專用

人人文庫

中華人民共和國國家標準

礦山立井凍結法施工及質量驗收標準

Standardforconstructionandacceptanceof

coalmineshaftoffreezingmethod

GB/T51277-2018

主編部門中國煤炭建設協(xié)會

:

批準部門中華人民共和國住房和城專用鄉(xiāng)建設部

:

施行日期年月日

:201891

人人文庫

中國計劃出版社

2018北京

中華人民共和國國家標準

礦山立井凍結法施工及質量驗收專用標準

GB/T51277-2018

☆

中國計劃出版社出版發(fā)行

網(wǎng)址

:

地址北京市西城區(qū)木樨地北里甲號國宏大廈座層

:11C3

郵政編碼電話發(fā)行部

:100038:(010)63906433()

北京市科星印刷有限責任公司印刷

印張千字

850mm×1168mm1/323.588

年月第版年月第次印刷

201861201861

☆

統(tǒng)一書號

人人文庫:155182·0248

定價元

:21.00

版權所有侵權必究

侵權舉報電話

:(010)63906404

如有印裝質量問題請寄本社出版部調(diào)換

,

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部公告

第1818號

住房城鄉(xiāng)建設部關于發(fā)布國家標準

礦山立井凍結法施工及質量驗收標準的公告

《》

現(xiàn)批準礦山立井凍結法施工及質量驗收標準為國家標準

《專用》,

編號為自年月日起實施

GB/T51277—2018,201891。

本標準在住房城鄉(xiāng)建設部門戶網(wǎng)站

()

公開并由住房城鄉(xiāng)建設部標準定額研究所組織中國計劃出版社

,

出版發(fā)行

。

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部

2018年1月16日

人人文庫

前言

本標準是根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設部關于印發(fā)年工程建設

《<2015

標準規(guī)范制訂修訂計劃的通知建標號的要求由

、>》(〔2014〕189),

中煤特殊鑿井有限責任公司和淮北礦業(yè)集團工程建設有限責任

()

公司會同有關單位共同編制的

。

本標準在制訂過程中編制組進行了廣泛的調(diào)查研究認真總

,,

結了近年來經(jīng)實踐證明有效且成熟的科技成果和技術工藝并以

,

多種形式廣泛征求了全國有關方面專家和單位的意見在廣泛征

,

求意見的基礎上經(jīng)反復研究多次修改最后審查定稿

,,,專用。

本標準共分章和個附錄主要內(nèi)容包括總則術語基

1117,:、、

本規(guī)定凍結設計凍結鉆孔施工與驗收凍結器安裝與驗收制冷

、、、、

站安裝與運轉凍結壁檢測與判斷井筒掘進與支護凍結管孔

、、、()

處理綠色施工等

、。

本標準由住房城鄉(xiāng)建設部負責管理由中國煤炭建設協(xié)會負

,

責日常管理由中煤特殊鑿井有限責任公司負責具體技術內(nèi)容的

,

解釋在本標準執(zhí)行過程中如有意見或建議請將意見和有關資

。,,

料寄送中煤特殊鑿井有限責任公司地址安徽合肥徽州大道

(:110

號百鳴大廈六樓郵政編碼以便今后修訂時參考

,:230001),。

本標準主編單位參編單位主要起草人和主要審查人

、、:

主編人人文庫單位:中煤特殊鑿井有限責任公司

淮北礦業(yè)集團工程建設有限責任公司

()

參編單位:中煤第五建設有限公司

兗礦新陸建設發(fā)展有限公司

唐山開灤建設集團有限責任公司

()

北京中煤礦山工程有限公司

·1·

中煤西安設計工程有限責任公司

中煤科工集團南京設計研究院有限公司

主要起草人:王繼獻王宗金曹化春亓燕秋劉杰忠

魏允伯王峰沈華軍成中海袁兆寬

單益新潘亞子梅小冬石波裴繼承

張步俊宋亞楠李子祥李連華林艷杰

董瑩

主要審查人:張勝利孫守仁安和人李理化劉培年

齊吉龍盧相忠張家勛程志彬郭永富

劉志強王鵬越龐榮慶陳遠坤李現(xiàn)春

劉長安殷建平何芳現(xiàn)

專用

人人文庫

·2·

目次

總則…………………

1(1)

術語…………………

2(2)

基本規(guī)定…………………

3(4)

凍結設計…………………

4(6)

一般規(guī)定………………

4.1(6)

地質資料………………

4.2(7)

地層凍結方案……………

4.3(9)

凍結壁參數(shù)設計…………

4.4專用(10)

凍結壁厚度計算…………

4.5(12)

凍結孔布置……………

4.6(14)

凍結時間………………

4.7(15)

觀測孔布置……………

4.8(17)

制冷站制冷系統(tǒng)…………

4.9(18)

凍結鉆孔施工與驗收……

5(25)

一般規(guī)定………………

5.1(25)

鉆孔施工………………

5.2(25)

鉆孔偏斜控制……………

5.3(26)

凍結鉆孔驗收……………

5.4(27)

凍結器人人文庫安裝與驗收………

6(28)

一般規(guī)定………………

6.1(28)

凍結器安裝……………

6.2(29)

凍結器驗收……………

6.3(30)

制冷站安裝與運轉………

7(32)

一般規(guī)定………………

7.1(32)

·1·

制冷站安裝……………

7.2(32)

制冷站運轉……………

7.3(34)

制冷站安裝驗收…………

7.4(35)

凍結壁檢測與判斷………

8(36)

溫度觀測孔及凍結器檢測………………

8.1(36)

水文觀測孔檢測…………

8.2(36)

