一种液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统及方法与流程

本发明涉及一种人工地层冻结系统及方法，特别涉及一种液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统及方法。

背景技术：

目前，冻结法被广泛地应用于矿山、桥梁、地铁隧道以及抢险修复等各项工程中，并取得了较好的工程效果。人工地层冻结法主要分为间接冻结法(如盐水冻结)和直接冻结法(如液氮冻结)。间接式冷冻系统主要由冷冻站系统和地层冻结系统组成。这种系统中常用的制冷剂为液氨或者氟利昂，冷媒多为氯化钙。冷媒温度一般在-20℃至-30℃。现有技术中，可以通过控制溶液中氯化钙浓度或在氯化钙溶液中掺入外加剂改变其冻结温度。直接式冻结工法中制冷剂即为冷媒，常见的材料为液氮或固体二氧化碳融于酒精的液体。其中液氮可达-196℃，而后者温度也可以达到-70℃左右。

目前工地上在对土体进行冻结时，常采用盐水冻结和液氮冻结这两种方法。盐水冻结以低温盐水作为冷媒介质，一般盐水温度为-28℃至-30℃，施工时造价低廉、设备简单、操作容易，运用较为普遍。但是盐水冻结存在冻结时间较长这个致命缺点，冻结周期一般为40-50天。

相比于盐水冻结，液氮冻结有以下优点：一是系统简单，设备使用少；二是冻结速度快，冻土强度高；三是土体冻胀融沉远小于盐水冻结系统；四是液氮挥发后，释放到大气中，绿色环保。液氮冻结工艺可称为“快速冻结工艺”，使用液氮冻结只需很短时间即可冻结土体，冻结速度为常规盐水冻结的10倍。液氮冻结无需在工地安装冻结站而只需把冻结管插入地层中，节省工期。在处理紧急工程事故时常采用液氮冻结。但是，液氮冻结的液氮制造和降温过程等能量消耗过高，储存和运输条件苛刻，成本较高，故制约了液氮冻结在工程中的广泛应用。例如，当采用人工地层冻结技术垂直加固盾构隧道端头土体时，设计最终冻结壁温度为-10℃，冻结壁厚度为2.4米，冻结深度约为25米，这样一个工程量，采用盐水冻结工期约47天，造价约160万元；采用液氮冻结工期约5天，造价约400万元。如何找到一种工期短造价低的新型人工地层冻结方式是目前亟待解决的工程问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述工程难题，是为了如何结合传统的盐水冻结和液氮冻结这两种方法的优点，去掉其缺点而提供的一种液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统及方法。

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统包括有液氮蒸发器、盐水泵及分配器、输液管路和回液管路，其中液氮蒸发器内设置有盘管，输液管路和回液管路均与液氮蒸发器内的盘管相连通，输液管路的进口端装配在液氮蒸发器的底部，输液管路的出口端插入到冻结管的底部，盐水泵及分配器设置在输液管路上，回液管路的出口端设在液氮蒸发器的顶部，回液管路的进口端设在冻结管的上部，液氮蒸发器内的盘管、输液管路和回液管路内填充有盐水进行循环，液氮蒸发器内填充有液氮，液氮的蒸发使盘管内的盐水温度降低，液氮蒸发器的顶部设置有出气口。

液氮蒸发器通过管路还连接有液氮储藏罐，液氮蒸发器内的液氮由液氮储藏罐进行输入，液氮储藏罐通过液氮槽车进行液氮的输入。

液氮蒸发器出气口上设置有温度控制阀和压力控制阀，液氮蒸发器出气口的温度不高于-28℃，压力不大于0.2mpa。

输液管路和回液管路由不锈钢软管组成，不锈钢软管的直径为4-800mm，输液管路的出口端位于距离冻结管底部0.5-1.0米的位置处。

冻结系统的工作原理如下：

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统中所用液氮从液氮储藏罐通过阀门控制其流量进入液氮蒸发器，液氮在液氮蒸发器中气化吸热变为低温氮气，液氮蒸发器中设置有盘管，盘管中循环流动着盐水。液氮在蒸发器中蒸发(沸腾)变为饱和低温氮气，吸收周围盘管中盐水的热量，产生低温盐水。液氮蒸发器上方一个出气口，出气口上有两个控制阀门(温度控制和压力控制)，使出气口温度不高于-28℃，压力不大于0.2mpa。一般情况下出气口保持闭合，当两个控制阀门中的任何一个值达到规定要求时，出气口打开，直接对大气排放气态的氮气。液氮蒸发器中的冷量不足时，再通过打开液氮储藏罐的阀门流入一定量的液氮进行补充。

