基本原理:
在待开凿的井筒周围钻冻结孔;在冻结孔内下入底端封闭、连续接长的冻结管,在 冻结管内下入塑料供液管,形成冻结器;在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水,低温 盐水吸收冻结管周围地层的热量,使地层冻结,形成不透水、且能抵抗地压的圆筒形冻 土(岩)墙——冻结壁;而后在冻结壁的保护下掘砌施工井壁,形成永久的封水与支护结 构;待井壁施工完成后,停止冻结,拔出冻结管内的供液管并充填冻结管,防止形成导 水通道。冻结法凿井技术的核心是井壁和冻结壁的设计理论和施工技术,其难度随冻结 岩层深度增大,随冻结土层深度急增。
本技术部分内容已获 2009 年国家科学技术进步奖二等奖(图 1)
工艺流程:
冻结法凿井的工艺流程为
1、施工井筒检查孔;
2、考虑井筒深度,根据井筒检查孔地质与水文地质资料确定冻结深度;
3、根据地层性质和工程条件确定适用的井壁结构(表土双层复合井壁、表土内层 可缩井壁、基岩单层冻结井壁等结构形式);
4、根据相应的井壁设计理论确定井壁厚度和井壁材料;
5、根据井筒掘进半径和深度,结合井筒检查孔未冻结岩土及冻结岩土物理力学性 能试验资料,确定冻结壁的设计厚度及平均温度;
6、根据冻结壁厚度等设计要求,设计冻结方案与冻结工艺、布置冻结孔;
7、在待开凿井筒周围施工冻结孔,在冻结孔内下入底端封闭、连续接长的冻结管, 在冻结管内下入塑料供液管,形成冻结器;同时在地面建设制冷站;
8、在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水,冻结地层形成满足设计要求的冻结壁;
9、在冻结壁的保护下掘砌施工井壁,形成永久封水与支护结构;
10、井壁施工完成后,拔出冻结管内的供液管并充填冻结管。