隧道施工的制冷系统设计方法及施工设计装置与流程

本发明属于隧道设计技术领域，具体涉及一种隧道施工的制冷系统设计方法以及一种隧道施工的制冷系统施工设计装置。

背景技术：

联络通道作为连通左右两条地铁隧道的安全和维护通道，是地铁线路的重要附属工程之一，在联络通道施工之前通常采用冻结法加固土层，以保证联络通道施工中隧道不发生沉降和坍塌，是否能进行有效的冻结加固，是保证联络通道施工安全的关键问题，因此需要对进行冻结加固的制冷系统进行设计。

技术实现要素：

本发明提供一种隧道施工的制冷系统设计方法及施工设计装置，设计步骤简单易行，能够形成有效的冻结加固层，保证了联络通道的施工安全。

本发明提供的隧道施工的制冷系统设计方法，包括：获取隧道的地质信息，并确定联络通道及泵房的冻结参数；获取与所述冻结参数对应的参数取值；基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值；根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷。

优选地，所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息，所述冻结参数包括：设计盐水温度、冻结孔单孔流量、冻结孔允许偏斜距离、通道部位冻结孔成孔控制最大允许间距、冻土发展速度、冻结帷幕交圈时间、达到设计厚度时间。

优选地，所述与冻结参数对应的参数取值，包括：所述设计盐水温度为-29℃、所述冻结孔单孔流量大于5m³/h、所述冻结孔允许偏斜距离小于150mm、所述通道部位冻结孔成孔间距小于900mm、所述冻土发展速度为22mm/d、所述冻结帷幕交圈时间为20天、所述达到设计厚度时间为40天。

优选地，基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值，包括采用以下公式计算：

q＝1.2·π·d.h·k，其中

q-冻结孔需冷量数值；

h-冻结总长度(含冷排管长度)；

d-冻结管直径；

k-冻结管散热系数，250kcal/h·㎡。

优选地，其特征在于，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备，包括：选取冷冻机房螺杆机组；选取冻结系统辅助设备。

优选地，所述冻结系统辅助设备包括：盐水循环泵、冷却水循环泵以及连接管。

另一方面，本发明还提供一种隧道内的冻结壁的施工设计装置，所述施工设计装置包括：处理器，用于：获取隧道的地质信息，并确定联络通道及泵房的冻结参数；获取与所述冻结参数对应的参数取值；基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值；根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷。

优选地，所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息，所述冻结参数包括：设计盐水温度、冻结孔单孔流量、冻结孔允许偏斜距离、通道部位冻结孔成孔控制最大允许间距、冻土发展速度、冻结帷幕交圈时间、达到设计厚度时间。

优选地，所述与冻结参数对应的参数取值，包括：所述设计盐水温度为-29℃、所述冻结孔单孔流量大于5m³/h、所述冻结孔允许偏斜距离小于150mm、所述通道部位冻结孔成孔间距小于900mm、所述冻土发展速度为22mm/d、所述冻结帷幕交圈时间为20天、所述达到设计厚度时间为40天。

优选地，基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值，包括采用以下公式计算：

q＝1.2·π·d.h·k，其中

q-冻结孔需冷量数值；

h-冻结总长度(含冷排管长度)；

d-冻结管直径；

k-冻结管散热系数，250kcal/h·㎡。

优选地，其特征在于，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备，包括：选取冷冻机房螺杆机组；选取冻结系统辅助设备。

优选地，所述冻结系统辅助设备包括：盐水循环泵、冷却水循环泵以及连接管。

本发明提供的隧道施工的制冷系统设计方法及施工设计装置，根据获取的隧道的地质信息，确定联络通道及泵房的冻结参数，以符合具体施工环境的要求；基于所述冻结参数取值计算冻结站的需冷量数值，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷，以满足施工要求形成有效的冻结加固层。本发明的制冷系统设计方法，设计步骤简单易行，能够形成有效的冻结加固层，保证了联络通道的施工安全。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的隧道施工的制冷系统设计方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

为了保证联络通道施工的安全，在联络通道施工之前通常采用冻结法加固土层，以保证联络通道施工中隧道不发生沉降和坍塌，需要对进行冻结加固的制冷系统进行设计，保证形成有效的冻结加固层，保证联络通道的施工安全。

如图1所示，本发明提供的隧道施工的制冷系统设计方法，包括：获取隧道的地质信息，并确定联络通道及泵房的冻结参数；获取与所述冻结参数对应的参数取值；基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值；根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷。