盘管中的低温盐水从液氮蒸发器底部出来通过输液管路进入到盐水泵及分配器中，盐水泵及分配器首先提供低温盐水的循环动力，其次通过分配器供给各个不同的冻结器组。根据具体工程设计的不同，每个冻结器组可以并联6-10个冻结管，低温盐水从每个冻结管的进液管流入，进液管插入冻结管底部，离冻结管底部0.5-1米范围，低温盐水从进液管底部进入冻结管，由于泵送液压的作用向上流动，通过冻结管顶部的回液管再统一流到回液管路，回液管路从液氮蒸发器顶部再将低温盐水循环回液氮蒸发器中，如此循环，从而完成整个制冷冻结过程。

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结方法，其方法如下所述：

第一步、系统预冷：系统试压结束后，要对系统管路进行预冷降温，充分释放温度变化引起的金属管路收缩变形，具体做法是：缓慢开启液氮储藏罐出液阀门和液氮蒸发器与输液管路的连接阀门，使液氮供液压力和低温盐水压力不大于0.2mpa；冻结器的回液管路温度在2h内逐渐降低，最终达到-20℃，之后，调节输液管路阀门，并逐渐增大系统运作工作压力，保持在0.5mpa，使冻结器的回液管路温度保持在-25℃，观察系统各个阀门、管路以及冻结监测部件的工作状态，制冷系统正常后，转入制冷冻结阶段；

第二步、制冷冻结：制冷冻结要保证冻结器中输液管路中的低温盐水的温度不高于-28℃，回液管路中的低温盐水的温度不高于-25℃，压力不大于0.5mpa，制冷运行期间，要对压力、温度、流量以及冻土发展速度进行监测，根据监测数据和工程需要，调节制冷系统液氮和低温盐水供应量，并联冻结器之间控制进、出液阀门，使其达到调控低温盐水供液量的大小，从而使冻土圆柱发展趋于平衡，制冷开始后，要根据流量计监测数据，计算正常运转期间的液氮消耗量，保证储液罐与运输槽车匹配，能够连续供液，冻土发展速度是预测冻结帷幕结构形成的重要数据，低温盐水制冷期间，每隔2h监测一次温度的变化，预测判断冻结帷幕结构形成的时间、强度，给施工提供良好的开挖条件，也为控制低温氮气供应量大小提供依据；

第三步、维护冻结：根据冻土监测数据，分析冻结帷幕结构达到设计厚度，并具备足够强度后，开挖施工永久结构，此时，要监测冻土结构面的变形、冻结温度场的变化，保证结构变形处于安全范围内，冻土温度不升高为宜；同时要调节低温盐水供给量，使液氮蒸发器出气口温度不高于-28℃，压力不大于0.2mpa；

第四步、安全操作技术措施：由于液氮和低温氮气的超低温汽化和窒息特性，制冷操作必须制订相应措施，主要包括人员防护以及安全操作，操作至少需要两人，一人操作，一人保护，操作中，人员要穿戴防冻保护服装，严禁徒手接触液氮储藏罐、液氮蒸发器、管道、阀门和流量计一些低温部件；同时要佩戴防喷护目眼镜，现场要配备呼吸自救器的专业器材，操作场地要悬挂各种警示牌、操作规程，现场设备管理和操作要符合压力容器、压力管道的技术要求。施工现场要配备局部通风机等应急设施，演练应急救援预案；

