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人工凍結(jié)法:給隧道做一次速凍止水

2016-04-16　

        地鐵、隧道……近年來(lái)，長(zhǎng)三角地區(qū)各類(lèi)地下工程項(xiàng)目紛紛上馬，但是，這些地下“長(zhǎng)龍”卻被“大水”攔住了去路。

        “這一片區(qū)域沿江沿海，地層含水量大，地下施工中容易出現(xiàn)涌砂冒水的險(xiǎn)情。”在南京林業(yè)大學(xué)教授楊平看來(lái)，因?yàn)楣こ逃衅谙?，如何盡快排險(xiǎn)成了該地區(qū)城市地下工程建設(shè)界無(wú)法回避的問(wèn)題。

        早在2003年，針對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)地下工程涌砂冒水頻發(fā)的現(xiàn)狀，南京林業(yè)大學(xué)教授楊平帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)便著手研究與開(kāi)發(fā)新型人工凍結(jié)更快速安全的技術(shù)，服務(wù)地方建設(shè)。

        經(jīng)過(guò)多年的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與理論研究，2009年10月，“液氮凍結(jié)止水盾尾刷快速更換技術(shù)”在浙江錢(qián)塘江過(guò)江隧道排險(xiǎn)中首戰(zhàn)告捷，挽回經(jīng)濟(jì)損失2820萬(wàn)元，縮短工期2月；2014年12月，南京緯三路長(zhǎng)江隧道建設(shè)，當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)到1.6公里處，發(fā)生盾尾刷滲漏。針對(duì)險(xiǎn)情，楊平也采用了液氮盾尾刷快速更換技術(shù)，快速成功攻克了難關(guān)，節(jié)約資金4700萬(wàn)元。

        人們較為陌生的液氮，如何能產(chǎn)生這樣的神奇功效？原來(lái)“液氮人工凍結(jié)法”讓液氮在輸出時(shí)通過(guò)減壓，使它變身成氮?dú)夂?，能迅速降溫達(dá)零下170攝氏度以上，這些超低溫氮?dú)獗惠斔偷?個(gè)圓環(huán)型分配器。由分配器將氮?dú)馇擅畹剌斔偷皆诙軜?gòu)管片鉆孔植入的凍結(jié)管內(nèi)，并在管內(nèi)環(huán)形空間形成循環(huán)，凍結(jié)管為直徑89毫米、長(zhǎng)1—2米的鋼管，氮?dú)馔ㄟ^(guò)鋼管排出地面。超低溫的氮?dú)馔ㄟ^(guò)這些“旅程”，不斷地冷卻周?chē)貙?。如此循環(huán)往復(fù)，周邊地層就變成“銅墻鐵壁”了。

        “地下施工出現(xiàn)涌沙冒水險(xiǎn)情時(shí)，采用‘液氮人工凍結(jié)法’相對(duì)于傳統(tǒng)鹽水凍結(jié)，能更快更安全更靈活地形成止水屏障，排除險(xiǎn)情?！睏钇浇榻B，“液氮人工凍結(jié)法止水盾尾刷快速更換技術(shù)”藥到病除時(shí)間只需20天，而鹽水凍結(jié)一般要達(dá)60天，因縮短時(shí)間三分之二，往往能為施工單位挽回直接經(jīng)濟(jì)損失千萬(wàn)元以上；該工法凍結(jié)強(qiáng)度更高，一般能使地層達(dá)到零下100多攝氏度，而鹽水凍結(jié)的溫度一般只能達(dá)零下30攝氏度，止水性更好，增加了安全性；適應(yīng)性也更強(qiáng)，任何水壓狀態(tài)下都能施工，能承受高水壓，是地下工程特殊搶險(xiǎn)的良方。

        “它解決了長(zhǎng)三角一帶盾構(gòu)隧道建設(shè)中的涌沙冒水的關(guān)鍵難題。”在該項(xiàng)目成果鑒定會(huì)上，我國(guó)著名地下工程專(zhuān)家錢(qián)七虎院士如是說(shuō)。

        近年來(lái)，楊平帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)?wèi){借“人工凍結(jié)法技術(shù)”，為長(zhǎng)三角地區(qū)的27條地鐵和隧道快速排險(xiǎn)，直接挽回經(jīng)濟(jì)損失和產(chǎn)生間接效益32.74億元，項(xiàng)目本身已誕生發(fā)明專(zhuān)利8項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利7項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)，技術(shù)成果走進(jìn)了長(zhǎng)三角地區(qū)的條條隧道，讓該地區(qū)地鐵建設(shè)駛上快車(chē)道。

        

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