1、液氮冻结堵漏在某基坑工程中的应用摘要：基坑的开挖过程中，连续墙的接缝处漏水、流砂现象严重，已造成了周边地面的小幅下沉，注浆、旋喷处理效果也不是理想。最终采用液氮人工冻结法进行封水堵漏才阻止了水土流失，基坑达到了稳定。关键词：液氮；冻结；基坑工程；流砂 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 1 工程概况 某拟建工程由 1 幢 24 层的办公商务楼主楼及 2-3 层裙房、地下车库等辅助建筑组成。地下基坑开挖围护为地下连续墙结构。由于连续墙施工质量存在一些问题，在基坑的开挖过程中，发现在连续墙的接缝处有漏水、流砂现象，多达 20 多处，因水土流失过多，已造成了周边地面的小幅下沉。此前已对漏水砂
2、的接缝进行注浆、旋喷处理，但效果不是十分理想。鉴于工期紧张，现拟采取液氮人工冻结法进行封水堵漏。拟冻结加固区域为-11 m-18m 和-23m，实际需开挖至-14m。 2 冻结方案 由于只是局部发现漏水、流砂现象,为减少不必要的冻量消耗，采用局部冻结。由前期提供的资料，得知连续墙的接缝宽度最大的达 400mm，为确保冻结封水的万无一失，根据每条缝不同情况设计采用多个冻结孔冻结，冻结孔间距 300mm，每根冻结管长度为 18m 和 23m,局部冻结长度为-11m 到-18m 和-23m。冻结管选用 1085mm20#低碳钢无缝钢管，供液管选用 253mm20#低碳钢无缝钢管。考虑到连续墙结构施工
3、时混凝土有可能有局部向外突出现象，为方便钻孔，设置冻结孔离连续 300mm。冻结孔的布置如图所示。 图 1 冻结孔布置图 3 施工工艺流程 4 冻结管及测温孔施工 4.1 钻孔施工顺序 4.2 设备选型 因为工期较紧，选择 GXY2 型垂直钻机 2 台，以泥浆护壁钻进。 4.3 钻孔量 钻孔总长度 20218=720m 米。 4.4 钻孔质量控制 机械设备安装施工过程中要保证设备水平，冻结孔的孔位单位偏差不大于 10mm,将电筒放入冻结管内用经纬仪进行测斜； 钻孔偏斜率控制在 100mm 以内；以保证冷冻范围。 冻结孔深度不小于设计深度，为-10m-23m。 确保焊接质量，不得有漏水现象。 在
4、每条接缝处布一支测温孔，深度同冻结孔一样深，用仪表进行测温。每天观察冻土范围的冻结效果，如发现异常及时采取措施，适当延长冻结时间。 在施工前对施工人员进行安全、技术措施交底，确保施工人员按规范操作。 5 冻结施工 5.1 液氮需要量 每条缝的冻结体积为：2.21.2=2.64m3。 每立方米冻土约需液氮 1000Kg，考虑 25%损耗，为 1250 Kg，则每条缝的总需液氮量 125010=12500Kg。 维护冻结视开挖时间的长短而定，如果按 24 小时计算，每小时约 10 Kg,维护冻结需液氮量 24*10=240 Kg。 初步估计液氮消耗量，每条缝：12500+240=12740 Kg，
5、总共消耗量：1274020=254800 Kg。 5.2 冻结时间估算 液氮冻结由于温度极低，冻土的发展速度也较快，根据液氮在冻结管中单位时间的蒸发量不同，冻土的发展速度约在 15cm/h，根据以往工程的施工经验，取冻土的发展速度为 15cm/天。 冻结帷幕要达到完全封水效果冻土的发展半径为 260mm，考虑钻孔可能发生的偏斜，冻土的发展半径扩大为 360mm，距此推算冻结时间为: T=360 mm /150 mm =2.24 天 2.2424=54h 为确保效果，冻结时间可增加到 5 天，再通过测温孔的测温判断达到要求后(-50 oC-70 oC 左右)，方可挖土 。 5.3 冻结系统安装
6、冻结管每 23 个为一组串联，管路用不锈钢软管连接保证接头处不泄漏。管路用低温液氮阀门控制。 所有暴露冻结管路用保温泡沫板保温。 用容积不小于 20000 升的液氮容器，作为冻结期间液氮的缓冲和储备，以防液氮供应出现中断。 5.4 冻结温度控制 液氮冻结的关键环节为温度控制，液氮储罐出口的温度控制在-150-170，压力控制在 0.1Mpa0.15Mpa 为宜，冻结管出口温度控制在-50 70，压力控制在 0.05Mpa 0.1 Mpa 为宜，压力调节可使用液氮储罐上的散热板，温度调节使用每组回路中截止阀。 5.5 冻结监测 5.5.1 监测内容 随时监测液氮出口温度 随时监测液氮出口压力 保
7、证液氮流量(消耗量)满足要求 5.5.2 监测方法 液氮出口温度采用温度计实测，并保证随时监测； 温度的校对采用高精度数字半导体点温计； 液氮流量通过测量液氮储槽中的液位得到，每隔 46 小时测量 1 次液位，由液位计算得到地层消耗的液氮量和储槽中剩余的液氮量，为液氮的供应时间提供时间表，保证液氮连续、不间断的供应。 6 安全应急防范措施 操作人员开关阀门必须戴棉手套； 液氮出气管尽量向上靠近地面； 严格控制进气压力不超过 2kg/cm2； 若有人员下井作业，必须安排专人进行监护； 一旦液氮外漏，立即关闭供液阀门； 液氮管路处设置安全警示牌。 7 结论 采用液氮人工冻结法对基坑开挖过程中的漏水和流砂进行封水堵漏，取得了良好的效果，阻止了基坑周边地面的沉降，防止了基坑围护体系的破坏，降低了挖土过程的施工安全隐患。