第五步、制冷系统设计：

(1)、参数选取：

1)垂直冻结管选用φ127×4.5mm无缝低碳钢管，水平冻结管选用φ108×8mm无缝低碳钢管；

2)冻结器的输液管路中的盐水温度为-28至-30℃，回液管路中盐水温度为-25至-28℃；

3)盐水比重为1.26；

4)冻结管内盐水流量5m³/h；

5)冻结管散热能力：260kcal/m².h；

6)冷量损失系数：1.2。

(2)、需冷量计算：

冻结需冷量计算：q＝1.2·π·d·h·k

式中:h—冻结总长度；

d—冻结管直径；

k—冻结管散热系数；

(3)、盐水系统：

1)冻结器组管路选型：φ159×5mm焊管加工制作；

2)盐水泵选型：选用is150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

(4)、冻结壁形成预测：取冻结帷幕发展速度25mm/天，冻结管最大孔间距取800mm，则交圈时间为t1＝800/2/25＝16天，冻结壁交圈时间取20天，整个积极冻结时间取30天以上；

第六步、冻结孔钻孔的施工：

(1)、钻孔设备选型：

选用xp-30b工程钻机两台，配特拉斯gr200－20空压机一台，采用冲击钻进工艺；

在钻好孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，必要时采用jdt-5型陀螺测斜仪测斜以保证钻孔垂直精度；

(2)、钻孔技术要求：

钻进时，按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小；

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具下到距孔底0.3-0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗，停电时，将钻具提至安全深度，停电超过两小时，将钻具全部提出，对所有钻具经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管；

冻结管进行地面配组，丈量全长，做好记录，下管时清除管内异物，保持清洁，试压封口后，及时将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

偏斜：冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，否则予以补孔，冻结深度满足设计要求，下管长度不小于设计冻结孔深度；

测斜：冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图；

钻场基础：为了保证钻孔质量，现场铺设简易泥浆沟槽；

第七步、冻结的施工：

(1)、冻结系统安装：整个冻结系统布置在一侧，两套设备并联安装，相互备用；

(2)、冷冻机组的安装：

1)、就位与固定：

按照冻结系统布置图，将冷冻机组就位后，用螺栓与基础进行固定，固定时用水平尺对机组进行找平，通过不断调整垫铁将机组调平；

根据现场的管路布置，调整冷凝器两头盖板，已达到优化管路布置的目的；

将机组启动柜可靠布置在机组旁边，利于操作方便的位置，同时注意与机组之间留下一定的空间，要对平时的操作维护带来方便；

2)、管路连接：

管路与机组之间采用法兰连接，要合理地布置安装阀门，利于平时开启与关闭操作，又要对维护提供方便；

3)、机组密封检测：

冷冻机组要保证密封性能可靠，否则造成机组泄漏，制冷效率下降，达不到理想的制冷效果；

首先进行制冷系统的检漏，在确保系统无泻漏后，再灌满液氮；

(3)、盐水泵的安装：检查水泵和电机，确保在运输和装卸过程中没有损伤；检查工具和起重机械，并检查机器的基础，安装泵的基础平面水平找平，放置好后再检查一下整台机组的水平度，泵的吸入管路和吐出管路设置有各自的支架，不允许管路重量直接由泵承受，泵轴与电机旋转方向保持一致，泵的吸入口要高于液氮蒸发器底20cm，在盐水泵及分离器中间设置一道滤网，以防止有杂物被吸入管路内，检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵轴，检查泵轴转动是否灵活，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；

(4)、冷冻机组调试：

在制冷系统调试前，一定要做好系统内部的清洁和干燥工作；

1)、调试：正式开机前对主要电控系统做模拟动作检测，即机组主机不通电，控制系统通电，然后通过机组内部设定，对机组的电控系统进行检测，组件是否运行正常，如果电控系统出现问题，及时解决，最后再通上主机电源，进行调试；在调试过程中，检查制冷系统中的各处阀门是否处在正常的开启状态，特别是排气截止阀，切勿关闭，启动前应注意观察机组的供电电压是否正常；

