社会效益, 可为类似工程提供合理且有效的参考, 在地铁建设中具有广阔前景。

参考文献

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[2]GB 50299-1999, 地下铁道工程施工及验收规范 (2003年版) [S].

[3]中铁隧道勘测设计院有限公司.某地铁区间联络通道设计[Z].

[4][苏]H·A·崔托维奇.冻土力学[M].北京:北京科学出版社, 2008.

冻结围护锚碇基础冻结壁变形解析 篇8

冻结技术源于天然冻结现象, 1862年英国的威尔士的建筑基础施工中首次成功使用人工制冷加固土壤。1880年德国工程师F.H.Poetch提出人工冻结法原理, 并于1883年在德国阿尔巴里煤矿中采用冻结法建造井筒并推广到世界许多国家的隧道、地铁、基坑、边坡、矿井及市政工程中, 成为岩土工程施工的重要方法之一[1,2,3]。我国冻结法应用也有五十多年的实践经验, 主要是用人工制冷技术暂时加固不稳定地层和隔绝地下水, 完成冻结立井工程、桥梁桩基工程及一些基坑隧道工程等[4,5,6,7,8,9]。

深基坑工程中, 围护结构体系的成败关系整个工程的命脉。冻结围护结构是一种新的基坑围护形式, 含水土层冻结后的人工冻土壁具有良好的挡土封水性能、墙体刚度和强度较原土层有很大的提高且质量易于控制。冻结法在交通市政建设领域的技术应用, 是一项新的技术探讨。本文通过冻结围护结构冻结壁的推导解析, 探讨冻结围护基坑的性状特征, 锚碇基础冻结围护基坑工程实例的现场应用, 证明了冻结技术的可靠性和优越性及其在大型桥梁施工中的广阔应用前景。

2 冻结围护结构性状特点

2.1 冻结围护结构特点

冻结围护结构的优点包括环保、封水可靠、可结合其他工法灵活使用控制、对工程事故处理和抢险速度迅捷。主要缺点是“冻胀融沉”需用相关技术解决、冻土墙在夏季需保温措施、地下水流速度过快时难于冻结、需要较大功率的电源。

2.2 冻结壁变形性状

竖向变形特点:冻土墙有一定刚性, 其变形主要受控于倾覆力矩;竖向位移场主要呈斜直线, 上部位移大, 下部位移小。横向变形特点:跨中位移最大, 向两侧逐渐减小, 在拐角处位移基本为零;水平位移场曲线从上向下逐渐平缓;整个墙体的变形呈曲面形状, 最大位移发生在墙跨中上端[1][3]。

冻土墙变形的影响受冻结温度、侧压力、跨度和基坑暴露时间的影响[10][11]。

3 冻结壁变形方程的解析

3.1 冻结壁变形方程

荷载作用下, 冻土作为弹塑性体, 其应力-应变过程包括弹性变形、弹塑性变形、塑性变形等阶段。设冻结壁长宽为a和b的矩形, 边界约束条件有:边y= (0, b) 为简支边, 弯矩为零;x= (0, a) 边界为衬砌支撑 (图1) 。记ω (x, y) 为其挠度, 则满足挠度变形的方程表达式为:

挠曲方程:undefined, 其中

简支边界: (y=0, y=b) :ω (x, 0) =ω (x, b) =0即 (ω) y=0= (ω) y=b=0

弯矩:undefined, 且 (My) y=0= (My) y=b=0, 等价为:undefined

其他边界 (x=0, x=a) :

undefined

, 和

undefined

且φ (0) =φ (b) =ψ (0) =ψ (b) =0

荷载:

undefined

上式中:D——弹性常数;q (x) ——荷载。

冻结壁弹性变形阶段的特性即求解上式解。

3.2 冻结壁变形方程的解析

将上述的挠度函数取为三角函数形式:undefined, 代入挠曲方程得:

undefined

将undefined展开成傅氏级数表达为:

undefined

代入式 (1) 挠曲方程解得:

undefined

上式的通解可解得:

undefined

则挠度函数为:

undefined

上式中:fn (x) 为方程的特解。

由undefined

可以取:undefined

当取n=2n+1时, undefined

令:

undefined

, 并且有:undefined和, undefined

代入式 (4) 则挠度函数可写成:

undefined

又因为:undefined

所以:undefined

则:undefined,

undefined

所以, 扰曲方程的特解为:undefined

一般解为:undefined

对上式一般解中代入边界条件:

undefined和undefined

再利用undefined在 (0, b) 上的正交性, 推导可得:

undefined

对上面各式进行傅立叶积分, 其中对于每一个自然数n, 系数Ci (n) , i=1, 2, 3, 4, 由以下方程组唯一确定:

undefined

对上述冻结壁变形方程解的讨论可发现荷载随深度线性增长, 但变形除线性增长外还呈指数增长趋势, 因此为保证施工的安全进行, 冻结壁的裸露深度不能过大, 应及时进行衬砌支撑, 且需充分掌握地基土层的特性[12]。

4 冻结围护工程应用

4.1 工程概况

某悬索桥锚碇基础工程, 基坑尺寸70.5m (L) ×52.5m (B) ×29m (H) , 采用含水地层冻结形成冻结帷幕墙体作为止水挡土结构, 以排桩及内支撑系统作为围护结构, 共同抵抗水土压力和冻胀力。基坑平面和剖面图详见下图2和图3所示[13]。锚碇基础的冻结围护方案解决了基坑围护结构的挡土和止水问题。

4.2 基坑冻结壁变形性状

基坑开挖后, 圈梁顶向坑内方向发生位移, 且随开挖的深入而加大, 坑外地表呈下沉趋势;立柱桩则在开挖前期, 由于坑内土体的卸载、坑底土回弹等原因隆起, 随着开挖的继续, 立柱桩又有所下沉;圈梁顶在土方开挖整体趋势是向坑内方向发生位移, 详见图4-6所示[14]。

从监测成果图可以看到, 与常规基坑不同, 冻结基坑围护结构所受的侧向力主要是冻胀力和水土压力, 冻胀力还无类似工程经验借鉴。由于冻胀, 基坑未开挖前排桩与土体已产生变形, 且在积极冻结期、围护冻结期、甚至停冻期冻胀一直在发展, 最大冻胀量超过300mm, 随深度呈上大下小的趋势, 且随着开挖深度的加深最大位移点不断下移。基坑开挖后, 圈梁顶向坑内方向发生位移, 且随开挖的深入而加大, 冻结墙施工过程最大变形140.76mm;地表变形沉降约8.6mm, 位置在距基坑边约10m处;围护结构长边与短边的最大水平向变形分别在长、短边中部深约16m处, 各为32.6mm与31.9mm。

5 结论

通过变形方程的解析推导, 探讨锚碇基础冻结围护冻土壁的变形性状, 结合工程实例的应用可以得到: (1) 建立可靠的计算分析和设计施工方法、减小冻结壁的裸露深度、及时施工衬砌支撑、充分掌握地基性质并辅以信息化监测指导施工, 是减小冻结壁变形、保证施工安全的必要措施; (2) 围护结构体系充分利用人工冻结壁良好封水性能, 辅以有效的控制手

段, 冻结壁变形和温度变化都可以控制在允许的安全范围, 工程的成功应用也表明冻结围护结构技术的可靠性和优越性; (3) 冻结壁厚度要合理控制, 且冻胀力对结构体系的变形和内力的影响不可忽视, 冻胀与土层埋深有关, 且随深度逐渐减小; (4) 地下水位较高, 地下水流速不大, 上覆表土层较厚, 利用冻结法穿越表土层, 施工特大型基坑工程在技术和经济效益上都是是可行的, 既可挡土又可止水, 具有广阔的应用前景。

摘要：本文通过冻结围护锚碇基础冻结壁变形方程的解析推导, 探讨冻结围护锚碇基础的工作特征等, 工程实例的成功应用表明冻结技术的可靠性和优越性及其广阔的应用前景。

冻结设计 篇9

对于深厚黏土层冻结壁冻结压力的数值模拟求解采用有限元法,受到单元体内任意点水分迁移、位移、应变、应力、边界条件等多重因素的影响.由于在冻结过程中冻结温度在一定程度上影响着冻结压力的发展,而且冻结地层是一个不稳定导热问题[3,4,5,6],根据某工程实际情况,采用实测与数值模拟相结合的方法对冻结壁冻结压力随温度的变化规律进行研究[7,8,9],在理论上采用温度场与应力场耦合有限元法来研究深厚层冻结压力发展规律以及冻结特征.