凍結壁形成的判斷………

8.3(37)

井筒掘進與支護…………

9(38)

井筒掘進………………

9.1(38)

井筒支護………………

9.2(41)

施工過程中的檢測………

9.3(42)

壁間及壁后注漿…………

9.4(44)

凍結管孔處理…………

10()專用(46)

凍結管回收……………

10.1(46)

凍結管孔充填………

10.2()(46)

凍結管孔充填質量驗收………………

10.3()(46)

綠色施工…………………

11(47)

一般規(guī)定………………

11.1(47)

氨及鹽水回收…………

11.2(47)

污染源控制……………

11.3(47)

職業(yè)健康………………

11.4(48)

附錄巖層穩(wěn)定性分類……

A(49)

附錄人工凍土強度與蠕變………………

B(50)

附錄氨人人文庫循環(huán)系統(tǒng)相關參數(shù)………………

C(53)

附錄鉆場基礎施工驗收…………………

D(57)

附錄鉆孔常用泥漿組成及配制方法……

E(58)

附錄凍結鉆孔分項工程質量驗收記錄…

F(60)

附錄凍結管材外觀質量檢查記錄………

G(61)

附錄鉆孔配下管記錄…………………

H、(62)

·2·

附錄凍結管焊接打壓試漏驗收…………

J(63)

附錄凍結管耐壓復測……

K(64)

附錄制冷站氨系統(tǒng)密封性能試驗………

L(65)

附錄制冷站運轉日志……

M(67)

附錄制冷凍結分項工程質量驗收記錄…

N(68)

附錄凍結分部工程質量驗收記錄………

P(69)

附錄凍結立井開挖井幫溫度檢測………

Q(70)

附錄凍結立井開挖井幫位移檢測………

R(71)

附錄凍結立井開挖工作面底鼓量檢測…

S(72)

本標準用詞說明………………

(73)

引用標準名錄…………………

(74)

附條文說明…………………

:專用(75)

人人文庫

·3·

Contents

………

1Generalprovisions(1)

……………………

2Terms(2)

………

3Basicrequirements(4)

………

4Designoffreezing(6)

……

4.1Generalrequirements(6)

…………

4.2Geologicaldata(7)

………

4.3Designprinciplesforfreezingplan(9)

…………

4.4Designparameteroffrozenwall專用(10)

……

4.5Calculationoffreezingwallthickness(12)

……………

4.6Arrangementoffreezingholes(14)

……

4.7Durationoffreezing(15)

………

4.8Arrangementofobservationholes(17)

……………

4.9Designofrefrigerationsystem(18)

…………

5Constructionandacceptanceoffreezinghole(25)

……

5.1Generalrequirements(25)

……………

5.2Constructionoffreezinghole(25)

………

5.3Deflectioncontroloffreezinghole(26)

………………

5.4Acceptanceoffreezinghole(27)

人人文庫……

6Installationandacceptanceoffreezingapparatus(28)

……

6.1Generalrequirements(28)

…………

6.2Installationoffreezingapparatus(29)

…………

6.3Acceptanceoffreezingapparatus(30)

………

7Installationandoperationofrefrigerationplant(32)

……

7.1Generalrequirements(32)

·4·

…………

7.2Installationofrefrigerationplant(32)

…………

7.3Operationofrefrigerationplant(34)

……………

7.4Acceptanceofrefrigerationplantinstallation(35)

………………

8Detectionandjudgementoffrozenwall(36)

8.1Detectionoftemperatureobservationholesand

………

freezingapparatus(36)

…

8.2Detectionofwaterlevelobservationhole(36)

………

8.3Judgementoffrozenwallformation(37)

……

9Excavatingandsupportingofshaft(38)

…………

9.1Shaftexcavation(38)

……………

9.2Shaftsupport(41)

……………

9.3Detectionduringconstruction(42)

……

9.4Groutingbehindandbetweenlinings專用(44)

………

10Freezingpipe(hole)processing(46)

…………………

10.1Freezingpiperecycling(46)

……………

10.2Freezingpipe(hole)filling(46)

…………

10.3Qualityacceptanceoffreezingpipe(hole)filling(46)

……

11Greenconstruction(47)

…………………

11.1Generalrequirements(47)

……………

11.2Ammoniaandbrinerecycling(47)

………………

11.3Pollutionsourcecontrol(47)

……

11.4Occupationalhealth(48)

……………

Appendix人人文庫AClassificationsofstratastability(49)

AppendixBStrenghthandcreepofartificial

……

frozensoil(50)

AppendixCCorrelationparameterofammonia

………………

recyclesystem(53)

AppendixDAcceptanceoffoundationconstructionof

…………………

drillingfield(57)

·5·

AppendixEMudcompositionandpreparationmethod

…………………

ofdrillhole(58)

AppendixFRecordofqualityacceptanceoffreezing

……………

hole(60)

AppendixGRecordofqualityappearanceoffreezing

………………

pipesinspection(61)

………………

AppendixHRecordoftubingofdrillhole(62)

AppendixJAcceptanceofpressureleakagetestof

…………

freezingpipewelding(63)

……………

AppendixKPressureretestoffreezingpipe(64)

AppendixLAmmoniasystemsealingperformancetest

………

ofrefrigerationplant(65)

…………

AppendixMRunninglogofrefrigerationpla專用nt(67)

AppendixNRecordofqualityacceptanceoffreezing

…………………

classifications(68)

AppendixPRecordofqualityacceptanceoffreezing

………

division(69)

AppendixQSidewalltemperaturedetectionof

…………

freezingexcavating(70)