2)、运行：按照冷冻机操作规程要求，启动机组，当机组启动后，根据机组说明书要求，查看机组的各项参数是否正常，对机组的各项数据进行记录，特别是一些主要参数要记录清楚，在机组运行过程中，注意压缩机的增、减载机构是否正常工作，正确使用制冷系统中安装的安全保护装置，如高低压保护装置和安全阀，如有损坏及时更换；

3)、异常监测：如出现异常情况，立即停机检查；

(5)、盐水泵的调试：检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵，试看泵轴转动是否灵活，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位是否在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；点动电机，试看电机转向是否正确，开动电机，当泵正常运转后，打开出口压力表，视其显示出适当压力后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况；观察泵体及管路是否振动过大，过大时要停车检查原因并进行处理；控制泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证泵在最高效率点运转，才能获得最大的节能效果；泵在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35℃，最高温度不得超过80℃；如发现泵有异常声音应立即停车检查原因。

第八步、冻结管的拔除：

(1)、强制解冻：

采用人工局部解冻的方案，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化；

(2)、盐水加热：

用一只3m³的盐水箱储存盐水，用6组20kw的电热丝进行加热盐水，温度控制在75±10℃；

(3)、盐水循环：

利用盐水泵循环盐水，水泵型号为is150-125-315，每个冻结孔的盐水循环流量控制在5－7m³/h；

(4)、解冻测量：

利用冻结帷幕内的测温孔，每天定时测量帷幕温度的变化，直至冻结帷幕上升至正温为止，则停止解冻作业；

(5)、冻结管起拔：

冻结管解冻后，用压缩空气将管内盐水排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m左右时，确保无异常后，快速拔出冻结管，拔管时注意冻结管与挂钩要成一线，冻结管不能蹩劲，拔管时要常微转动冻结管，冻结管不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至能拔起冻结管为止；

第九步、冻胀与融沉控制：

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀，施工过程中采取如下措施控制冻胀和融沉：

(1)、在冻结管拔出后，要及时地将冻结孔洞用黄砂充填密实；

(2)、在冻土体的融化阶段，利用隧道管片的注浆孔向冻结加固区进行注浆压密加固冻融土体，冻土体的自然融化过程缓慢，采取小压力、多注次的方式进行注浆，注浆压力为0.2-0.5mpa，浆液选用单液水泥浆；

(3)、为了预防冻胀和融沉,设计选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量；

(4)、掌握和调整盐水温度和盐水流量,采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。

本发明的有益效果：

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统及方法工期短、造价低，既能使加固土体迅速达到要求的温度,又能满足土体加固强度的要求。能有效提高冻结施工的效率,降低施工成本,且适用于各种复杂的地质条件的冻结施工,特别是受周边江河、季节性降水、周边降水施工等影响地下水位出现较大的变化的地质条件中。占地面积小，施工方便快捷，噪声污染小；适用于各种土质的工程，实用性强。

本发明与传统的盐水冻结相比，工期短造价低，不需要压缩机制冷，从而大大节约电能，且可以将盐水快速降低温度至-28℃以下。本发明与传统的液氮冻结相比，能有效提高冻结施工的效率,提高低温氮气的利用率，从而节约成本。

附图说明

图1为本发明所述系统整体结构示意图。

上图中的标注如下：

1、液氮蒸发器2、盐水泵及分配器3、输液管路4、回液管路

5、冻结管6、出气口7、液氮储藏罐8、液氮槽车

9、温度控制阀10、压力控制阀。

具体实施方式

请参阅图1所示：

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统包括有液氮蒸发器1、盐水泵及分配器2、输液管路3和回液管路4，其中液氮蒸发器1内设置有盘管，输液管路3和回液管路4均与液氮蒸发器1内的盘管相连通，输液管路3的进口端装配在液氮蒸发器1的底部，输液管路3的出口端插入到冻结管5的底部，盐水泵及分配器2设置在输液管路3上，回液管路4的出口端设在液氮蒸发器1的顶部，回液管路4的进口端设在冻结管5的上部，液氮蒸发器1内的盘管、输液管路3和回液管路4内填充有盐水进行循环，液氮蒸发器1内填充有液氮，液氮的蒸发使盘管内的盐水温度降低，液氮蒸发器1的顶部设置有出气口6。