根据本发明的技术方案，首先获取隧道的地质信息，并确定联络通道及泵房的冻结参数；获取与所述冻结参数对应的参数取值。

根据本发明的一种实施方式，所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息，所述冻结参数包括：设计盐水温度、冻结孔单孔流量、冻结孔允许偏斜距离、通道部位冻结孔成孔控制最大允许间距、冻土发展速度、冻结帷幕交圈时间、达到设计厚度时间，根据具体的地层地质信息和水文地质信息选择所述冻结参数，更符合具体施工环境的要求。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述与冻结参数对应的参数取值，包括：所述设计盐水温度为-29℃、所述冻结孔单孔流量大于5m³/h、所述冻结孔允许偏斜距离小于150mm、所述通道部位冻结孔成孔间距小于900mm、所述冻土发展速度为22mm/d、所述冻结帷幕交圈时间为20天、所述达到设计厚度时间为40天。本发明通过合理取值缩小了设计计算的范围，减少了计算负荷，提高了计算效率。还根据实际操作情况对各冻结参数的取值进行调整，具体来说，所述设计盐水温度可以在-28℃～-30℃之间进行调整，冻结孔单孔流量可以在5～7m³/h的范围内进行调整，所述冻结帷幕交圈时间可以根据实际操作情况控制在20～22天，所述达到设计厚度时间可以根据测温情况调整为积极冻结45天等。

根据本发明的技术方案，基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值。

根据本发明的一种实施方式，优选地，基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值，包括采用以下公式计算：q＝1.2·π·d.h·k，其中

q-冻结孔需冷量数值；

h-冻结总长度(含冷排管长度)；

d-冻结管直径；

k-冻结管散热系数，250kcal/h·㎡。

根据本发明的技术方案，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷。

根据本发明的一种实施方式，优选地，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备，包括：选取冷冻机房螺杆机组；选取冻结系统辅助设备。

具体地，根据计算结果，单个联络通道冷冻机房可以选用170wdedd型螺杆机组(标况制冷量为11.7×104kcal/h)2台，其中1台为备用设备。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述冻结系统辅助设备包括：盐水循环泵、冷却水循环泵以及连接管。

具体地，盐水循环泵选用isw150-315型2台，单台流量为200m³/h，电机功率为30kw，其中1台备用；

冷却水循环选用irg125-125型清水泵2台，流量为160m³/h，电机功率为15kw，其中1台备用；

冷却塔选用slb-80型2台；补充新鲜水量为15m³/h；

冻结管选用φ89×8mm，丝扣连接；冷冻排管选用φ45×3mm；

测温孔管浅孔选用φ32mm×3mm钢管；

供液管选用φ48×3.5mm钢管，采用焊接连接；

盐水干管和集配液管选用φ159×5mm的钢管；

冷却水管选用φ127×4.5mm供水钢管；

冷冻机油选用n46冷冻机油；

制冷剂选用氟立昂r-22，冷媒剂选用氯化钙溶液。

联络通道及泵房工程用电负荷由各设备的使用负荷叠加计算，约为300kw/h。

另一方面，本发明还提供一种隧道内的冻结壁的施工设计装置，所述施工设计装置包括：处理器，用于：获取隧道的地质信息，并确定联络通道及泵房的冻结参数；获取与所述冻结参数对应的参数取值；基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值；根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷。

优选地，所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息，所述冻结参数包括：设计盐水温度、冻结孔单孔流量、冻结孔允许偏斜距离、通道部位冻结孔成孔控制最大允许间距、冻土发展速度、冻结帷幕交圈时间、达到设计厚度时间。

优选地，所述与冻结参数对应的参数取值，包括：所述设计盐水温度为-29℃、所述冻结孔单孔流量大于5m³/h、所述冻结孔允许偏斜距离小于150mm、所述通道部位冻结孔成孔间距小于900mm、所述冻土发展速度为22mm/d、所述冻结帷幕交圈时间为20天、所述达到设计厚度时间为40天。

优选地，基于所述参数取值计算冻结站的需冷量数值，包括采用以下公式计算：

q＝1.2·π·d.h·k，其中

q-冻结孔需冷量数值；

h-冻结总长度(含冷排管长度)；

d-冻结管直径；

k-冻结管散热系数，250kcal/h·㎡。

优选地，其特征在于，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备，包括：选取冷冻机房螺杆机组；选取冻结系统辅助设备。

优选地，所述冻结系统辅助设备包括：盐水循环泵、冷却水循环泵以及连接管。

本发明提供的隧道施工的制冷系统设计方法及施工设计装置，根据获取的隧道的地质信息，确定联络通道及泵房的冻结参数，以符合具体施工环境的要求；基于所述冻结参数取值计算冻结站的需冷量数值，根据所述需冷量数值选取冻结站的设备以及核算工程用电负荷，以满足施工要求形成有效的冻结加固层。本发明的制冷系统设计方法步骤简单易行，能够形成有效的冻结加固层，保证了联络通道的施工安全。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。