凍結(jié)法的發(fā)展和基本原理

1、凍結(jié)法的發(fā)展和基本原理摘要摘要：凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，把天然巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系，以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技術(shù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：凍結(jié)法，制冷，施工凍結(jié)法起源于天然凍結(jié)。由于人工制冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，產(chǎn)生了工程凍結(jié)。1862年英國南威爾士在建筑基礎(chǔ)施工中，首先使用了人工制冷加固土壤。1883年德國工程師波茨舒，在德國阿爾巴里得煤礦，用凍結(jié)法開鑿了深

2、度為103米的井筒，獲得了凍結(jié)法鑿井技術(shù)專利。之后，該項(xiàng)技術(shù)傳播到世界上許多國家。蘇聯(lián)從1928年開始使用凍結(jié)法，至今采用凍結(jié)法鑿井?dāng)?shù)目已經(jīng)超過400個(gè)，成為當(dāng)今世界采用凍結(jié)法鑿井規(guī)模最大的國家之一。凍結(jié)深度是凍結(jié)法鑿井施工技術(shù)高低的一個(gè)重要標(biāo)志。我國于1955年在開灤林西風(fēng)井開始使用凍結(jié)法鑿井，井筒凈直徑5米，凍結(jié)深度105米。此后，凍結(jié)法鑿井技術(shù)逐漸推廣到東北，華北，華東，中南地區(qū)。至1990年，凍結(jié)鑿井?dāng)?shù)目約300個(gè)，累計(jì)凍結(jié)井筒

3、深度50km，最大凍結(jié)深度435m。我國已經(jīng)是世界上用凍結(jié)法鑿井穿過表土層最厚的國家之一。自1992年起，凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于城市地鐵工程施工中。1凍結(jié)法鑿井原理立井凍結(jié)鑿井是利用傳統(tǒng)的氨循環(huán)制冷技術(shù)完成的。它是在井筒開挖之前，用人工制冷的方法，將井筒周圍含水地層凍結(jié)成一個(gè)2制冷系統(tǒng)壓縮制冷由三大循環(huán)構(gòu)成：氨循環(huán)，鹽水循環(huán)和冷卻水循環(huán)。2.1氨循環(huán)系統(tǒng)。氨循環(huán)在制冷過程中起主導(dǎo)作用，為了使地?zé)醾鬟f給冷卻水再釋放給大氣，必須將蒸發(fā)器中飽

4、和蒸汽氨成為高壓高溫的過熱蒸汽，使與冷卻水產(chǎn)生溫差，在冷凝器中將熱量傳遞給冷卻水，同時(shí)過熱蒸汽氨冷凝成液態(tài)氨，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變。液態(tài)氨經(jīng)節(jié)流閥降壓流入蒸發(fā)器中蒸發(fā)，再吸收其周圍鹽水中的熱量變成飽和蒸汽氨。如此，周而復(fù)始，構(gòu)成氨循環(huán)。氨循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備由蒸發(fā)器，氨壓縮機(jī)，冷凝器和節(jié)流閥構(gòu)成。2.2鹽水循環(huán)。鹽水循環(huán)在制冷過程中起著冷量傳遞作用。該循環(huán)系統(tǒng)由鹽水流動(dòng)的動(dòng)力。凍結(jié)器是低溫鹽水與地層進(jìn)行熱交換的換熱器，鹽水流速越快，換熱強(qiáng)度越大

5、。凍結(jié)器由凍結(jié)管，供液管和回液管組成。根據(jù)工程需要可采用正、反兩種鹽水循環(huán)系統(tǒng)，正常情況下用正循環(huán)供液。積極凍結(jié)期間，凍結(jié)器進(jìn)出口溫度差一般為3至7攝氏度，消極凍結(jié)期間，其進(jìn)出口溫度差為1至3攝氏度。蒸發(fā)器中氨的蒸發(fā)溫度與其周圍的鹽水溫度相差5至7攝氏度。凍結(jié)器表面的吸熱率即單位時(shí)間、單位面積的吸熱量為263至292W每平米。為了觀察鹽水在凍結(jié)管中是否漏失應(yīng)在去、回路鹽水干管和凍結(jié)器進(jìn)出口處安裝計(jì)量計(jì)。上述鹽水循環(huán)稱為閉路鹽水循環(huán)系統(tǒng)。