AppendixRRadialdisplacementdetectionof

…………

freezingexcavating(71)

AppendixSVerticaldisplacementdetectionof

……

freezingexcavatingface(72)

人人文庫…

Explanationofwordinginthisstandard(73)

……

Listofquotedstandards(74)

………

Addition:Explanationofprovisions(75)

·6·

1總則

1.0.1為規(guī)范礦山立井凍結法施工及質量驗收保障施工安全

,、

確保施工質量制訂本標準

,。

1.0.2本標準適用于冰點高于地下水流速小于地

-2℃、5m/d、

溫低于沖積層厚度小于凍結深度小于的立井

35℃、700m、950m

井筒凍結法施工及質量驗收

。

1.0.3立井凍結法施工工程承包合同和技術文件對施工質量要

求不應低于本標準規(guī)定

。

1.0.4立井凍結法施工工程應實行現(xiàn)代化科學管理實施綠色施

專用,

工不斷提高管理水平

,。

1.0.5立井凍結法施工工程應積極推廣應用成熟的新工藝新技

、

術新設備新材料

、、。

1.0.6立井凍結法施工及質量驗收除應符合本標準外尚應符合

,

國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定

。

人人文庫

·1·

2術語

2.0.1立井凍結法施工

freezingmethodconstructionofver-

ticalshaft

用制冷技術暫時凍結加固立井井筒周圍不穩(wěn)定地層并隔絕

,

地下水后再鑿井的特殊施工方法

。

2.0.2制冷站

refrigerationplant

在井筒附近集中設置制冷設備和設施為地層凍結提供負溫

,

循環(huán)鹽水的建筑場所其中主要有氨循環(huán)系統(tǒng)鹽水循環(huán)系統(tǒng)冷

,、、

卻水循環(huán)系統(tǒng)及供電系統(tǒng)

。專用

2.0.3沖積層

alluvium

覆蓋于基巖露頭之上的第三系第四系地層

、。

2.0.4人工凍土巖

()artificialfrozensoil(rock)

用人工制冷的方法使松散不穩(wěn)定含水地層凍結使其成為含

,

有冰的土巖

()。

2.0.5凍結壁

frozenwall

用制冷技術在井筒周圍地層中形成的有一定厚度強度和深

,、

度的封閉凍結帷幕

。

2.0.6凍結壁形成期

formableperiodoffrozenwall

從開始凍結至達到凍結壁設計要求的時間又稱積極凍

。

結期人人文庫

。

2.0.7凍結壁維持期

maintainableperiodoffrozenwall

凍結壁達到設計要求后為維持其設計要求繼續(xù)向凍結器輸

,,

送低溫鹽水的時間又稱維持凍結期

。。

2.0.8凍結壁交圈時間

timeforclosureoffrozenwall

從地層開始凍結至井筒周圍所有的主凍結器單獨形成的凍

,

·2·

土圓柱均相交連接成封閉凍結帷幕所需的時間

,。

2.0.9凍結孔

freezinghole

安設凍結器的鉆孔

。

2.0.10水文觀測孔

waterlevelobservationhole

安設水文觀測管的鉆孔

。

2.0.11溫度觀測孔

temperatureobservationhole

安設溫度觀測管的鉆孔

。

2.0.12測斜

deviationalsurvey

測量鉆孔在不同深度上的偏斜量和偏斜方位

。

2.0.13鉆進靶域

drillingtargetdomain

在某一水平面上以鉆孔設計軌跡線與之交點為圓心允許偏

,、

值為半徑的圓域

。

2.0.14泥漿護壁

mudprotectionwall專用

鉆孔施工時利用孔內(nèi)泥漿的靜壓力平衡地壓土壓與水壓

,、,

并使泥漿滲入圍巖形成泥皮達到維護孔壁的方法

,,。

2.0.15凍結器

freezingapparatus

安放在凍結孔內(nèi)由凍結管供液管回液管等組成帶有底

,、、,

錐用作循環(huán)冷媒劑與地層進行熱交換的裝置

,。

2.0.16井筒掘進段高

shaftsinkingsection

井筒開挖過程中開挖后沒有支護的井幫高度

,。

2.0.17凍土壓力

pressureoffreezingwall

井壁支護后凍結壁蠕變變形及凍結壁與井壁間未凍土凍脹

,,

或融土回凍凍脹等因素作用于井壁上的徑向壓力的統(tǒng)稱是臨時

、,

荷載亦稱人人文庫凍結壓力

,。

·3·

3基本規(guī)定

3.0.1立井凍結法施工所用材料設備和構件應符合設計要求

、,

及有關規(guī)范和產(chǎn)品質量標準并應具有合格證明

,。

3.0.2立井凍結法施工安全技術勞動保護等應符合國家現(xiàn)行

、,

法規(guī)和標準的有關規(guī)定

。

3.0.3工程施工中應建立技術檔案并應做好測試記錄隱蔽工

,、

程記錄質量檢查記錄和竣工圖紙等文件資料收集整理工作

、、。

3.0.4工程竣工時應按規(guī)定做好施工總結竣工資料應真實準

,、

確齊全

、。專用

3.0.5立井凍結工程應按照設計施工圖施工組織設計作業(yè)規(guī)

、、

程施工施工組織設計作業(yè)規(guī)程應采用先進技術工藝提出工程

。、,

質量標準和要求制定相應質量保證措施并經(jīng)審查批準

,,。

3.0.6施工現(xiàn)場質量管理應具有相應技術標準規(guī)范及質量管理

、

體系

。

3.0.7施工質量控制應符合下列規(guī)定

:

1主要材料半成品成品構配件應現(xiàn)場驗收按有關規(guī)定

、、、,

復檢并應經(jīng)監(jiān)理工程師確認

,;

2各工序質量控制應符合施工技術標準每道工序完成后

,,

應進行質量檢查并形成質量記錄

人人文庫。

3.0.8工程質量驗收應符合下列規(guī)定

:

1凍結鉆孔質量及偏斜控制應符合本標準及凍結方案設計

要求

;

2質量驗收人員應具備相應專業(yè)知識及施工經(jīng)驗

;

3工程質量的驗收應在施工單位自行檢查驗收的基礎上

、

進行

;

·4·

4隱蔽工程在隱蔽前應由施工單位通知有關單位驗收并應

,

形成驗收文件

;

5試塊試件及有關材料應按規(guī)定見證取樣檢測

、,;

6分項工程質量應按規(guī)定驗收

;

7見證取樣檢測及工程安全檢測單位應具有相應能力

。

3.0.9工程質量應按下列程序驗收

:

1施工單位應對每一工序進行質量自檢并應做好施工自檢

,

記錄

;

2分項工程應由建設單位或委托監(jiān)理單位的專業(yè)監(jiān)理工程

師組織相關單位驗收

;

3分部工程應由建設單位或委托監(jiān)理單位的總監(jiān)理工程師

組織有關單位驗收

。專用

人人文庫

·5·

4凍結設計

4.1一般規(guī)定

4.1.1施工前準備工作應符合下列規(guī)定

:

1應為凍結施工單位提供審查通過且滿足工程施工需要的

礦井地質資料井筒檢查孔資料及礦井水文地質報告

、;

2應組織完成立井井筒設計交底

;

3應編制施工組織設計施工作業(yè)規(guī)程施工技術措施

、、;

4應完成測量基點移交工程定向場地測量以及施工期間

,,

的交通運輸給排水輸變電通信防雷電防火防洪澇等工程及

、、、、、專用、

必要的生產(chǎn)生活輔助設施場地平整及障礙物拆遷

、、;;

5應合理做好凍結施工設施及設備配置完成凍結施工物資

,

儲備和資源配置

;

6應辦理開工手續(xù)

。

4.1.2施工期間總用水量應按立井凍結工程生產(chǎn)生活用水量之

、

和確定并增加備用量生產(chǎn)生活用水應加強水質管理并

,10%。、

注重合理分配

。

4.1.3冬期雨期等特殊氣候條件下施工應編制專門安全技術

、,

措施

。

4.1.4編制施工組織設計施工作業(yè)規(guī)程施工技術措施應符合

、、

下列規(guī)定人人文庫

:

1立井凍結和掘砌施工均應編制施工組織設計

;

2采用特殊工藝或新工藝施工的工程應編制施工組織

,

設計

;

3重要分項工程及特定工藝工序應編制施工作業(yè)規(guī)程或作

業(yè)指導書施工技術措施

、。

·6·

4.1.5地面生活建筑和制冷站廠房布置應符合下列規(guī)定

:

1工藝流程合理動力設施應靠近負荷中心機修及加工設

,,

施宜鄰近料場與倉庫

;

2辦公生活區(qū)相對于制冷站宜布置在主要風向的上風向或

、

側上風向上且應與制冷站分開布置間距不應小于

,,30m;

3辦公生活區(qū)和制冷站廠房的布置應避開低洼地及不影響

、

永久建筑的正常施工

。

4.1.6供電應執(zhí)行礦山企業(yè)二類負荷標準供電能力應滿足現(xiàn)場

,

施工需要

。

4.2地質資料

4.2.1井筒檢查鉆孔地質報告除應符合現(xiàn)行國家標準煤礦井巷

《

工程施工規(guī)范的有關規(guī)定外還應符合下列規(guī)定

》GB50511,專用:

1井筒檢查鉆孔地質報告提供的資料應滿足地層凍結井壁

、

設計的要求并應具有下列資料

,:

1井筒檢查鉆孔位置檢查鉆孔主要施工工藝及主要施工

),

過程

;

2井筒預想地質柱狀圖應包括巖性層厚傾角巖芯采取

),、、、

率累計深度巖層主要特征的描述根據(jù)巖性描述確

、、。,

定巖層穩(wěn)定性分類巖層穩(wěn)定性分類應符合本標準附錄

,

的規(guī)定

A;

3井筒地質構造及地溫

);

4沖積層基巖中各含水層的特征應包括含水層埋深層

)、,、

厚人人文庫靜止水位滲透系數(shù)流向流速水質水溫沖積層

、、、、、、;

與基巖的水力聯(lián)系基巖掘進時預計井筒涌水量

,。

2沖積層基巖中各隔水層的特征應包括各隔水層埋深厚

、,、

度隔水效果等

、。

3在井筒檢查鉆孔地質資料和鄰近凍結井筒施工實踐的基

礎上應針對本井筒采用凍結法鑿井方案做出綜合評價

,。

·7·

4凍結井的井筒檢查孔應封孔并應有封孔資料

,。

4.2.2對井筒附近水源井應進行調(diào)查

。

4.2.3應提供沖積層主要土層常規(guī)土工試驗資料及人工凍土試

驗資料土工試驗取樣的層位深度應與凍土物理力學性能試驗層

;、

位一致人工凍土物理力學性能試驗應有專項試驗報告以凍結軟

;;

弱基巖為主的凍結工程還應有相應巖層的凍巖試驗資料人工

,。

凍土巖物理力學性能試驗應符合下列規(guī)定

():