1 工程概况

某矿主井设计深度为558.3 m,井筒净直径8.4 m,第四纪表层土厚度达到358 m,主要是由细砂层和黏土层构成,其中表层土单层厚度为46 m,井筒有效冻结直径11.2 m,最大冻结直径28.6 m,采用外、中、内3圈冻结孔共同运转的综合施工方案.现给出1/4井筒冻结壁的有关冻结参数见表1,冻结压力测点布置见图1.

2 冻结压力数值分析

2.1 冻结壁应力场数值分析

在冻结壁的形成过程中,冻结壁可视为均匀的连续介质,根据弹塑性理论冻结壁可认为轴对称平面问题[10,11].根据经典弹塑性力学及摩尔-库伦屈服准则[4,12,13]可以计算冻结壁为理想塑性体时的应力.

平衡方程

采用摩尔-库伦屈服准则计算得到屈服条件

式中,σrp,σθp分别表示径向应力、环向应力;c,ϕ分别表示冻土的黏聚力、内摩擦角,r为冻结壁半径.

将式(2)代入式(1)得到

对其积分可得

边界条件确定常数A

将式(4)代入式(3)可得

将式(5)代入式(3)得到径向应力

联立式(2)和式(6)得到环向应力

其中a为边界处半径值,式(6),式(7)即为理想塑性体冻结壁应力场计算公式.

2.2 测点布局及模型建立

结合冻结壁形成过程条件,进行人工冻结地层温度场和冻结应力场的有限元数值模拟[14,15].根据研究问题的对称性关系取l/4圆柱体为对象,建立数值计算模型,如图2所示.

然后再分析冻结应力场,其单元网格划分和温度场相同,具体边界条件如表2所示,计算模型选用改进的西源模型,其冻土物理力学参数见表3.

注:γ为土的重度,k N/m3;k0为静止土压力系数;z为数值模拟的深度,m;Tc为冻结管温度,◦C.

3 数值模拟与实测成果分析

根据现场实测得到3个测点的温度变化曲线,将各个的温度变化进行数值模拟分析,然后将二者的曲线进行对比,如图3所示.

从图3可以看出,由数值模拟得到的冻结壁在冻结过程中温度变化曲线与现场实测基本上完全一致,所以可以从温度场和应力场两个方面进行耦合计算.

为了与现场实测进行对比,故分别选取3个位置进行分析,即内圈管内侧C2,中圈管与外圈管之间C1,以及外圈管外侧C3这3个位置,其冻结压力随时间变化曲线及相应的拟合曲线如图4所示.

由图4可以看出,3个位置的初始冻结压力基本上完全一致,上升趋势也完全相同,拟合曲线基本一致,但是位于冻结壁内圈管内侧的位置冻结压力最大,约为5.6 MPa,其他两个测点的冻结压力较小些,约为5.3∼5.4 MPa.当冻结120 d左右后,冻结应力达到最大并保持不变,随后到160 d左右的时候由于井筒开始开挖,冻结壁内部冻结应力被释放而急剧下降,由于中圈管处应力较大,储存了较大的冻胀能量,在井筒开挖时释放,产生的位移变形也比较大.

4 结论

(1)根据冻结壁温度场、应力场实测分析和数值模拟的变化曲线可以看出,数值模拟结果与实测结果变化趋势基本一致,因此,采用弹塑性力学及摩尔-库伦屈服准则计算冻结壁应力场是可行的.

(2)通过对冻结壁内部冻结应力场进行数值模拟,得到不同位置处冻结应力的发展变化特点,并得出最大有效应力发生在中圈管处.

(3)从最大有效冻结应力随时间发展分布曲线可以看出,前期冻结应力增加比较快,当该处温度达到盐水设计温度时应力增加速度变缓.

(4)当冻结120 d左右后,冻结应力达到最大并保持不变,随后到160 d左右的时候由于井筒开始开挖,冻结壁内部冻结应力被释放而急剧下降,由于中圈管处应力较大,储存了较大的冻胀能量,在井筒开挖时释放,产生的位移变形也比较大,因此,在工程上要防范中圈管破裂.

摘要：为了研究深厚黏土层冻结壁冻结压力的变化特征,根据现场实测结果获得冻结压力随温度变化的发展趋势.结合对现场实测数据的分析和ADINA有限元法的数值模型,能够很好地模拟人工冻结地层应力场的变化规律,为工程实践提供参考.

