凍結(jié)孔

介紹

凍結(jié)孔布置一般按等距離布置在與掘進(jìn)井筒（巷道）同心的圓周上，其圈徑由井筒斷面、凍結(jié)深度、鉆孔允許偏斜率和凍結(jié)壁厚度等因素確定。在深井凍結(jié)時(shí)，為縮短凍結(jié)時(shí)間或增強(qiáng)深部凍結(jié)壁強(qiáng)度，還會(huì)根據(jù)具體情況在主凍結(jié)孔布置圈以內(nèi)增加一圈輔助凍結(jié)孔。凍結(jié)鉆孔開孔間距直接影響凍結(jié)孔的數(shù)目，終孔間距則影響凍結(jié)壁的平均溫度和形成時(shí)間。終孔底間距取決于開孔間距和鉆孔偏斜率。后者的選取，主要是根據(jù)鉆機(jī)性能、凍結(jié)深度、地層壓力大小、地下水文情況、凍結(jié)時(shí)間、井斜測量及糾偏技術(shù)以及鉆進(jìn)技術(shù)等因素綜合考慮。在淺井凍結(jié)時(shí)，開孔間距一般取1.1-1.2m，鉆孔偏斜率不大于0.5%。在深井凍結(jié)時(shí)，開孔間距應(yīng)適當(dāng)加大，取1.2-1.4m，而鉆孔偏斜率應(yīng)嚴(yán)格控制在0.3%左右。凍結(jié)孔深度一般應(yīng)比第四系沉層厚度大，還必須根據(jù)具體情況選定。凍結(jié)孔鉆進(jìn)鉆孔工程是凍結(jié)法施工的鉆孔、冷凍、掘砌三大工程之一。它不僅工期長、造價(jià)高，而且其質(zhì)量直接影響凍結(jié)壁的質(zhì)量，甚至影響凍結(jié)法施工的成敗。所以凍結(jié)孔成孔質(zhì)量要求非常高，控制和檢測凍結(jié)孔質(zhì)量的測量儀器是專用的陀螺測斜儀和定向儀。首選專用的是JTL-40D凍結(jié)孔陀螺測斜儀。這款儀器是無方位漂移的（自主尋北）高精度陀螺測斜儀。方位和頂角測量精度很高，本身還帶糾偏指向功能，操作使用方便，可靠性極高。鉆機(jī)方面，我國主要采用旋混驅(qū)鉆機(jī)鉆孔，螺桿鉆具糾偏，鉆機(jī)安設(shè)在井口環(huán)形軌道上。為保證鉆孔垂直，國外常用渦輪鉆機(jī)鉆進(jìn)和迪納鉆具糾偏。在凍結(jié)孔鉆進(jìn)中必須隨時(shí)進(jìn)行測斜、糾偏，并采取防偏措施。一般每鉆一根鉆桿就要測量一次。鉆完一個(gè)凍結(jié)孔并達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，便可在該孔內(nèi)安裝凍結(jié)管，凍結(jié)管應(yīng)嚴(yán)密不漏，能適應(yīng)低溫條件下工作，能承受地層壓力和制冷工作液壓力，因此必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，不合格者需堵漏處理或重新安裝直到合格為止。凍結(jié)孔內(nèi)安裝有凍結(jié)供液管、回液管和管蓋，待全部鉆孔安裝完成后，便可安裝配、集液裝置，與冷凍站引出來的凍結(jié)媒介液（鹽水）干管聯(lián)通。2100433B

凍結(jié)間順流吹風(fēng)型

軸流風(fēng)機(jī)設(shè)于排管的一端或兩端，氣流有組織的平行流過排管，適用于小型擱架排管凍結(jié)間。

凍結(jié)間直角吹風(fēng)型

軸流風(fēng)機(jī)設(shè)于中間操作走到上方，冷風(fēng)沿?fù)躏L(fēng)板下吹，側(cè)面導(dǎo)風(fēng)板上開孔，氣流垂直吹過排管，回風(fēng)沿對面墻回到風(fēng)機(jī)，氣流組織合理，冷風(fēng)分布均勻，凍結(jié)速度快，結(jié)凍時(shí)間一致，保證食品質(zhì)量。適用于凍結(jié)能力較大的擱架排管凍結(jié)間。

凍結(jié)間混合吹風(fēng)型

軸流風(fēng)機(jī)設(shè)于中間操作走到上方，冷風(fēng)沿?fù)躏L(fēng)板與屋頂、墻壁的空間下吹，管架和被凍食品處于冷風(fēng)回風(fēng)區(qū)內(nèi)。這種設(shè)計(jì)安裝比較簡單方便，適用于冷間改造。

凍結(jié)壓力隨時(shí)間變化，且受施工方式的影響。其形成過程是，在形成凍結(jié)壁的過程中，地層處于原巖應(yīng)力狀態(tài)下凍結(jié)膨脹，產(chǎn)生附加應(yīng)力場，使總的地應(yīng)力升高，凍結(jié)壁內(nèi)部積聚較多能量，當(dāng)并筒開挖后，凍結(jié)壁的約束解除，應(yīng)力重新分布。其內(nèi)側(cè)產(chǎn)生塑性變形，井幫以不斷向并內(nèi)位移形式釋放能量，砌壁使凍結(jié)壁位移受阻，便產(chǎn)生對井壁的壓力，這是凍結(jié)壁變形引起的變形壓力，它構(gòu)成前期的凍結(jié)壓力。在砌筑井壁后，尤其是采用混凝土井壁時(shí)，混凝土的水化熱使壁后凍土融化，此時(shí)凍結(jié)壓力下降；當(dāng)融土在凍結(jié)孔供冷下又重新回凍時(shí)產(chǎn)生凍脹力，同時(shí)由于混凝土析出的多余水分遷移到土層中，土體含水率增加，凍脹加劇，這些為回凍脹力，它使后期的凍結(jié)壓力回升以至達(dá)到最大值。當(dāng)冷凍站停止供冷后，凍結(jié)壁溫度上升井開始自然解凍，凍結(jié)壓力逐漸下降并向永久地壓過渡。可見，凍脹力、回凍脹力等僅是凍結(jié)壓力的一部分、但有時(shí)是很主要的部分。

凍結(jié)壓力是指豎井凍結(jié)法掘進(jìn)施工期間，凍結(jié)壁作用于井壁上的壓力。主要有并簡開掘后形成的二次應(yīng)力場、土中水結(jié)冰時(shí)體積膨脹和某些粘性土層吸濕后自身體積膨脹等成因。一般以前兩者為主，但枯性土層特別是膨脹性大的粘土層則三者兼有，且以后者為主。