1沖積層厚度小于時應至少有個水平的凍土試驗

250m,3

資料沖積層厚度為時應至少有個水平的凍土試

;250m~400m,4

驗資料大于以上時應至少有個水平的凍土試驗資料

;400m,6;

試驗水平層位應涵蓋具代表性的黏性土和砂性土地層其中應包

,

括凍結壁設計控制層的試驗資料

;

2每個試驗水平的人工凍土物理力學性能專用試驗項目應符合

表中的規(guī)定試驗方法應按現(xiàn)行行業(yè)標準人工凍土物理力

4.2.3,《

學性能試驗的有關規(guī)定執(zhí)行

》MT/T593;

表4.2.3人工凍土物理力學性能試驗項目

沖積層厚度

(m)

試驗項目100~250250~400>400

單軸抗壓強度-5℃~-12℃-5℃~-20℃-5℃~-25℃

選種不同溫度選種不同溫度選種不同溫度

345

三軸剪切強度-5℃~-12℃-5℃~-20℃-5℃~-25℃

選種不同溫度選種不同溫度選種不同溫度

244

單軸壓縮蠕變-5℃~-12℃-5℃~-20℃-5℃~-25℃

選種不同溫度選種不同溫度選種種不同溫度

人人文庫244~5

三軸剪切蠕變-5℃~-20℃-5℃~-25℃

—選種不同溫度選種種不同溫度

44~5

導熱系數(shù)測定測定測定

熱容量測定測定測定

凍結溫度測定測定測定

凍脹量和凍脹力測定測定測定

·8·

3難以取芯且無法重塑的巖層可視情況做含水率凍結溫

,、

度比熱容和導熱系數(shù)試驗

、;

4應提供煤層含水率凍結溫度比熱容和導熱系數(shù)

、、、-5℃、

狀態(tài)下的單軸抗壓強度資料

-10℃、-15℃。

4.2.4其他有關資料應包括下列內(nèi)容

:

1礦井設計概況

;

2礦井工業(yè)場地地形地貌圖

;

3礦井工業(yè)場地永久臨時設施平面布置圖

、;

4永久生產(chǎn)性井架或臨時鑿井井架基礎圖

;

5井壁結構設計圖

;

6礦井工業(yè)場地地下管網(wǎng)及文物資料

;

7地區(qū)氣象及供電供水資料

。

4.3地層凍結方案專用

4.3.1地層凍結方案應根據(jù)井筒檢查孔提供的沖積層深度土

、

性含水層隔水層凍土試驗報告和基巖含水層巖性等資料以

、、、、,

及井筒安全施工需要選擇合理的凍結方案

,。

4.3.2沖積層以下基巖風化帶涌水量大圍巖穩(wěn)定性差宜采用

,,

全深凍結方案

。

4.3.3沖積層以下基巖風化帶厚度較大且圍巖穩(wěn)定性較好或靠

,

近風化帶下部賦存含水層或井筒全深內(nèi)有數(shù)層含水層采用其他

,,

施工方法難以通過含水層時宜采用長短管凍結方案并應符合下

,,

列規(guī)定

:人人文庫

1短凍結管應穿過沖積層和強風化帶

;

2長凍結管應穿過含水層進入不透水穩(wěn)定基巖

;

3穿過馬頭門硐室的凍結管應在打鉆下凍結管時和在凍結

、

壁解凍前于掘砌過程中給予封堵處理

。

4.3.4凍結深厚沖積層且深部有厚黏土層凍結壁厚度大于

,

時可采用雙圈或多圈孔凍結方案地下水流速大及含鹽

6.5m,。

·9·

量高的地層也可采用雙圈或多圈孔凍結方案

,。

4.3.5深井凍結時可采用在主凍結孔與井筒荒徑之間布置輔助

,

凍結孔的主輔孔凍結方案輔孔布置圈直徑和深度應根據(jù)地質條

。

件凍結壁狀況及井筒開挖時間掘砌速度等因素確定沖積層厚

、、。

度較淺且井筒中上部賦存較穩(wěn)定的用其他施工方法可通過的地

,、

層或發(fā)生淹井需要恢復施工的井筒宜采用局部凍結方案

,,。

4.4凍結壁參數(shù)設計

4.4.1井筒凍結深度確定應符合下列規(guī)定

:

1井筒凍結深度應穿過沖積層風化帶深至穩(wěn)定基巖

、10m

以上

;

2基巖涌水量較大時經(jīng)論證后應延長凍結深度

,,;

3可借鑒鄰近井筒施工經(jīng)驗

。專用

4.4.2凍結壁厚度計算控制層的確定應符合下列規(guī)定

:

1沖積層較淺以砂土層為主的井筒應選擇沖積層底部的

,,

含水層作為控制層

;

2沖積層較深且中下部賦存多層厚黏土層除選擇底部含

,,

水層作為控制層外還應選擇深部黏土層作為控制層

,。

4.4.3凍結壁徑向外荷載應按下式計算

:

P.H

=0013(4.4.3)

式中P凍結壁徑向外荷載

:———(MPa);

H控制層地板埋深值

———。

4.4.4鹽水溫度的確定應符合下列規(guī)定

人人文庫:

1一般情況下設計鹽水溫度可按表選取

,4.4.4;

2地溫高于時鹽水溫度應適當降低

35℃,;

3當土層含鹽量過多時應試驗確定鹽水溫度

,;

4維持凍結期間鹽水溫度應根據(jù)凍結壁狀況井幫溫度和

,、

溫度觀測孔溫度資料確定

;

5鹽水的比重應根據(jù)設計鹽水溫度確定設計鹽水溫度不低

,

·10·

于時宜采用氯化鈣溶液

-35℃,;