冻结设计 篇10

冻结管断裂问题一直是冻结法凿井的一大难题,特别是近几年,随着井筒冻结凿井深度的增加,该问题日趋严重。据统计,我国采用冻结法凿井的实例中,有70%的井筒出现过冻结管断裂,尤其是淮南谢桥矸石井,断管34根,占该井筒冻结管总数37根的91.9%,几乎全部断裂,严重危及施工安全。冻结法施工中,一旦发生断管事故,轻者停工停产,重者透水淹井,严重的影响了我国深立井的发展。

2 冻结管断裂原因概述

通常情况下,冻结立井施工过程中,冻结管受力主要来自于三方面。

2.1 冻结管冷缩过程中,冻土对其外壁的摩擦力

冻结法施工过程中,随着冻结系统的运转,冻结管及周边土的温度会逐渐降低,其中冻结管温度的降低会使冻结管沿轴线方向的尺寸因热胀冷缩的原因而缩短或具有缩短的趋势,而周边土的冻胀又会使冻结管受到径向压力,使两者之间的摩擦力显著增加。因此,冻结管在冷缩过程中会受到较大摩擦力的作用。摩擦力对冻结管的影响最大,在冻结管的断裂中起主要作用。

2.2 冻结管的侧向弯曲变形

在井筒掘砌过程中,新开挖的冻结壁在地压作用下,必然会产生一定的径向位移,置身其中的冻结管就必然会发生侧向弯曲,而摩擦力使得段高范围内冻结管的上下两端成为固定端,形成一静不变梁,导致冻结管的弯曲变形能力变弱,在较小的侧向位移的情况下,即会产生较大的弯曲应力。弯曲应力的作用虽然比摩擦力小,但却是导致冻结管断裂的最后一击。

2.3 冻土的外压力、盐水的内压力

在低温盐水对冻结管内壁的压力和冻土对管外壁的压力作用下,冻结管内会产生径向、环向、竖向应力。这些应力沿冻结管轴线呈线性规律变化,且数值不大,故对冻结管断裂影响不大。

3 防止冻结管断裂措施

分析上述原因并结合以往施工经验,总结出以下措施。

3.1 降低摩擦力

降低摩擦力对防止冻结管断裂有举足轻重的作用,而要降低摩擦力的主要办法是减小摩擦力系数。

摩擦力与摩擦力系数成正比,因此,通过减小摩擦力系数即可达到大幅降低摩擦力的目的。

减小摩擦力系数的主要方法有:

1)冻结管采用内衬管(内管箍)焊接连接,以避免冻结管接头部位向外凸出,保证冻结管的整体平直。2)对冻结管表面进行打磨处理,保证表面的光洁度,这样可以使冻结管与冻土之间的摩擦系数降低40%左右,摩擦力降低约30%,效果极为明显。3)在使用前认真检查冻结管质量,严禁使用弯曲、变形的冻结管,以减小摩擦系数。

3.2 减小弯曲变形

减小冻结管的侧向弯曲变形主要方法就是降低弯曲应力,而降低弯曲应力的主要方法有:1)减小冻结管直径。由于冻结管最大弯曲应力与冻结管外径是成正比例的,因此,冻结管直径的减小会使最大弯曲应力成正比例的减小。2)冻结管材质。冻结管选择20号低碳钢流体无缝钢管,20号低碳钢的硬度、强度较高,流体无缝钢管较普通钢管的承压能力大,且低温环境下的韧性高、抗弯曲。因此选择综合性能较好的20号低碳钢流体无缝钢管,以减小弯曲应力对冻结管的影响,达到减小冻结管弯曲变形的目的。3)提高管接头强度。冻结管接头的强度对断管的影响极大,由于接头的存在使冻结管的整体强度降低了40%左右。因此,提高管接头的焊接强度,从而提高冻结管整体强度和抗变形能力,降低应力对冻结管的破坏。提高冻结管接头强度的主要方法有:a.采用内管箍焊接连接,管端打坡口分层焊接,上下管距控制在4 mm～7 mm之间。b.管箍材质与冻结管相同,且焊接采用J422低碳钢焊条,焊缝饱满无砂眼,焊接完成后冷却5 min方可下入钻孔。4)增加冻土强度。由于冻结壁弹性区的内外半径较大,故可将弹性区看成由若干个等尺寸对称梁组成。而冻结管既是冻结壁中的冷冻设备,同时又是对称梁中的钢筋。冻土强度的增大会使得冻结壁弹性区内半径减小,按照材料力学理论,当管处于梁中中性层位置处时,管根本不会因为梁(冻结管)的弯曲变形(弹性)而断裂;另外冻土强度的增大还会使冻结管弯曲应力迅速下降,因此加强冻结同样是防止断管的重要手段。5)控制掘进段高。由于弯曲应力与1-1/(1+h2)成正比(h为掘砌段高),因此适当的减小掘砌段高会使最大弯曲应力减小。

