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(duì)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)