盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工盾構(gòu)教研室李昭暉63課件講解

盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工——凍結(jié)法概述盾構(gòu)教研室主講：李昭暉THESHIELD＆TBMCONSTRUCTIONTECHINQUE地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology1凍結(jié)法概念2凍結(jié)法的應(yīng)用3凍結(jié)法分類目錄4凍結(jié)系統(tǒng)種類5適用條件及特點(diǎn)6凍結(jié)法施工技術(shù)7

凍土特性凍結(jié)法groundfreezingmethod

在施工地下構(gòu)筑物之前，用人工凍結(jié)的方法，對(duì)構(gòu)筑物周圍含水地層進(jìn)行凍結(jié)，形成具有臨時(shí)承載和隔水作用并滿足工程施工安全需要的凍結(jié)壁，然后在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行構(gòu)筑物掘砌作業(yè)的一種施工方法。地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology地層凍結(jié)原理簡(jiǎn)圖凍結(jié)法概念一地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology

人工地層凍結(jié)技術(shù)最早于1862年在英國(guó)應(yīng)用，此后德國(guó)、比利時(shí)、美國(guó)、法國(guó)、奧地利、荷蘭、前蘇聯(lián)、瑞典和日本等相繼應(yīng)用了凍結(jié)法。凍結(jié)法最初應(yīng)用最多的領(lǐng)域是礦山工程，但在其他工程領(lǐng)域起步也較早。1886年瑞典在一個(gè)長(zhǎng)24ｍ的人行隧道施工中成功應(yīng)用。此后作為一項(xiàng)成熟技術(shù)國(guó)外已廣泛應(yīng)用于地鐵建設(shè)中。凍結(jié)法的應(yīng)用二地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology應(yīng)用區(qū)域：90年代起上海等地（建地鐵的城市）應(yīng)用廣泛軟土地基：長(zhǎng)三角地區(qū)上海、蘇州、無錫、杭州、寧波，天津，武漢；富水砂層：哈爾濱、沈陽、北京、鄭州、南昌、廣州、佛山，深圳等；軌道交通中應(yīng)用:

地鐵隧道、聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工；公路隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工盾構(gòu)進(jìn)出洞凍結(jié)法地基加固軌道交通立體交叉穿越段凍結(jié)工程施工車站出入口（淺覆土通道、換乘通道）區(qū)間隧道修復(fù)凍結(jié)工程基坑帷幕凍結(jié)國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)中的凍結(jié)法地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology凍結(jié)法分類三常溫凍結(jié)（-35~-25℃）低溫凍結(jié)（-180~-70℃）凍結(jié)法鹽水循環(huán)氨制冷凍結(jié)液氮凍結(jié)軌道交通常用凍結(jié)技術(shù)地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology鹽水循環(huán)------鹽水吸收地層熱量，在鹽水箱內(nèi)將熱量傳遞給蒸發(fā)器中的液氨；液氨在蒸發(fā)器中氣化吸收周圍鹽水的熱量；氨循環(huán)------液氨變?yōu)轱柡驼魵獍保俦话眽嚎s機(jī)壓縮成過熱蒸氣進(jìn)入冷凝器冷卻，高壓液氨從冷凝器經(jīng)貯氨器，經(jīng)節(jié)流閥流入蒸發(fā)器.冷卻水循環(huán)--------冷卻水在冷卻水泵，冷凝器和管路中的循環(huán)叫冷卻水循環(huán)。將地?zé)岷蛪嚎s機(jī)產(chǎn)生的熱量傳遞給大氣。凍結(jié)系統(tǒng)種類四4.1氨（氟利昂）－鹽水凍結(jié)系統(tǒng)（BrineSystem）地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology凍結(jié)系統(tǒng)種類四4.1氨（氟利昂）－鹽水凍結(jié)系統(tǒng)（BrineSystem）地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology液氮凍結(jié)是一種低溫地層人工凍結(jié)技術(shù),液氮在凍結(jié)管內(nèi)直接汽化,利用液氮汽化吸收地層中的熱量，實(shí)現(xiàn)土層的快速凍結(jié),屬于物態(tài)變化的制冷范疇。近年來，液氮凍結(jié)技術(shù)在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中也開始得到了應(yīng)用。液氮制冷使土體凍結(jié)發(fā)展速度是普通鹽水制冷使土體凍結(jié)速度的5-10倍。凍結(jié)系統(tǒng)種類四4.2液化氣體系統(tǒng)（液氮）地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology凍結(jié)系統(tǒng)種類四4.2液化氣體系統(tǒng)（液氮）地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)Undergroundandtunnelengineeringtechnology

