第十六篇 冻结法施工 1
第一章 冻结法施工概况 1
目录 1
第一节 冻结法施工的实质及其应用 2
一、冻结法施工的实质 2
二、冻结法凿井的施工程序 2
三、冻结法的适用条件及应用范围 2
第二节 冻结法凿井的现状 2
一、打钻测斜技术 4
二、制冷冻结技术 5
三、井筒掘砌 7
四、冻结施工过程的检测技术 9
五、冻结基础理论研究 9
一、冻结施工矿区的地质特征 10
二、冻结施工对地质资料的要求 10
第二章 工程地质条件及其与冻结的关系 10
第一节 冻结施工对地质资料的要求 10
第二节 土中水与冻结的关系 11
一、土的热物理性质指标 11
二、对冻结施工影响较大的不稳定地层 11
三、土中水的分类及水理性质 12
四、土中含湿量 13
五、土中水对冻结的影响 15
六、地下水动态对冻结的影响 19
第三节 冻土物理力学性质 22
一、冻土的基本特性 22
二、冻土的物理力学性质 27
第一节 冷冻设备及附件 33
一、冷冻设备 33
第三章 冻结施工常用设备 33
二、氨制冷辅助设备及附件 39
三、氨阀门 65
四、冷冻站自控元件 67
五、盐水泵 69
六、深井泵 73
第二节 打钻设备、器材和工具 74
一、钻机 74
二、钻塔 75
三、泥浆泵 76
四、柴油机 76
五、钻具 77
六、其它器具 88
第一节 冻结法施工组织设计编写内容 93
第二节 冻结方案设计编写大纲 93
第四章 冻结法施工组织设计的编制 93
第三节 打钻工程施工组织设计的编写大纲 94
第四节 冻结施工组织设计编写大纲 95
第五节 冻结段掘砌施工组织设计的编写大纲 98
第五章 冻结施工方案 100
第一节 冻结深度与冻结施工方案分类 100
一、冻结深度 100
二、冻结施工方案分类 101
第二节 立井冻结施工方案 101
一、一次冻结全深 101
二、差异冻结 104
三、局部冻结 107
四、分期冻结 111
第三节 斜井冻结方案 114
一、斜井冻结型式 114
三、国内部分斜井直孔冻结的主要技术指标 117
二、斜井常用的冻结方案对比 117
四、卜弋桥斜井直孔冻结施工实例 118
第四节 风道口冻结施工方案 119
第六章 冻结技术设计 121
第一节 冻结壁设计及钻孔布置 121
一、冻结壁平均温度的确定 121
二、冻结壁厚度计算 123
三、钻孔布置 127
四、冻结壁及钻孔布置的设计实例 129
第二节 氨制冷系统设计 131
一、氨循环系统 131
二、冻结管的散热能力和冷冻站的需冷量 131
三、制冷剂与冷冻机 132
四、单级与串联双级压缩制冷的应用 149
五、单级压缩制冷计算 150
六、串联双级压缩制冷计算 158
七、氨系统附属器材的选用和计算 162
八、制冷系统计算实例 167
第三节 盐水系统的设计 172
一、盐水循环系统 172
二、盐水管路 172
三、冷媒剂 174
四、盐水泵 183
五、盐水管路和盐水泵计算实例 184
第四节 冷却水系统设计 185
一、冷却水 185
二、水源井 188
三、冷却水计算实例 189
第五节 低温管路和设备的隔热 189
一、冷量损失的估算 189
二、隔热材料 190
三、隔热工程的热工计算 193
第六节 冻结壁形成和自然解冻 197
一、冻结壁的形成 197
二、冻结壁自然解冻 202
第七章 打钻工程 203
第一节 施工准备及临时建筑 203
一、准备工作内容 203
二、打钻临时建筑物面积 203
第二节 钻场施工 204
一、钻场结构和布置 204
二、钻场基础施工 205
第三节 泥浆 207
一、泥浆站 207
二、泥浆配制 208
第四节 打钻设备安装 211
一、打钻常用设备和安装顺序 211
三、打钻过程中泥浆的净化与调配 211
四、泥浆检验器具 211
二、滑动底盘 212
三、钻机布局和整体移动 213
四、四角钻塔的改制和安装 214
五、泥浆泵的安装 215
六、泥浆管路的安装 216
七、打钻设备安装质量要求 216
第五节 钻孔施工 217
一、钻孔的质量和施工方法 217
二、钻具选择及管材配套 217
三、钻进技术参数 218
四、加重管 219
六、稳压匀速给进 221
五、扶正器 221
七、开孔钻进 224
八、正常钻进 225
九、防偏和纠斜 225
十、钻孔漏水的预防和处理 227
十一、钻孔常见事故处理 227
第六节 冻结管安装、验收 228
一、冻结管结构及要求 228
二、冻结管的下放与试漏 229
三、冻结孔的验收及漏孔处理 230
第七节 冻结孔的测斜 230