表4.4.4鹽水溫度選取值(℃)

沖積層厚度

(m)0~200200~400400~600>600

井筒凈直徑

≤6.0-24-24~-27-27~-30-30~-34

(m)>6.0-24~-27-27~-30-30~-32-32~-34

6全基巖段地層凍結設計鹽水溫度可根據(jù)表鹽水溫

,4.4.4

度選取值提升

3℃~5℃。

4.4.5主凍結孔相鄰兩孔間距應符合下列規(guī)定

:

1沖積層段主凍結孔相鄰兩孔間距不應超過表的

,4.4.5

規(guī)定

;

2基巖段主凍結孔相鄰兩孔間距不應大于

5.0m。

表4.4.5沖積層段主凍結孔相鄰兩孔間距值(m)

沖積層厚度

0~200200~400400專用~600>600

允許相鄰兩孔間距

1.8~2.02.0~2.52.5~2.83.0

允許向井心偏斜值

<0.4<0.6<0.8<1.0

4.4.6在黏土層中井筒掘進段高內(nèi)的井幫溫度可按表

,4.4.6

選取

。

表4.4.6黏土層井幫溫度

井筒垂深度

(m)0~200200~400400~600>600

黏土層井幫溫度

(℃)4~-4-4~-8-8~-10<-10

4.4.7有效凍結壁平均溫度應按表選取設計時應進行

4.4.7,

驗算

。

表4.4.7有效凍結壁平均溫度

沖積層厚人人文庫度

(m)0~200200~400400~600>600

有效凍結壁平均溫度

(℃)-5~-10-10~-15-15~-20<-20

4.4.8凍結深度凍結壁厚度計算控制層鹽水溫度主凍結孔相

、、、

鄰孔間距井幫溫度凍結壁平均溫度等凍結壁設計參數(shù)應根據(jù)

、、,

井筒檢查孔資料凍土巖試驗資料以及經(jīng)驗等經(jīng)綜合分析后

、(),

選取

。

·11·

4.5凍結壁厚度計算

4.5.1凍結壁厚度解析計算應符合下列規(guī)定

:

1應將凍結壁視為具有某一平均溫度由均勻凍土介質組成

、

各向同性的厚壁圓筒凍結壁依其所處不同深度和不同土性可視

。

為彈性體彈塑性體和黏塑體

、。

2凍結壁凍土的力學指標應與凍結壁所確定的平均溫度相

對應

。

3凍結壁厚度計算模型應采用有限長或無限長的厚壁圓筒

模型

。

4靜力計算應按凍土強度條件和凍結壁變形條件進行凍結

壁厚度計算

。

5根據(jù)沖積層厚度和土層特性以及井筒掘砌工藝凍結壁厚

專用,

度計算應符合下列規(guī)定

:

1當沖積層深度小于時含水砂層砂性土層的凍結

)120m,、

壁可視為彈性體宜按凍土強度條件采用無限長厚壁圓

,,

筒計算公式

;

2當沖積層深度大于時含水砂層砂性土層的凍結

)120m,、

壁可視為彈塑性體宜按凍土強度條件采用無限長厚壁

,,

圓筒計算公式

;

3深厚黏土層凍結壁可視為黏塑體宜分別采用按有限長

),

極限狀態(tài)強度條件及變形條件計算

。

6凍結壁最小厚度一般不應小于凍結孔開孔間距的

人人文庫80%。

4.5.2無限長彈性體凍結壁厚度應按下式計算

:

σ'

E=rt-

wσ'P(4.5.2)

t-ψ1

式中E設計凍結壁有效厚度

:———(m);

r凍結壁設計控制層處的井筒掘進半徑

w———(m);

ψ系數(shù)按第三強度理論時采用適用于粉砂細砂

———;,ψ2,、

·12·

和砂性土第四強度理論時采用適用于中砂

;,ψ3,、

粗砂和砂礫層

;

σ長時強度長時強度取值可按本標準附錄中

't———(MPa),B

相關公式計算

。

4.5.3無限長彈塑性體凍結壁厚度應按下式計算

:

PP2

E=rF+G

wσ'σ'()

tt4.5.3

式中FG與所用強度理論有關的系數(shù)第三強度理論時

:、———。,

FG適用于粉砂細砂和砂性土層

=0.29,=2.30,、;

第四強度理論時FG適用于中砂

,=0.56,=1.33,、

粗砂和砂礫層

。

4.5.4有限長黏塑性體按強度條件凍結壁厚度應按下式計算

:

Ph

E=-k

ζσ'專用()

31t4.5.4

式中h掘進段高即凍結壁暴露高度

:———,(m);

k安全系數(shù)采用

———,1.1~1.3;

ζ暴露段凍結壁兩端固定程度系數(shù)可按表

———,4.5.4

選用

。

表4.5.4固定程度系數(shù)ζ

凍土進入荒徑距離

土性

rrrr

(0~0.2)w(0.2~0.4)w(0.4~0.6)w(0.6~0.8)w

砂砂礫

、0~0.140.14~0.280.28~0.380.38~0.46

砂性土

0~0.120.12~0.240.24~0.320.32~0.38

黏性土

人人文庫0~0.110.11~0.220.22~0.280.28~0.32

4.5.5有限長黏塑體按變形條件凍結壁厚度應按下列公式計算

:

E=r-r

bw(4.5.5-1)

當B時

>1B

B1B-

Chh1

r=r+K-1PAT't

bw11B()·P·ur

aw

(4.5.5-2)

·13·

當B趨近于時

1

r=rη

bw·e(4.5.5-3)

