[发明专利]一种土体冻结的施工方法在审
申请号: | 201510759781.7 | 申请日: | 2015-11-10 |
公开(公告)号: | CN105421334A | 公开(公告)日: | 2016-03-23 |
发明(设计)人: | 金福强;詹惠粟;蒋一德 | 申请(专利权)人: | 上海市机械施工集团有限公司 |
主分类号: | E02D3/115 | 分类号: | E02D3/115 |
代理公司: | 上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237 | 代理人: | 智云 |
地址: | 200072 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 冻结 施工 方法 | ||
技术领域
本发明属于土体冻结技术领域,尤其是一种土体冻结的施工方法。
背景技术
在对土体进行冻结时,盐水冻结和液氮冻结施工是目前运用比较多的两种工艺。
盐水作为一种良好的冻结媒介,一般积极冻结期盐水温度为-28~30℃,而且盐水冻结施工因为造价低廉、设备简单、容易操作的特点,非常普遍的运用到冻结加固的施工中。但是盐水冻结存在冻结时间较长的缺点非常明显,一般需要40~50天的冻结周期。
液氮是一种理想的制冷介质。常压下其沸点是-195.8℃,蒸发潜热为250kJ/m3。液氮冻结工艺可称为“快速冻结工艺”,因为使用液氮只需很短的时间即可冻结土体,可以达到常规盐水循环冻结速度的10倍。液氮冻结无需在工地安装冷冻站而只需把冻结管插入地层。20世纪60年代开始在美、英、日、法、俄、意等国家在土层加固工程中应用,在城市交通繁忙地区的地下工程和处理紧急工程事故等发挥加固和稳定地层作用。但是,液氮的制造和降温等耗能较高,存储和运输条件非常苛刻,成本较高,因此,采用液氮进行冻结施工的应用范围不广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土体冻结的施工方法,以解决现有技术中冻结时间较长、成本较高的问题。
为了达到上述目的,本发明提供了一种土体冻结的施工方法,包括:
步骤一:对土体进行盐水冻结施工操作;
步骤二:探测所述土体的温度,当所述土体的温度为零度以下时,对所述土体进行液氮冻结施工操作,直至将所述土体的温度降低至设定的冻结温度时为止。
进一步地,在步骤一中,在土体中钻孔并安装冻结器,利用零度以下的盐水循环降低地层温度。
进一步地,在所述土体中钻铺垂直孔或水平孔,然后将冻结器安装在钻铺的孔中。
进一步地,在步骤二中,将液氮通过管路输至冻结管底部,然后汽化所述液氮,以实现对所述土体的冻结。
本发明提供了一种土体冻结的施工方法,最大化的利用盐水冻结造价低廉的以及前期盐水冻结降温速度快、效率高的特点,结合液氮快速冻结的特点,使加固体迅速达到既定要求的温度,满足土体加固的要求。能有效提高冻结施工的效率,降低施工成本,且适用于各种复杂的地质条件的冻结施工,特别是受周边江河、季节性降水、周边降水施工等影响地下水位出现较大的变化的地质条件中。
附图说明
图1为本发明实施例提供的土体冻结的施工流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
发明人经大量试验发现,单单使用盐水冻结一般需40~60天才能冻结到设定的冻结温度。其中,盐水冻结高效冻结期一般为15~20天,该期间冻结帷幕温度下降较快,冻结土体温度降低较快,一般很容易达到0~-2℃,此时的平均降温速率为1.5~2℃/d(摄氏度/天)。待冻结帷幕达到零下以后,若仍然采用盐水冻结的加固方式,因冻结帷幕与外界温差较大,冻结后台温度损失严重等,导致该阶段冻结帷幕温度下降非常缓慢,因此需要继续冻结约20~40天后,方能达到设计要求的冻结温度,此阶段的平均降温速度为0.3~0.5℃/d,冻结降温速度进入缓慢期,冻结功效仅为前期的1/3,冻结效率大大降低。
基于此,如图1所示,本发明实施例提供了一种土体冻结的施工方法,包括:
步骤一:对土体进行盐水冻结施工操作;
步骤二:探测所述土体的温度,当所述土体的温度为零度以下时,对所述土体进行液氮冻结施工操作,直至将所述土体的温度降低至设定的冻结温度时为止。
因此,根据盐水+液氮冻相结结合的工作原理,本发明避免了仅仅采用盐水冻结过程中需要经历的冻结缓慢期,突出了两种加固方式的优点,弱化了两种加固方式的缺点,本发明理论上可以减少施工周期20~40天,因此提高了施工效率。
在步骤一中,在土体中钻孔并安装冻结器,利用零度以下的低温(大约零下30度的盐水)盐水循环降低地层温度。在本实施例中,在所述土体中钻铺垂直孔或水平孔,然后将冻结器安装在钻铺的孔中。
在步骤二中,将液氮通过管路输至冻结管底部,然后汽化所述液氮,以实现对所述土体的冻结。
如表1所示,在地铁施工工程中,表1为采用三种施工方法对某地铁工程盾构接受端冻结加固的实施情况,该工程中,设计冻结温度-10℃,冻结壁厚度2.4米。
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