异形加强冻结管外壁保温对管幕冻结效果影响试验研究

新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强冻结管是否采取外表面保温措施展开研究,利用冻土帷幕厚度的变化对异形加强冻结管保温措施与不保温状态进行冻结效果对比分析。结果表明:异形加强冻结管保温不利于冻土帷幕的形成,随着冻结时间推移,冻土帷幕的发展会越来越慢;协同冻结模式下60 d后保温与不保温的冻土厚度之差约为冻结20 d的2倍。可以把空顶管作为“大冻结管”来考虑,利用异形加强冻结管对空顶管内部整体降温,更有利于顶管周围冻土帷幕的发展。

异形加强冻结管在管幕冻结法中的冻结效果及使用方法研究

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段的超前预支护体系采用管幕冻结法,该工法将3种功能不同的特殊冻结管内置在顶管内进行冻结封水。其中异形加强冻结管主要起到减少或是抵消由于开挖和施作衬砌引起的热扰动以抵御冻土弱化的作用。结合管幕冻结法大型物理模型试验,重点分析异形加强冻结管的冻结效果及其使用方法。结果表明:1)异形加强冻结管降温效果明显,能抵御开挖和施作衬砌带来的热扰动;2)提前开启异形加强冻结管,形成良好的冻土帷幕后开挖更安全。

里必矿冻结施工方案数值模拟优化研究

为解决大流速地下水作用下的单圈孔冻结壁交圈时间长或无法交圈的问题,对山西里必矿冻结方案设计参数进行优化;通过数值计算,对3种不同优化方案做了对比分析。计算结果表明:采用优化方案,冻结壁交圈时间明显缩短;对应相同的冻结时间,两侧冻结壁厚度均有明显增加。其中“注浆帷幕+加强冻结”方案效果最优。当地下水流速分别为6、7、8、9、10、11 m/d时,该优化方案的冻结壁交圈时间比原方案分别缩短了13、21、40、50、80、117 d。

大流速渗透地层立井冻结方案优化及影响因素分析

为了解决冻结壁在大流速地下水作用下交圈时间增加甚至无法交圈的工程问题,提出"注浆+加强冻结"的优化方案。基于自主构建的水热耦合数学模型,运用COMSOL数值计算软件对不同注浆区域布置角度(20°、30°、40°、50°、60°)、不同加强冻结管布置角度(5°、10°、15°、20°)的优化效果进行预测分析。研究成果可以指导大流速渗透地层富水矿井施工。

高流速地下水井筒冻结施工技术

古城矿井地处兖州市东郊水源开采基地，因地下水长期连续大量地开采，深度38～104m段冲积层最大地下水流速达到了40．08m／d。要在如此大的动态水流中顺利形成冻结壁有很大难度。为了保证井筒冻结段掘砌施工安全顺利，对高流速地下水段冲积层采取了增设1圈辅助冻结孔的加强冻结措施；同时采用减小冻结孔间距，-30℃低温盐水冻结，双供液系统，高流速盐水循环方式，冻结孔钻进施工中压浆等多种做法，使得主、副井筒冻结壁提前交圈封水，井筒提前开挖，缩短了制冷工期，节约了冻结费用，取得了明显的技术经济效益。