3.3 防止过分内偏

由于冻结壁井帮位移比冻结管所处位置的径向位移大,因此冻结管向内偏斜极易引起断管事故,必须防止冻结孔过分内偏。

3.4 冻结管焊缝位置

许多研究表明:深厚粘土层尤其是钙质粘土和铝质粘土(高膨胀性),膨胀性粘土与砂层交界处易发生破坏,因此要尽量确保上述地层无焊缝。另外为防止大面积断管,焊缝要错位,即焊缝不要在同一断面,尽量错开。

3.5 冻结制冷控制

冻结施工过程中,当盐水达0℃左右时,应缓慢降温,使冻结管尽可能在低温下自由收缩,减少拉应力局部集中。

当两排或多排孔冻结时,应合理控制各排孔的供冷,尽可能降低排间(冻结壁内部)冻胀力。

3.6 注重主排孔布置及其管径的选择

当表土层较深时,主排孔布置距开挖荒径一般不应小于2.0 m。

另外,主排孔冻结管直径不应小于133 mm,以便万一断管可以顺利下套管恢复冻结。

4 冻结管断裂的处理方法

断管事故发生后,主要处理方法有强行通过、重新打钻冻结、套小直径冻结管等。

若断管较多,冻结壁强度很低,强行通过风险很大,不宜采用;重新打钻冻结固然可靠,但耗时耗资;套小直径冻结管也存在着能否套进及小直径冻结管冻结效果如何等未知问题。

通过比较,建议优先考虑套管二次冻结方案。因此在冻结施工前,应购置89 mm的无缝钢管(套管)和50 mm的塑料管(供液管)备用,以便万一断管时使用。

5 结语

从冻结管断裂分析可以明显看出,由于摩擦力具有使冻结管成为两端固定的静不定梁的作用以及其引起的竖向应力值(断管范围)在断裂应力中占有较大的比重,因此,它是构成冻结管断裂的一个重要因素。而冻结管弯曲变形才是导致冻结管破裂的最终因素。

因此针对这两个方面采取措施以防止冻结管断裂是非常合理的。大量实践也证明了以上防止冻结管断裂的措施是很有效的,是切实可行的。

摘要：对立井冻结法凿井施工过程中的冻结管断裂问题进行了分析,找出了冻结管断裂的主要原因,分析原因并结合以往施工经验,总结出一套切实有效的处理措施,并通过实践证明了该处理措施的可行性。

关键词：冻结法,摩擦力,弯曲应力,冻结管断裂,预防措施

参考文献

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[2]经来旺,高全臣,杨仁树.冻结管断裂应力分析及断裂位置的确定[J].西安科技学院学报2,000(2):11-13.

[3]郭瑞平,李广信.冻结壁位移对冻结管断裂的影响[D].北京:清华大学,1997.

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[5]罗鹤年.套管二次冻结施工技术[J].建井技术1,998(2):8-9.

[6]经来旺,经来盛.冻结管断裂应力分析[J].中国矿业,2000(2):19-20.

煤炭探矿权继续冻结 篇11

未来三年，煤炭探矿权将继续冻结。

2月10日，国土资源部发布《关于继续暂停受理煤炭探矿权申请的通知》（下称《通知》）称，为保障和促进我国煤炭工业健康可持续发展，防止煤炭资源勘查投资过多而出现产能过剩问题，决定在2013年12月31日前继续在全国范围内暂停受理新的煤炭探矿权申请。

