液氮凍結(jié)方案

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 工程工況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 鉆孔施工2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 凍結(jié)管的布置2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 液氮孔

2、施工2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 凍結(jié)施工2制冷設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 凍結(jié)時(shí)間估算3凍結(jié)監(jiān)測(cè)3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 安全及技術(shù)要點(diǎn)4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 鉆孔施工4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 液氮凍結(jié)施工4后續(xù)開(kāi)挖對(duì)接施工安全技術(shù)要點(diǎn)5 HYPERLINK l bookmark28 o

3、 Current Document 7主要材料清單5附圖16附圖27附圖37附圖48附圖5 工程工況鐵北1標(biāo)這邊頂管穿越河道W39-40井，因河道處不便做地勘未提供地勘報(bào)告，河床下頂管全部是巖層，采用人工頂管?，F(xiàn)在已經(jīng)頂過(guò)河床，遇到流砂，采用了對(duì)頂，現(xiàn)在兩頭管子之間有2米遠(yuǎn)，水流太大，目前已經(jīng)跟河水通了。施工方案采用液氮凍結(jié)加固頂管管片周邊的的土體,起到臨時(shí)止水作用,臨時(shí)凍結(jié)加固的保護(hù)下,進(jìn)行管內(nèi)清理和對(duì)接工作。液氮凍結(jié)加固原理詳見(jiàn)附圖1。液氮由空氣分離廠用液氮槽車(chē)運(yùn)到工地，液氮從槽車(chē)經(jīng)絕熱管路和截止閥灌入凍結(jié)管內(nèi)汽化，吸收周?chē)翆拥臒崃?，氮?dú)鈴呐艢饪谂懦?，最后釋放到空氣中?1凍結(jié)加固范圍根

4、據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，直徑1.5m頂管處沿軸線方向加固2m，徑向3m。直徑1.2m頂管處沿軸線方向加固1m，徑向3m。兩頂管頭部中間區(qū)全部加固，平面尺寸為長(zhǎng)2.2m，寬3m。凍結(jié)加固范圍如附圖2所示。深度方向從地表向下直到頂管上部管壁和不透水巖石層上緣。22主要施工步驟第一，首先進(jìn)行場(chǎng)地平整、凍結(jié)管的加工等準(zhǔn)備工作第二，凍結(jié)管打孔施工第三，安裝和焊接供液管第四，分配器安裝和管路保溫施工第五，液氮積極凍結(jié)，使凍結(jié)帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和設(shè)計(jì)平均溫度第六，液氮停止凍結(jié)后清理管內(nèi)泥水和對(duì)接工作（測(cè)溫工作同步進(jìn)行）第七，拔除凍結(jié)管，恢復(fù)場(chǎng)地施工工期預(yù)計(jì)工期為17天，具體如下表1所示：表1計(jì)劃工期序號(hào)工序名稱(chēng)工作

5、天數(shù)（天）1場(chǎng)地平整、凍結(jié)管的加工22凍結(jié)管打孔施工23安裝和焊接供液管24分配器安裝和保溫施工15液氮循環(huán)凍結(jié)56清理管內(nèi)泥水和對(duì)接工作37拔除凍結(jié)管，恢復(fù)場(chǎng)地2總工期17鉆孔施工4.1凍結(jié)管的布置凍結(jié)孔梅花形布置，孔間距0.6m0.8m。四周橫向布置2排，豎向布置2排，中間布置5排，其中靠近河水側(cè)管片上加強(qiáng)布置2排，另一側(cè)管片加強(qiáng)布置1排。冷凍孔布置如附圖3所示，共計(jì)47個(gè)。同時(shí)設(shè)置3個(gè)測(cè)溫孔，T1、T2、T3。4.2液氮孔施工（1）液氮管、測(cè)溫管和供液管規(guī)格：液氮管選用申108x5-6mm無(wú)縫鋼管；供液管采用申32x3.5mm無(wú)縫鋼管；測(cè)溫管采用申108x5-6mm無(wú)縫鋼管。（2）打鉆設(shè)

6、備選型：因凍結(jié)管比較淺，打鉆選用挖機(jī)夯入。凍結(jié)施工5.1制冷設(shè)計(jì)液氮冷凍根據(jù)其效率10cm/天的冷凍體擴(kuò)散速率，令凍運(yùn)行5天后，令凍體可完全形成。液氮凍結(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為溫度控制，液氮儲(chǔ)罐出口壓力控制在0.3Mpa0.5Mpa為宜，凍結(jié)管出口溫度控制在-50C-70工，壓力調(diào)節(jié)可使用液氮車(chē)上的調(diào)節(jié)閥，溫度調(diào)節(jié)使用分配器中每組去路調(diào)節(jié)閥。將凍結(jié)管每6個(gè)孔串接成一組（附圖4）。管路用不銹鋼軟管連接，并用低溫液氮閥門(mén)控制，所有暴露凍結(jié)管路用保溫泡沫板或棉胎保溫。用容積不小于20方的槽車(chē)，作為凍結(jié)期間液氮的儲(chǔ)備，以防液氮供應(yīng)出現(xiàn)中斷。液氮需要量：凍土體積為：長(zhǎng)x寬x深二5.2x3.2x5=83m3。每天每

7、立方米凍土約需液氮200Kg，考慮25%損耗，為250Kg，則需液氮量83x250=20750Kg（20.7噸）。維護(hù)凍結(jié)視清理和對(duì)接施工時(shí)間而定，每方每天約125Kg,每天維護(hù)凍結(jié)需液氮量83x125=10375Kg（10.4噸）。液氮總需求量暫定：20.7*5+10.4*3=135噸。5.2凍結(jié)時(shí)間估算根據(jù)液氮在凍結(jié)管中單位時(shí)間的蒸發(fā)量不同，凍土的發(fā)展速度約在15cm/h，根據(jù)南京地鐵張府圓盾構(gòu)出洞和佳木斯盾構(gòu)出洞經(jīng)驗(yàn)，取凍土的發(fā)展速度為15cm/T。凍結(jié)孔孔間距為800mm，加上孔的一定偏斜，取最大孔間距為：L=800+80=880mm距此推算凍土交圈時(shí)間為:T=880/2/150=2.