B1

Chh

=KAT'tP

η()·Pu·r·()

aw4.5.5-4

-ζ

K=1

B1(4.5.5-5)

2

式中r凍結壁外半徑

:b———(m);

K計算模型系數(shù)

———;

t凍結壁暴露時間

P———(h);

u暴露段凍結壁最大允許位移量取

a———(m),0.05m;

自然對數(shù)底數(shù)

e———;

ζ固定程度系數(shù)可按表選用

———,4.5.4;

AT'BC三軸壓縮蠕變試驗參數(shù)可按本標準附錄取值

()、、———,專用B。

4.6凍結孔布置

4.6.1凍結孔布置圈直徑計算應符合下列規(guī)定

:

1單圈主凍結孔布置圈直徑D應按下列公式進行計算后

0,

選用其中最大值

:

按允許偏斜率

:

D=D+nE+QH

012(f1)(4.6.1-1)

按靶域式鉆孔技術

:

D=D+nE+R

012(0)(4.6.1-2)

按基巖段采用鉆爆法施工

人人文庫:

D=D'+.+Q'h

012(12f0)(4.6.1-3)

式中DD沖積層和基巖中井筒最大掘進直徑

:1、'1———(m);

n凍結圈內(nèi)側凍結壁厚度占凍結壁厚度E的百分

———

數(shù)當沖積層厚度小于時n采用沖

:300m,60%;

積層大于時n采用

300m,55%;

H沖積層厚度

1———(m);

·14·

QQ沖積層基巖段的凍結孔允許偏斜率QQ分

f、'f———、,f、'f

別為

0.3%、0.5%;

R向井心允許的偏斜半徑按表選取

0———(m),4.4.5;

h井筒凍結深度

0———(m)。

2輔助孔布置圈直徑D應按下式計算

f:

D=D+.E+QH

f12(03nff)(4.6.1-4)

式中E主孔至井幫距離

:n———(m);

H輔助孔深度

f———(m)。

4.6.2凍結孔數(shù)應按下列規(guī)定確定

:

1主凍結孔應按下式計算

:

N=DL

π0/s(4.6.2)

式中L凍結孔開孔間距當凍結深度小于時宜采用

:s———,300m,

凍結深度大于時宜采用

1.00m~1.30m;專用300m,

1.20m~1.35m。

2輔助凍結孔開孔間距宜小于

3.5m。

4.6.3多圈凍結孔布置設計應符合下列規(guī)定

:

1凍結孔孔間距凍結圈間距及凍結孔深度控制指標應滿足

、

凍結壁厚度和強度的需要

;

2凍結孔布置應有利于凍結過程控制和井筒掘砌

;

3應采取措施控制內(nèi)部凍脹

。

4.7凍結時間

4.7.1凍結時間設計應符合下列規(guī)定

人人文庫:

1地層凍結開始日期應符合下列條件

:

1制冷站氨鹽水冷卻水系統(tǒng)及供電系統(tǒng)能正常運轉達

)、、,

到設計要求

;

2制冷站試運轉后鹽水去路溫度正常連續(xù)下降

)3d~5d,,

降至冰點之日為井筒地層凍結開始日期

。

2各水平凍結壁交圈時間應根據(jù)地層條件鹽水溫度凍結

、、

·15·

管直徑主凍結孔相鄰最大孔間距等因素估算

、。

3預測凍結壁發(fā)展應滿足安全連續(xù)掘砌需要

,、。

4.7.2單圈主凍結孔凍結壁交圈時間當鹽水溫度為

,-25℃~

凍結管直徑為鹽水流量符合設計要求

-30℃,127mm~146mm,

時可按表估算

,4.7.2。

表4.7.2凍結壁交圈時間

沖積層厚度

(m)<100100~200200~300300~400400~500500~600>600

凍結壁交圈

時間35~4545~5555~6565~8080~9595~110110~125

(d)

4.7.3凍結壁形成時間的估算應符合下列規(guī)定

:

1在凍結壁形成期間凍結壁厚度平均溫度及井幫溫度應

,、

達到設計要求

;

2深井凍結時應根據(jù)井筒上部凍結壁擴專用展狀況及溫度觀測

,

孔溫度資料進行分析后調(diào)整深部控制層的凍結時間保證深部凍

,,

結壁的厚度平均溫度及井幫溫度達到設計要求

、;

3凍結壁形成時間可按下式估算

:

L2

maxnE2

+()

t=2

fv(4.7.3)

式中t凍結壁形成時間

:f———(d);

L沖積層中凍結孔相鄰兩孔最大孔間距

max———(cm);

v凍結壁平均擴展速度與凍結壁厚度巖性鹽

———(cm/d),、、

水溫度有關

人人文庫。

4.7.4凍結壁交圈時間凍結壁形成時間應根據(jù)水文觀測孔水位

、

冒水時間以及溫度觀測孔溫度等資料綜合分析確定

。

4.7.5當凍結壁厚度平均溫度和井幫溫度達到設計要求井筒

、,

掘砌工作正常安全通過深部黏土層后可轉為維持凍結期在維

,。

持凍結期根據(jù)內(nèi)壁施工情況和凍結壁狀況制冷站可以逐漸減少

,,

機組運轉臺數(shù)運轉時間直至停止凍結

、,。

·16·

4.8觀測孔布置

4.8.1水文觀測孔布置應符合下列規(guī)定

:

1凍結段內(nèi)的主要含水層組均應報導

;

2水文觀測孔宜布置在井筒中心附近應避開井筒中心線及

,

鑿井提升位置且不得偏出井筒凈斷面

,;