“主要是表达一种政策意向，并不会使中国煤炭企业无煤开采。”中国煤炭经济研究会秘书长赵家廉在接受采访时表示。

预防产能过剩

事实上，煤炭行业对继续暂停煤炭探矿权应该并不意外。

在《通知》出台之前，煤炭行业产能过剩的“警告”不绝于耳。

来自于国家能源局的数据显示，2009年，全国煤炭产量达到29.73亿吨，比2005年增加了7.68亿吨，年均增长1.92亿吨，并预计今年煤炭产量超过32亿吨。

刚刚卸任的国家能源局局长张国宝2010年10月称，按照旺盛的需求，中国煤炭供需每年增长2亿吨，到“十二五”末就是40多亿吨；但是从开采的强度、运输、排放、结构的转换，包括能源结构的转换来看，中国可能无法承受40亿吨的供需规模。“就我个人观点来讲，我不主张搞到40亿吨”，“不能‘有水快流’，有了煤炭资源都要规划成矿井，都要开发出来，我们要科学地设定一个‘十二五’煤炭生产和开采的总量目标”。

从2010年下半年开始，新一轮“过剩警告”又开始被频频端出。

2010年8月，中国煤炭工业协会上书国家能源局，要求企业限产。

2010年8月，国家能源局副局长吴吟也对外表示，要考虑设置煤炭产量的“天花板”，因为“十二五”期间将出现产能集中释放，供过于求几乎无法避免，应当对各地上马产能情况进行严控。

中投顾问能源行业研究员宋智晨指出，在2005年之后，我国的煤炭产量和消费量在长时间内都保持较高的增长速度，煤炭在我国能源结构中的主导地位也在不断地增强。伴随着煤炭产量与消费量的迅速增长，煤炭产能过剩问题也逐渐成为了行业所关注的重点。在2010年行业内就对煤炭产能是否面临过剩问题进行了深入的探讨，最后普遍认为我国煤炭行业存在产能过剩的危机。

数据证实，未到收官，“十一五”规划的煤炭总量控制已经“完败”。

“十一五”规划的全国煤炭产量为26亿吨。截至2009年底，中国煤炭总产能已经高达36亿吨，产量30亿吨，另净进口1亿吨，煤炭大国首次成为煤炭净进口国。

意在控制源头

梳理国土资源部暂停申请煤炭探矿权的政策轨迹，从源头防止煤炭行业过热的意图明显。

“煤炭行业投资过热早在2004年就出现了苗头”。国土资源部有关负责人日前在接受记者采访时说，此苗头，其实在2003年、2004年，全国范围内出现“电荒”、“煤荒”时就已露出端倪。为此，2004年2月19日，国土资源部还发出了《关于加强煤炭资源勘查开采管理的通知》，同时暂停了审批颁发新的煤炭、煤层气勘查许可证和采矿许可证。

有专家注意到，事实上，从2004年起，国土资源部对新的煤炭勘查许可证就已经下了停审令。而2007年，这项政令又有了升级版———从2007年2月2日至2008年12月31日，暂停受理煤炭探矿权申请。

其后国土资源部于2009年3月发文要求继续暂停受理煤炭探矿权申请至2011年12月31日。

“这与探矿权的‘源头’意义有直接关系。”国土资源部这位负责人认为，与以往宏观调控采取总量控制、采矿权暂停等措施不同的是，这次宏观调控的切入点是探矿权。过去人们认识到采矿权不合理投放会产生诸多弊端。事实上，与采矿权相比，虽然探矿权代表较为间接的产能，但勘查风险低的矿产如煤炭，其探矿权较容易上升为采矿权、形成产能。因此，如果其探矿权投放不合理，仍然会改变煤炭供求关系。这次国土资源部决定在全国范围内暂停受理新的煤炭探矿权申请，是从源头上给煤炭勘查开发投资热“降温”，表明我国严格管理煤炭资源，在管理上更有针对性。从暂停审批到暂停受理申请，显然，国土资源部是想在限制煤炭勘查、开采上把“事情”做绝。

对湘煤集团影响有限

国土资源部继续冻结煤炭探矿权抑制资本过热追捧煤炭行业的冲动，也顾及到保证经济建设的因素。

据湘煤集团有关负责人表示，暂停煤炭探矿权对湘煤集团和湖南煤炭资源的供应影响有限。

实际情况是，作为湖南能源保障的主平台，湘煤集团由原涟邵矿业集团、资兴矿业集团、白沙煤电集团、长沙矿业集团、湘潭矿业集团和湖南辰溪煤矿六家省属煤矿企业整合而来。而这六家省级矿企掌握了湖南省内优势的煤炭资源。