液氮蒸发器1通过管路还连接有液氮储藏罐7，液氮蒸发器1内的液氮由液氮储藏罐7进行输入，液氮储藏罐7通过液氮槽车8进行液氮的输入。

液氮蒸发器1出气口6上设置有温度控制阀9和压力控制阀10，液氮蒸发器1出气口6的温度不高于-28℃，压力不大于0.2mpa。

输液管路3和回液管路4由不锈钢软管组成，不锈钢软管的直径为4-800mm，输液管路3的出口端位于距离冻结管5底部0.5-1.0米的位置处。

冻结系统的工作原理如下：

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结系统中所用液氮从液氮储藏罐7通过阀门控制其流量进入液氮蒸发器1，液氮在液氮蒸发器1中气化吸热变为低温氮气，液氮蒸发器1中设置有盘管，盘管中循环流动着盐水。液氮在液氮蒸发器1中蒸发(沸腾)变为饱和低温氮气，吸收周围盘管中盐水的热量，产生低温盐水。液氮蒸发器1上方一个出气口6，出气口6上有两个控制阀门(温度控制和压力控制)，使出气口6温度不高于-28℃，压力不大于0.2mpa。一般情况下出气口6保持闭合，当两个控制阀门中的任何一个值达到规定要求时，出气口6打开，直接对大气排放气态的氮气。液氮蒸发器1中的冷量不足时，再通过打开液氮储藏罐7的阀门流入一定量的液氮进行补充。

盘管中的低温盐水从液氮蒸发器1底部出来通过输液管路3进入到盐水泵及分配器2中，盐水泵及分配器2首先提供低温盐水的循环动力，其次通过分配器供给各个不同的冻结器组。根据具体工程设计的不同，每个冻结器组可以并联6-10个冻结管5，低温盐水从每个冻结管5的进液管流入，进液管插入冻结管5底部，离冻结管5底部0.5-1米范围，低温盐水从进液管底部进入冻结管5，由于泵送液压的作用向上流动，通过冻结管5顶部的回液管再统一流到回液管路4，回液管路4从液氮蒸发器1顶部再将低温盐水循环回液氮蒸发器1中，如此循环，从而完成整个制冷冻结过程。

本发明提供的液氮与盐水联合制冷的人工地层冻结方法，其方法如下所述：

第一步、系统预冷：系统试压结束后，要对系统管路进行预冷降温，充分释放温度变化引起的金属管路收缩变形，具体做法是：缓慢开启液氮储藏罐7出液阀门和液氮蒸发器1与输液管路3的连接阀门，使液氮供液压力和低温盐水压力不大于0.2mpa；冻结器的回液管路4温度在2h内逐渐降低，最终达到-20℃，之后，调节输液管路3阀门，并逐渐增大系统运作工作压力，保持在0.5mpa，使冻结器的回液管路4温度保持在-25℃，观察系统各个阀门、管路以及冻结监测部件的工作状态，制冷系统正常后，转入制冷冻结阶段；

第二步、制冷冻结：制冷冻结要保证冻结器中输液管路3中的低温盐水的温度不高于-28℃，回液管路4中的低温盐水的温度不高于-25℃，压力不大于0.5mpa，制冷运行期间，要对压力、温度、流量以及冻土发展速度进行监测，根据监测数据和工程需要，调节制冷系统液氮和低温盐水供应量，并联冻结器之间控制进、出液阀门，使其达到调控低温盐水供液量的大小，从而使冻土圆柱发展趋于平衡，制冷开始后，要根据流量计监测数据，计算正常运转期间的液氮消耗量，保证储液罐与运输槽车匹配，能够连续供液，冻土发展速度是预测冻结帷幕结构形成的重要数据，低温盐水制冷期间，每隔2h监测一次温度的变化，预测判断冻结帷幕结构形成的时间、强度，给施工提供良好的开挖条件，也为控制低温氮气供应量大小提供依据；