一、冻结孔测斜工作要求 230
二、经纬仪灯光测斜法 231
三、陀螺仪测斜法（JDT-2型） 235
四、测量结果图的绘制 239
第八节 水源井施工 242
一、水源井的特点和结构 242
二、井管和过滤器 243
三、压风洗井 247
第八章 冷冻站的安装、运转与维护 249
第一节 冷冻站安装前的准备工作 249
一、冷冻设备的安装程序 249
二、冷冻站的位置及房屋建筑要求 250
三、冷冻站工程项目及施工程序 250
四、设备基础、循环水池、盐水干管沟槽及环形沟槽施工 250
第二节 制冷系统安装 254
一、氨系统安装 254
二、盐水系统安装 260
三、冷却水系统的安装 263
四、低温管路和设备的隔热工作 263
五、灌盐水及充氨 264
一、供电的特点及要求 265
第三节 冷冻站供配电 265
二、供电系统 266
三、变（配）电室的位置及平面布置 269
四、用需要系数法计算变（配）电室的负荷 270
五、变（配）电设备的选择 273
六、冻结站电动机的起动及控制 276
第四节 冷冻站的运转、维护及检测 287
一、冷冻站制冷设备的运转 287
二、制冷设备的使用维护 290
三、氨压缩机不正常现象和常见故障的原因及消除方法 294
四、压缩机检修的时间及内容 301
五、冷冻站的安全注意事项 301
六、冻结过程中易发生的问题及处理方法 302
一、冻结过程的检测 303
第五节 冻结过程的检测与冷量控制 303
二、冻结期的划分及冷量控制 304
第六节 制冷设备的自动控制 304
一、氨压缩机和电动机的安全保护自动控制 304
二、氨压缩机的附属设备自动控制 304
三、压缩机的自动卸载 305
四、自动化系统常见故障、原因及排除方法 308
第九章 冻结段掘进 310
第一节 开挖时间的确定及开挖前的准备工作 310
一、井筒试挖和正式开挖的条件及时间估算 310
二、井筒开挖前的准备工作 312
第二节 冻结段掘进的特点和施工方法 313
一、冻结段掘进的特点及要求 313
二、冻结段的掘进方法 313
一、掘进段高的确定 317
第三节 掘进工作应注意的几个问题 317
二、压风管路和风动工具的防冻措施 319
三、掘进中遇见的问题及预防处理措施 320
第十章 冻结井筒砌壁 323
第一节 井壁结构 323
一、冻结井筒筑壁的特点及要求 323
二、井壁结构型式及适用条件 323
第二节 混凝土的基本特性和配制 327
一、混凝土的标号要求 327
二、混凝土拌合料技术要求 328
三、混凝土配合比和水灰比 328
四、冻结井筒井壁混凝土特征 329
第三节 单层及外层井壁施工 335
一、砌块井壁施工 335
二、混凝土井壁施工 337
一、滑模套壁 346
第四节 内层井壁施工 346
二、防水夹层施工 376
三、金属活动模板筑壁 377
第五节 井壁质量分析及防治 378
一、井壁漏水 378
二、井壁压坏 379
第十一章 冻结段快速施工 380
第一节 冻结井筒快速施工现状 380
第二节 冻结段快速施工的主要措施 381
一、处理好冻结与掘砌的关系 381
二、提高冻土破装机械化水平和提升能力 386
三、采用筑壁新工艺，实现多工序平行作业 386
四、加强施工技术管理，实行正规循环作业 387
一、常用温度计的性能及适用条件 389
第二节 冷冻系统、冻结壁和井壁温度的测量 389
第一节 检测工作的目的、内容及手段 389
第十二章 冻结法凿井的检测工作 389
二、热电耦测温 390
三、热电阻测温 397
四、温度集中检测 398
第三节 冻结制冷三大循环系统的流量检测 400
一、液氨、盐水、水检测常用的流量计 400
二、BLD型电磁流量计 400
三、LW型涡轮流量计 402
四、孔板流量计 403
五、常用叶轮式流量计的技术特征及工作条件 405
第四节 井壁内外力的测量 405
一、冻结压力和永久地压的测量 405
二、钢筋应力的测量 407
三、混凝土应变和应力的测量 408
一、冻结壁位移的测量方法、步骤及优缺点 410
第五节 冻结壁和井壁的其他检测方法 410
二、用超声波测量冻结壁的厚度 411
三、混凝土井壁的无破损检测 412
第十三章 收尾工作 413
第一节 回收液氨和盐水 413
一、液氨回收的方法及注意事项 413
二、盐水回收的方法、贮运及注意事项 414
第二节 冷冻设备和管路的拆除 414
一、拆除步骤 414
二、拆除注意事项 414
第三节 拔管和充填 415
一、拔管 415
二、冻结孔充填 419
三、冻结井地表沉降 420