3各水文觀測孔應分散布置

;

4水文觀測孔應有隔絕管外水力聯(lián)系措施

;

5單孔多層報導時應保證套管和隔板的施工質量

;

6水文觀測孔內(nèi)自然水位高于管口時應接高水文管管口

,、

至靜止水位的距離不應小于或裝壓力表封閉管口

2.0m。

4.8.2溫度觀測孔布置應符合下列規(guī)定

:

1溫度觀測孔宜布置在相鄰兩個凍結孔孔間距最大的凍結

專用

壁界面上

;

2沖積層厚度小于時每井不應少于個溫度觀測

300m,2

孔沖積層厚度大于時每井不應少于個溫度觀測孔凍

;300m,3;

結壁外側宜布置個個溫度觀測孔

1~2;

3在凍結孔布置圈與荒徑之間應至少布置個溫度觀測孔

1;

4溫度觀測孔宜布置在地下水流的上下游方向

、;

5防片幫孔或輔助凍結孔與井幫之間的溫度觀測孔深度應

大于防片幫孔或輔助凍結孔凍結深度以上其他部位溫度觀

5m,

測孔深度應大于沖積層厚度應至少有個溫度觀測孔深度

10m;1

與凍結深度相匹配

人人文庫;

6溫度觀測孔偏斜應符合設計要求測溫管焊接與凍結管焊

,

接要求一致測溫管不得滲漏

,;

7無法布置水文觀測孔的井筒應適當增加溫度觀測孔數(shù)量

,;

8溫度觀測孔內(nèi)宜每隔設置個測溫水平水文觀測

20m1,

孔報導層膨脹性黏土層沖積層與基巖交界面煤層地下水流速

、、、、

較大的層位等均應設置測點

。

·17·

9溫度觀測孔穿越兩個及以上含水層且水頭高差較大存在

,

串水風險時應制訂管外防串水措施

,。

4.9制冷站制冷系統(tǒng)

4.9.1制冷站制冷能力應符合下列規(guī)定

:

1氨鹽水及冷卻水三個系統(tǒng)的能力應在設計規(guī)定的時間

、,

內(nèi)能滿足形成凍結壁的冷量需要

;

2根據(jù)地層溫度巖性凍結深度及鹽水降溫設計凍結器單

、、,

位面積吸熱負荷應在22之間

840kJ/(m·h)~1050kJ/(m·h);

3地面冷量損失應控制在凍結管總熱負荷的以內(nèi)

15%;

4鹽水溫度流量及冷卻水溫度水量應滿足設計要求

、、。

4.9.2制冷站制冷能力計算應符合下列規(guī)定

:

1凍結管吸熱能力應按下式計算

:專用

Q=dHNq

Tπf(4.9.2-1)

式中Q凍結管總吸熱能力

:T———(kJ/h);

d凍結管外直徑

———(m);

H凍結管長度

———(m);

N凍結管數(shù)量個

———();

q凍結管單位面積吸熱負荷采用2

f———,840kJ/(m·h)~

2

1050kJ/(m·h)。

2制冷站制冷能力計算應符合下列規(guī)定

:

1一個制冷站服務于一個井筒應按下式計算

):

Q'=mQ

人人文庫T(4.9.2-2)

式中Q'制冷站制冷能力

:———(kJ/h);

m冷量損失系數(shù)采用

———,1.1~1.15。

2一個制冷站服務于兩個井筒應按下式計算

):

Q'=MQ+Q

12(4.9.2-3)

式中QQ兩個井筒所需的冷量

:1、2———(kJ/h);

M先期凍結井筒凍結壁維持期的冷量供給系數(shù)采

———,

·18·

用

0.4~0.6。

4.9.3氨壓縮機工作制冷量確定氨循環(huán)系統(tǒng)附屬設備選擇及充

、

氨量應按本標準附錄執(zhí)行

C。

4.9.4鹽水循環(huán)系統(tǒng)設計計算應符合下列規(guī)定

:

1鹽水氯化鈣水溶液循環(huán)系統(tǒng)管路的允許流速應符合下

()

列規(guī)定

:

1凍結器環(huán)形空間應為

)0.1m/s~0.3m/s;

2供液管應為

)0.6m/s~1.5m/s;

3干管及配集液圈應為

)1.5m/s~2.0m/s。

2氯化鈣水溶液應符合下列規(guī)定

:

1凝固點應低于鹽水設計溫度

)8℃~10℃;

2比重應在之間應采用純度為的無水

)1.25~1.28,96%

氯化鈣或純度為的晶體氯化鈣配制

70%專用;

3氯化鈣水溶液性質應符合表的規(guī)定

)4.9.4;

表4.9.4氯化鈣水溶液性質

密度3

(g/cm)1.241.261.271.28

在時波美度

+15℃(°Bé)28.029.830.731.6

濃度質量

(%)25.727.528.429.4

凝固溫度

(℃)-31.2-38.6-43.6-50.1

3鹽水中氯化鈣含量

1m(kg)318.7346.5360.7376.3

-202.8052.7632.7212.680

比熱-252.8052.7422.7212.670

主

-302.7632.7422.7002.659

要[kJ/(kg·℃)]

-35—2.7212.7002.638

熱人人文庫

-40——2.6802.638

物

理-201.8291.8211.8171.813

性導熱系數(shù)-251.8051.7961.7921.808

質-301.7791.7711.7671.763

[kJ/(m·h·℃)]

-35—1.7501.7421.737

-40——1.7211.716

·19·

續(xù)表4.9.4

密度3

(g/cm)1.241.261.271.28

在時波美度

+15℃