记者从湘煤集团旗下的资兴矿业集团了解到，资兴矿业已经不存在找矿的问题，重点是如何通过技术手段，来开采剩下的煤炭资源和进行煤炭的深加工。

2007年9月，湘煤集团与华菱集团、华银电力贵州能发电力燃料开发公司共同出资成立贵州湘能实业有限公司，开发贵州六盘水地区煤矿项目。湘煤集团占股51.06％，原计划建成500万吨生产能力的矿区，2008年后被重新调整，将目标确定为800万吨到1000万吨的矿区。

资料显示，新疆的煤炭储量在2万亿吨以上，依据湘煤集团2008年底与新疆签署的协议，湘煤集团将获得在吐鲁番、哈密等地200亿吨煤炭资源的开采权，在其目前控制的128平方公里煤炭勘探区内，估计可采煤炭储量在100亿吨以上，开采的煤炭资源将优先供应湖南。

按照规划，湘煤集团将在以上地区各投资100亿元，用5~8年时间建成年生产规模达5000万吨以上的矿区，并进行煤炭深加工。

分析人士称，湘煤集团在省外西部地区的煤炭资源储备充分，近期内不会直接受到探矿权冻结的影响。

究其制度根源，《通知》中提出，国务院批准的重点煤炭资源开发项目及使用中央地质勘查基金和使用省级财政安排的地质勘查专项资金开展预查、普查和必要的详查项目，以及为国家煤炭工业发展“十二五”规划中煤炭资源开发项目配套的勘查项目和大中型矿山企业资源枯竭的已设煤炭采矿权周边及深部的不宜单独设置采矿权的零星分散煤炭资源勘查项目均不在限制之列。

“国家出台暂停探矿权申请的政策应是考虑多方面因素的结果，是控制资源开发进行经济转型的组成部分。”赵家廉称，在暂停探矿权申请的政策中，仍有三类项目获得例外，“这就是保证经济建设的考虑，是有规划地向市场投放煤炭矿产资源，保持煤炭产业的持续增长”。

此外，根据中国矿产实行谁勘探谁受益的原则，即勘探到煤矿的单位可优先获得煤矿的开采权，而据赵家廉介绍，中国煤炭企业一般不参与煤炭勘探，大都通过招拍挂向勘探单位购买煤炭探矿权进而申请开采权，而暂停探矿权申请无疑就是限制煤炭企业所能获得招拍挂资源。

事实上，在《通知》中，亦特别强调“如发现有违规出让煤炭探矿权行为的，将依法追究相关负责人和工作人员的责任”。

中国煤炭经济研究会秘书长赵家廉分析称，暂停探矿权申请并不会明显地限制中国煤炭产能的扩张。他认为，“短期内并不会对煤炭产能产生实质性影响。煤炭企业可以通过技术改造和扩建来增加产能，中国煤炭的快速增长是市场与企业双向作用的结果。煤炭产能的扩张与收缩是市场行为，计划生产已成为历史。”

而且“暂停煤炭探矿权申请并不会使煤炭变得更热”。赵家廉称，中国煤炭供需总体正常，之所以会出现缺煤的情况，主要是运输等问题造成的，“中国并不缺煤”。

根据宋智晨的分析，国土资源部继续暂停煤矿探矿权申请受理也并不意味着在“十二五”期间我国煤炭行业的发展速度将会放慢。

浅谈冻结法施工方法 篇12

冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中, 已有多年的历史, 主要用于煤矿井筒开挖施工。自1992年起, 冻结法工艺被广泛应用于城市地铁工程施工中。工程施工中, 采用了冻结法加固的施工方法, 通过对施工工艺的归纳总结, 以及参考有关施工技术资料, 浅谈本施工法。

1 人工冻结法施工的基本原理

利用土体冻结后其强度、稳定性以及隔水能力大大优于天然土的性质。在岩土工程开挖之前, 在开挖的工程周围, 钻造钻孔 (冻结孔) , 利用人工制冷技术, 通过冻结孔对地层进行制冷, 形成一个封闭的冻土结构, 隔绝地下水的联系, 同时抗抵周围岩土的压力, 确保工程开挖的安全。

2 特点

冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工, 经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点:

2.1 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冻结法施工技术;