8、9天，取3天。凍土達(dá)到設(shè)計(jì)厚度5天。5.3凍結(jié)監(jiān)測(cè)5.3.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容液氮出口壓力凍結(jié)土體的體溫液氮排氣口溫度5.3.2監(jiān)測(cè)方法液氮出口壓力通過(guò)槽車(chē)上蒸發(fā)器調(diào)節(jié)，壓力由槽車(chē)上的壓力表直接顯示。液氮排氣口溫度和凍結(jié)土體的體溫采用銅-康銅熱電偶，不用補(bǔ)償導(dǎo)線，從測(cè)點(diǎn)到二次儀表全部采用銅康銅線。線徑0.5mm。測(cè)溫控內(nèi)測(cè)點(diǎn)的布置：垂直測(cè)溫孔在凍結(jié)區(qū)域按每2m一個(gè)測(cè)點(diǎn)，也可按需要適當(dāng)調(diào)整。三個(gè)測(cè)溫孔T1、T2、T3的深度及測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)附圖5安全及技術(shù)要點(diǎn)6.1鉆孔施工液氮孔的施工應(yīng)滿(mǎn)足施工組織設(shè)計(jì)要求；液氮孔的深度以到達(dá)管片頂部或下部風(fēng)化巖上表面為準(zhǔn)；(3)供液管應(yīng)下設(shè)到距離液氮孔底部15cm，保證凍結(jié)深

9、度和液氮流通暢通；液氮管焊縫要經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后才能進(jìn)行液氮管的下方；不銹鋼焊條要用專(zhuān)業(yè)的保溫筒進(jìn)行烘烤，使其干燥性，保證焊接的質(zhì)量。6.2液氮凍結(jié)施工.凍結(jié)系統(tǒng)管路首次充入液氮時(shí)，要使液氮以氣體形式進(jìn)入凍結(jié)系統(tǒng)管路，維持34小時(shí)的預(yù)冷時(shí)間，以避免各道焊縫因急冷造成脆裂滲漏，如果滲漏嚴(yán)重要及時(shí)停氮補(bǔ)焊處理，防止施工場(chǎng)地液氮濃度過(guò)高，造成人身傷害。.液氮凍結(jié)需要檢查各回路溫度，調(diào)節(jié)閥門(mén)使各回路溫度相近，保證各個(gè)液氮孔凍結(jié)發(fā)展速度均勻，厚度和強(qiáng)度均勻。但也要根據(jù)凍結(jié)需要進(jìn)行重點(diǎn)凍結(jié)。.液氮正常凍結(jié)后每天對(duì)測(cè)溫孔溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷凍結(jié)帷幕發(fā)展速度。.因液氮溫度極低，所以值班人員在調(diào)節(jié)液氮閥門(mén)時(shí)要帶保溫棉手套

10、，以免凍傷人手。.液氮車(chē)出口壓力控制由液氮車(chē)司機(jī)控制，液氮出口壓力保持在0.30.5MPa。.為保證液氮供液凍結(jié)的持續(xù)進(jìn)行，每次要提前通知下一車(chē)提前到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。.一旦液氮凍結(jié)開(kāi)始后，要避免出現(xiàn)液氮中斷及停凍現(xiàn)象產(chǎn)生(換車(chē)情況除外)。6.3后續(xù)開(kāi)挖對(duì)接施工安全技術(shù)要點(diǎn)(1).為保證開(kāi)挖時(shí)絕對(duì)不存在液氮傷人事故，我們的原則是：在人員進(jìn)入清理和開(kāi)挖時(shí)，液氮提前2小時(shí)停止凍結(jié)，使其管路中無(wú)液氮存在；(2).在人員進(jìn)入管道及開(kāi)挖過(guò)程中加強(qiáng)工作面的通風(fēng)，保證隧道內(nèi)空氣新鮮，且通風(fēng)不能中斷，要持續(xù)進(jìn)行，直至開(kāi)挖結(jié)束；.在開(kāi)挖時(shí)不能用水沖洗凍土，以防凍結(jié)壁升溫；.在液氮停凍開(kāi)挖過(guò)程中，加強(qiáng)地面測(cè)溫孔溫度的監(jiān)測(cè)；.在開(kāi)挖和對(duì)接過(guò)程中為保證隧道內(nèi)和地面上通訊的暢通，隧道內(nèi)和地面應(yīng)安排專(zhuān)人值班，并配備對(duì)講機(jī)；.在開(kāi)挖和對(duì)接過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)備置一些應(yīng)急沙袋，以防出現(xiàn)冒水和冒沙出現(xiàn)。當(dāng)冒水和冒沙較小時(shí)可用沙袋封堵，如水沙太大，則立即撤出所有施工人員，并同時(shí)通知地面值班人員，以保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全。7主要材料清單液氮凍結(jié)加固主要材料匯總序號(hào)材料名稱(chēng)規(guī)格單位數(shù)量備注1無(wú)縫鋼管申108x5m3302無(wú)縫鋼管申32x3.5m4403不銹鋼管甲12