液氮冻结方案

1、目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 工程工况1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 施工方案1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 施工工期2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 钻孔施工2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 冻结管的布置2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 液氮孔

2、施工2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 冻结施工2制冷设计2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 冻结时间估算3冻结监测3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 安全及技术要点4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 钻孔施工4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 液氮冻结施工4后续开挖对接施工安全技术要点5 HYPERLINK l bookmark28 o

3、 Current Document 7主要材料清单5附图16附图27附图37附图48附图5 工程工况铁北1标这边顶管穿越河道W39-40井，因河道处不便做地勘未提供地勘报告，河床下顶管全部是岩层，采用人工顶管。现在已经顶过河床，遇到流砂，采用了对顶，现在两头管子之间有2米远，水流太大，目前已经跟河水通了。施工方案采用液氮冻结加固顶管管片周边的的土体,起到临时止水作用,临时冻结加固的保护下,进行管内清理和对接工作。液氮冻结加固原理详见附图1。液氮由空气分离厂用液氮槽车运到工地，液氮从槽车经绝热管路和截止阀灌入冻结管内汽化，吸收周围土层的热量，氮气从排气口排出，最后释放到空气中。21冻结加固范围根

4、据现场的实际情况，直径1.5m顶管处沿轴线方向加固2m，径向3m。直径1.2m顶管处沿轴线方向加固1m，径向3m。两顶管头部中间区全部加固，平面尺寸为长2.2m，宽3m。冻结加固范围如附图2所示。深度方向从地表向下直到顶管上部管壁和不透水岩石层上缘。22主要施工步骤第一，首先进行场地平整、冻结管的加工等准备工作第二，冻结管打孔施工第三，安装和焊接供液管第四，分配器安装和管路保温施工第五，液氮积极冻结，使冻结帷幕达到设计厚度和设计平均温度第六，液氮停止冻结后清理管内泥水和对接工作（测温工作同步进行）第七，拔除冻结管，恢复场地施工工期预计工期为17天，具体如下表1所示：表1计划工期序号工序名称工作

5、天数（天）1场地平整、冻结管的加工22冻结管打孔施工23安装和焊接供液管24分配器安装和保温施工15液氮循环冻结56清理管内泥水和对接工作37拔除冻结管，恢复场地2总工期17钻孔施工4.1冻结管的布置冻结孔梅花形布置，孔间距0.6m0.8m。四周横向布置2排，竖向布置2排，中间布置5排，其中靠近河水侧管片上加强布置2排，另一侧管片加强布置1排。冷冻孔布置如附图3所示，共计47个。同时设置3个测温孔，T1、T2、T3。4.2液氮孔施工（1）液氮管、测温管和供液管规格：液氮管选用申108x5-6mm无缝钢管；供液管采用申32x3.5mm无缝钢管；测温管采用申108x5-6mm无缝钢管。（2）打钻设

6、备选型：因冻结管比较浅，打钻选用挖机夯入。冻结施工5.1制冷设计液氮冷冻根据其效率10cm/天的冷冻体扩散速率，令冻运行5天后，令冻体可完全形成。液氮冻结的关键环节为温度控制，液氮储罐出口压力控制在0.3Mpa0.5Mpa为宜，冻结管出口温度控制在-50C-70工，压力调节可使用液氮车上的调节阀，温度调节使用分配器中每组去路调节阀。将冻结管每6个孔串接成一组（附图4）。管路用不锈钢软管连接，并用低温液氮阀门控制，所有暴露冻结管路用保温泡沫板或棉胎保温。用容积不小于20方的槽车，作为冻结期间液氮的储备，以防液氮供应出现中断。液氮需要量：冻土体积为：长x宽x深二5.2x3.2x5=83m3。每天每

7、立方米冻土约需液氮200Kg，考虑25%损耗，为250Kg，则需液氮量83x250=20750Kg（20.7吨）。维护冻结视清理和对接施工时间而定，每方每天约125Kg,每天维护冻结需液氮量83x125=10375Kg（10.4吨）。液氮总需求量暂定：20.7*5+10.4*3=135吨。5.2冻结时间估算根据液氮在冻结管中单位时间的蒸发量不同，冻土的发展速度约在15cm/h，根据南京地铁张府圆盾构出洞和佳木斯盾构出洞经验，取冻土的发展速度为15cm/T。冻结孔孔间距为800mm，加上孔的一定偏斜，取最大孔间距为：L=800+80=880mm距此推算冻土交圈时间为:T=880/2/150=2.

8、9天，取3天。冻土达到设计厚度5天。5.3冻结监测5.3.1监测内容液氮出口压力冻结土体的体温液氮排气口温度5.3.2监测方法液氮出口压力通过槽车上蒸发器调节，压力由槽车上的压力表直接显示。液氮排气口温度和冻结土体的体温采用铜-康铜热电偶，不用补偿导线，从测点到二次仪表全部采用铜康铜线。线径0.5mm。测温控内测点的布置：垂直测温孔在冻结区域按每2m一个测点，也可按需要适当调整。三个测温孔T1、T2、T3的深度及测点布置见附图5安全及技术要点6.1钻孔施工液氮孔的施工应满足施工组织设计要求；液氮孔的深度以到达管片顶部或下部风化岩上表面为准；(3)供液管应下设到距离液氮孔底部15cm，保证冻结深

9、度和液氮流通畅通；液氮管焊缝要经过验收后才能进行液氮管的下方；不锈钢焊条要用专业的保温筒进行烘烤，使其干燥性，保证焊接的质量。6.2液氮冻结施工.冻结系统管路首次充入液氮时，要使液氮以气体形式进入冻结系统管路，维持34小时的预冷时间，以避免各道焊缝因急冷造成脆裂渗漏，如果渗漏严重要及时停氮补焊处理，防止施工场地液氮浓度过高，造成人身伤害。.液氮冻结需要检查各回路温度，调节阀门使各回路温度相近，保证各个液氮孔冻结发展速度均匀，厚度和强度均匀。但也要根据冻结需要进行重点冻结。.液氮正常冻结后每天对测温孔温度进行监测，判断冻结帷幕发展速度。.因液氮温度极低，所以值班人员在调节液氮阀门时要带保温棉手套

10、，以免冻伤人手。.液氮车出口压力控制由液氮车司机控制，液氮出口压力保持在0.30.5MPa。.为保证液氮供液冻结的持续进行，每次要提前通知下一车提前到达现场。.一旦液氮冻结开始后，要避免出现液氮中断及停冻现象产生(换车情况除外)。6.3后续开挖对接施工安全技术要点(1).为保证开挖时绝对不存在液氮伤人事故，我们的原则是：在人员进入清理和开挖时，液氮提前2小时停止冻结，使其管路中无液氮存在；(2).在人员进入管道及开挖过程中加强工作面的通风，保证隧道内空气新鲜，且通风不能中断，要持续进行，直至开挖结束；.在开挖时不能用水冲洗冻土，以防冻结壁升温；.在液氮停冻开挖过程中，加强地面测温孔温度的监测；.在开挖和对接过程中为保证隧道内和地面上通讯的畅通，隧道内和地面应安排专人值班，并配备对讲机；.在开挖和对接过程中，现场备置一些应急沙袋，以防出现冒水和冒沙出现。当冒水和冒沙较小时可用沙袋封堵，如水沙太大，则立即撤出所有施工人员，并同时通知地面值班人员，以保证现场施工人员的生命安全。7主要材料清单液氮冻结加固主要材料汇总序号材料名称规格单位数量备注1无缝钢管申108x5m3302无缝钢管申32x3.5m4403不锈钢管甲12