鹿島建設(shè)首次采用“液化CO2地基凍結(jié)工法”施工

據(jù)鹿島建設(shè)2017年8月24日消息，鹿島建設(shè)在海底盾構(gòu)工程中首次應(yīng)用以液化CO2為冷卻液的新型地基凍結(jié)工法，通過冷卻液的低溫作用提高止水效果，完成盾構(gòu)與既有排水口(J字型排水管)的安全連接，順利實(shí)現(xiàn)了排水隧道的貫通。

與原來使用氯化鈣作為冷卻液的凍結(jié)工法相比，這種新型的地基凍結(jié)工法可大幅提高凍結(jié)效率。經(jīng)確認(rèn)，采用新型地基凍結(jié)工法可降低冷卻液循環(huán)的能耗，將溫室效應(yīng)氣體排出量削減約50%。

采用新型凍結(jié)工法的背景

在進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收、地下對接、隧道擴(kuò)挖以及換刀等作業(yè)時(shí)，為了保證施工安全和作業(yè)精度，較多地應(yīng)用地基凍結(jié)工法。

在原來的主流地基凍結(jié)工法中，地基冷卻液(二次冷媒)使用氯化鈣，并且在使冷卻液自身冷卻的冷凍機(jī)(一次冷媒)中使用氟利昂。近年來從防止地球溫室效應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，希望實(shí)現(xiàn)從特定的氟利昂到替換氟利昂進(jìn)而無氟利昂的轉(zhuǎn)變，同時(shí)要求開發(fā)出可以降低溫室效應(yīng)氣體排放量的新型凍結(jié)工法。

為此，鹿島建設(shè)采用了Chemical Grouting Co.,Ltd.(位于東京都港區(qū))開發(fā)的利用液化CO2循環(huán)的新型地基凍結(jié)工法，并同該公司一起推動(dòng)了這種新工法的應(yīng)用。

利用液化CO2循環(huán)的地基凍結(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)

該新型地基凍結(jié)工法在冷凍機(jī)(一次冷媒)中使用液氨(NH3)，采用液化CO2作為冷卻液(二次冷媒)，與原來的凍結(jié)工法相比，能夠高效地形成凍土。

1)高效形成凍土。原來的氯化鈣冷卻液只能冷卻到-30 ℃，而液化CO2能夠冷卻到-45 ℃。新工法不僅可利用顯熱(通過溫度差冷卻)，還可利用液化CO2汽化時(shí)的潛熱(通過從地基中吸收熱進(jìn)行冷卻)，加上冷卻液本身的低溫作用，從而高效形成凍土，有利于縮短工期、降低成本。

2)降低環(huán)境負(fù)荷。如果是同等量的凍土，通過使用液化CO2這一高效的冷卻液，則只需要原來1/10左右的流量就可以完成。采用該新型地基凍結(jié)工法時(shí)，影響冷卻液循環(huán)的能耗得以銳減，溫室效應(yīng)氣體排放量也減少了約50%，同時(shí)在一次冷媒中使用了無氟利昂的液氨(NH3)；因而有效降低了環(huán)境負(fù)荷。

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司程紹磊 供稿)