第三步、维护冻结：根据冻土监测数据，分析冻结帷幕结构达到设计厚度，并具备足够强度后，开挖施工永久结构，此时，要监测冻土结构面的变形、冻结温度场的变化，保证结构变形处于安全范围内，冻土温度不升高为宜；同时要调节低温盐水供给量，使液氮蒸发器出气口温度不高于-28℃，压力不大于0.2mpa；

第四步、安全操作技术措施：由于液氮和低温氮气的超低温汽化和窒息特性，制冷操作必须制订相应措施，主要包括人员防护以及安全操作，操作至少需要两人，一人操作，一人保护，操作中，人员要穿戴防冻保护服装，严禁徒手接触液氮储藏罐7、液氮蒸发器1、管道、阀门和流量计一些低温部件；同时要佩戴防喷护目眼镜，现场要配备呼吸自救器的专业器材，操作场地要悬挂各种警示牌、操作规程，现场设备管理和操作要符合压力容器、压力管道的技术要求。施工现场要配备局部通风机等应急设施，演练应急救援预案；

第五步、制冷系统设计：

(1)、参数选取：

1)垂直冻结管选用φ127×4.5mm无缝低碳钢管，水平冻结管选用φ108×8mm无缝低碳钢管；

2)冻结器的输液管路3中的盐水温度为-28至-30℃，回液管路4中盐水温度为-25至-28℃；

3)盐水比重为1.26；

4)冻结管5内盐水流量5m³/h；

5)冻结管5散热能力：260kcal/m².h；

6)冷量损失系数：1.2。

(2)、需冷量计算：

冻结需冷量计算：q＝1.2·π·d·h·k

式中:h—冻结总长度；

d—冻结管直径；

k—冻结管散热系数；

(3)、盐水系统：

1)冻结器组管路选型：φ159×5mm焊管加工制作；

2)盐水泵选型：选用is150-125-315型离心式水泵，流量200m³/h,电机30kw；

(4)、冻结壁形成预测：取冻结帷幕发展速度25mm/天，冻结管最大孔间距取800mm，则交圈时间为t1＝800/2/25＝16天，冻结壁交圈时间取20天，整个积极冻结时间取30天以上；

第六步、冻结孔钻孔的施工：

(1)、钻孔设备选型：

选用xp-30b工程钻机两台，配特拉斯gr200－20空压机一台，采用冲击钻进工艺；

在钻好孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，必要时采用jdt-5型陀螺测斜仪测斜以保证钻孔垂直精度；

(2)、钻孔技术要求：

钻进时，按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小；

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具下到距孔底0.3-0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗，停电时，将钻具提至安全深度，停电超过两小时，将钻具全部提出，对所有钻具经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管；

冻结管5进行地面配组，丈量全长，做好记录，下管时清除管内异物，保持清洁，试压封口后，及时将冻结管5周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

偏斜：冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，否则予以补孔，冻结深度满足设计要求，下管长度不小于设计冻结孔深度；

测斜：冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图；

钻场基础：为了保证钻孔质量，现场铺设简易泥浆沟槽；

第七步、冻结的施工：

(1)、冻结系统安装：整个冻结系统布置在一侧，两套设备并联安装，相互备用；

(2)、冷冻机组的安装：

1)、就位与固定：

按照冻结系统布置图，将冷冻机组就位后，用螺栓与基础进行固定，固定时用水平尺对机组进行找平，通过不断调整垫铁将机组调平；

根据现场的管路布置，调整冷凝器两头盖板，已达到优化管路布置的目的；

将机组启动柜可靠布置在机组旁边，利于操作方便的位置，同时注意与机组之间留下一定的空间，要对平时的操作维护带来方便；

2)、管路连接：

管路与机组之间采用法兰连接，要合理地布置安装阀门，利于平时开启与关闭操作，又要对维护提供方便；

3)、机组密封检测：

冷冻机组要保证密封性能可靠，否则造成机组泄漏，制冷效率下降，达不到理想的制冷效果；

首先进行制冷系统的检漏，在确保系统无泻漏后，再灌满液氮；

(3)、盐水泵的安装：检查水泵和电机，确保在运输和装卸过程中没有损伤；检查工具和起重机械，并检查机器的基础，安装泵的基础平面水平找平，放置好后再检查一下整台机组的水平度，泵的吸入管路和吐出管路设置有各自的支架，不允许管路重量直接由泵承受，泵轴与电机旋转方向保持一致，泵的吸入口要高于液氮蒸发器底20cm，在盐水泵及分离器中间设置一道滤网，以防止有杂物被吸入管路内，检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵轴，检查泵轴转动是否灵活，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；