①含水量大于10%的土層、巖層；②鹽水凍結(jié)地下水流速≤5m/晝夜，超低溫凍結(jié)地下水流速≤40m/晝夜；③地下水含鹽量實(shí)驗(yàn)結(jié)冰點(diǎn)滿足凍結(jié)要求。適用條件及特點(diǎn)五5.1適用范圍適用條件及特點(diǎn)五5.2特點(diǎn)

特點(diǎn)加固效果好，封水效果明顯抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)特性有明顯的提高適應(yīng)性廣（適用軟土、含水不穩(wěn)定層、流砂、高水壓及高地壓、埋深大等地層）“綠色”施工方法凍結(jié)加固土體均勻，整體性好節(jié)約勞動(dòng)力（每班只需要6~8名操作人員）占用施工場(chǎng)地?。▋H需地面提供冷卻塔和冷凍機(jī)組占用地）

斜孔凍結(jié)：根據(jù)凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)及聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu)，凍結(jié)孔一般按上仰、近水平、下俯三種角度布置在聯(lián)絡(luò)通道和泵站的周圍。單圓隧道聯(lián)絡(luò)通道（有泵房）結(jié)構(gòu)斜孔凍結(jié)凍結(jié)法施工技術(shù)六

豎直凍結(jié)：當(dāng)盾構(gòu)進(jìn)出洞洞口加固區(qū)范圍內(nèi)無任何管線、箱涵及建筑物等時(shí)可采用垂直凍結(jié)法進(jìn)行洞口加固；上海9#世紀(jì)大道盾構(gòu)接收井垂直局部?jī)鼋Y(jié)加水平凍結(jié)加固凍結(jié)法施工技術(shù)六上海11#江蘇路站盾構(gòu)接始發(fā)垂直局部?jī)鼋Y(jié)加固剖面圖凍結(jié)法施工技術(shù)六

局部?jī)鼋Y(jié)：為減少凍結(jié)需凍量和控制土體凍脹、融沉，垂直凍結(jié)加固盾構(gòu)進(jìn)出洞土體時(shí)，設(shè)計(jì)采用局部?jī)鼋Y(jié)方式施工。局部?jī)鼋Y(jié)管加工工藝局部?jī)鼋Y(jié)加固區(qū)盾構(gòu)穿越區(qū)凍結(jié)法施工技術(shù)六

水平凍結(jié)：當(dāng)盾構(gòu)進(jìn)出洞洞口加固區(qū)范圍內(nèi)有管線、箱涵及建筑物等時(shí)可采用水平凍結(jié)法進(jìn)行洞口加固；凍結(jié)法施工技術(shù)六上海10#線虹橋路站盾構(gòu)端頭井接收凍結(jié)圖凍結(jié)法施工技術(shù)六

首次采用水平凍結(jié)法施工的地鐵盾構(gòu)進(jìn)洞工程-----上海地鐵二號(hào)線西延伸線古北路站～中山公園站盾構(gòu)進(jìn)洞工程。工程地面為交通繁忙的長(zhǎng)寧路、凱旋路交叉口，距盾構(gòu)進(jìn)洞口頂部1.4m處有一緊靠工作井槽壁，尺寸為4.22m（寬）×2.7m（高）的污水箱涵，施工難度非常大，采用水平凍結(jié)法施工獲得圓滿成功。凍結(jié)法施工技術(shù)六凍土特性1234凍土是一種彈塑性體，具有在外荷載作用下強(qiáng)度降低的特性。又稱強(qiáng)度松弛。流變特性凍土的抗壓強(qiáng)度較高，隨溫度降低呈近線性增長(zhǎng)。凍土的抗拉強(qiáng)度較低，一般是抗壓強(qiáng)度的13～1/2。抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低凍土的彈性模量一般在