2.2 冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件, 地质条件灵活布置和调整, 冻土强度可达5-10Mpa, 能有效提高工效;

2.3 冻结法是一种环保型工法, 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;

2.4 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。

3 工艺原理

冻结法是利用人工制冷技术, 使地层中的水结冰, 将松散含水岩土变成冻土, 增加其强度和稳定性, 隔绝地下水, 以便在冻结壁的保护下, 进行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法, 是一种临时加固技术, 当工程需要时冻土可具有岩石般的强度, 如不需要加固强度时, 又可采取强制解冻技术使其融化。

4 工艺流程冻结法

冻结工艺造孔冻:结孔:测温孔, 水文孔, 冻结:冻结温度控制, 盐水流量控制, 冻结壁发展监测, 冻结温度场分析;冻井筒开挖:井帮温度控制, 井筒掘进速度, 掘进段高选取, 外层井壁要求;冻结信息化:技术冻结站信息化, 冻结温度场信息化, 井筒施工安全信息化。

4.1 冻结孔施工

4.1.1 开孔间距误差控制在±20m m内。在打钻设备就位前, 用仪器精确确定开孔孔位, 以提高定位精度。

4.1.2 准确丈量钻杆尺寸, 控制钻进深度。

4.1.3 按要求钻进、用灯光测斜, 偏斜过大则进行纠偏。

钻进3m时, 测斜一次, 如果偏斜不符合设计要求, 立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏, 如果钻孔仍然超出设计规定, 则进行补孔。

4.2 冻结管试漏与安装

4.2.1 选择无缝钢管, 在断管中下套管, 恢复盐水循环。

4.2.2 冻结管 (含测温管) 采用丝扣联接加焊接。

管子端部采用底盖板和底锥密封。冻结管安装完, 进行水压试漏, 经30分钟观察, 再延长15分钟压力不降为合格, 否就近重新钻孔下管。

4.2.3 冷冻站安装完成后要按《矿山井巷工程施工及验收规范》要求进行试漏和抽真空, 确保安装质量符合设计要求。

4.3 冻结系统安装与调试

4.4 积极冻结阶段在冻结试运转过程中, 定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况, 必要时调整冻结系统运行参数。

冻结系统运转正常后进入积极冻结。

4.5 维护冻结阶段在积极冻结过程中, 要根据实测温度数据判

断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度, 测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖, 确认冻土帷幕内土层无流动水后 (饱和水除外) 再进行正式开挖。

4.6 工程监测

4.6.1 工程监测的目的是根据量测结果, 掌握地层及隧道的变形量及变形规律, 以指导施工。

4.6.2 工程监测的内容为:地表沉降监测, 隧道变形监视, 通道收敛变形监测, 冻土压力监测。

4.6.3 冻结孔施工监测内容为:冻结管钻进深度;冻结管偏斜率;冻结耐压度;供液管铺设长度。

4.6.4 冻结系统监测

4.6.5 冻结帷幕监测内容为:冻结壁温度场;冻结壁与隧道胶结;开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移;开挖后冻结壁表面温度。

5 机具设备

螺杆冷冻机组盐水泵冷却水泵钻机电焊机抽氟机经纬仪测温仪精密水准仪打压机冻结器打压试漏收敛仪冻土帷幕收敛钢卷尺

6 安全保护

6.1 采用通讯系统和视频系统有效的监控施工现场, 对施工中

发现的问题及时汇报处理, 杜绝一切不安全的施工现象和违章的操作, 把事故制止在萌芽状态。旁通道设安全防水门, 一备发现险情关闭防水门, 保护隧道之用。

6.2 采取必要的措施, 防止打冻结孔时水土流失;

在钻孔施工期间加强沉降的监测, 发现跑泥漏沙水土流失严重引起的沉降, 影响到建筑物和地下管线, 应立即停止施工, 立即注浆, 防止沉降影响周围建筑物和地下管线, 到没有沉降为止, 待地层较稳定后再施工钻孔。

6.3 加大盐水在冻结管内的流量, 采用串并联循环方式, 加快冻结管的热交换。

摘要：介绍了冻结发法施工的原理, 使用的范围, 及其工艺原理流程等。

关键词：冻结法,艺流程,冻结施工,工程监测

参考文献

[1]马芹永.人工冻结法的理论与施工技术.人民交通出版社.114-06492-0.