(4)、冷冻机组调试：

在制冷系统调试前，一定要做好系统内部的清洁和干燥工作；

1)、调试：正式开机前对主要电控系统做模拟动作检测，即机组主机不通电，控制系统通电，然后通过机组内部设定，对机组的电控系统进行检测，组件是否运行正常，如果电控系统出现问题，及时解决，最后再通上主机电源，进行调试；在调试过程中，检查制冷系统中的各处阀门是否处在正常的开启状态，特别是排气截止阀，切勿关闭，启动前应注意观察机组的供电电压是否正常；

2)、运行：按照冷冻机操作规程要求，启动机组，当机组启动后，根据机组说明书要求，查看机组的各项参数是否正常，对机组的各项数据进行记录，特别是一些主要参数要记录清楚，在机组运行过程中，注意压缩机的增、减载机构是否正常工作，正确使用制冷系统中安装的安全保护装置，如高低压保护装置和安全阀，如有损坏及时更换；

3)、异常监测：如出现异常情况，立即停机检查；

(5)、盐水泵的调试：检查泵及管路及结合处有无松动现象，用手转动泵，试看泵轴转动是否灵活，向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位是否在油标的中心线处，润滑油及时更换或补充；点动电机，试看电机转向是否正确，开动电机，当泵正常运转后，打开出口压力表，视其显示出适当压力后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况；观察泵体及管路是否振动过大，过大时要停车检查原因并进行处理；控制泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证泵在最高效率点运转，才能获得最大的节能效果；泵在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35℃，最高温度不得超过80℃；如发现泵有异常声音应立即停车检查原因。

第八步、冻结管5的拔除：

(1)、强制解冻：

采用人工局部解冻的方案，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管5周围的冻土融化；

(2)、盐水加热：

用一只3m³的盐水箱储存盐水，用6组20kw的电热丝进行加热盐水，温度控制在75±10℃；

(3)、盐水循环：

利用盐水泵循环盐水，水泵型号为is150-125-315，每个冻结孔的盐水循环流量控制在5－7m³/h；

(4)、解冻测量：

利用冻结帷幕内的测温孔，每天定时测量帷幕温度的变化，直至冻结帷幕上升至正温为止，则停止解冻作业；

(5)、冻结管5起拔：

冻结管5解冻后，用压缩空气将管内盐水排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m左右时，确保无异常后，快速拔出冻结管5，拔管时注意冻结管5与挂钩要成一线，冻结管5不能蹩劲，拔管时要常微转动冻结管5，冻结管5不能硬拔，如拔不动时，要继续循环热盐水解冻，直至能拔起冻结管5为止；

第九步、冻胀与融沉控制：

冻胀是因土体冻结时水结冰而引起的土体膨胀，施工过程中采取如下措施控制冻胀和融沉：

(1)、在冻结管拔出后，要及时地将冻结孔洞用黄砂充填密实；

(2)、在冻土体的融化阶段，利用隧道管片的注浆孔向冻结加固区进行注浆压密加固冻融土体，冻土体的自然融化过程缓慢，采取小压力、多注次的方式进行注浆，注浆压力为0.2-0.5mpa，浆液选用单液水泥浆；

(3)、为了预防冻胀和融沉,设计选用标准制冷量较大的冷冻机组,在短时间内把盐水温度降到设计值,以加快冻土发展,提高冻土强度,减少冻胀和融沉量；

(4)、掌握和调整盐水温度和盐水流量,采取间歇式冻结,控制冻土发展量，以减少冻胀和融沉。