A. Способ искусственного замораживания при строительстве тоннелей

Искусственное замораживание грунтов на строительстве метрополитенов применяют при проходке стволов шахт, эскалаторных тоннелей, перегонных тоннелей, строительстве станций закрытого способа, разработке котлованов под сооружения метрополитена возводимых открытым способом.

Искусственное замораживание грунтов позволяет создать прочное ограждение кругового или прямоугольного очертания из замороженного грунта, препятствующее проникновению в сооружаемую выработку грунтовой воды или водонасыщенных неустойчивых грунтов. Такое ограждение воспринимает давление окружающего выработку или котлован грунта, а также гидростатический напор грунтовых вод.

Замораживание грунтов рассольным способом. Для замораживания грунтов обычно используют так называемый холодильный агент (хладагент). Обычно в качестве хладагента применяют охлажденный водный раствор хлористого кальция (рассол), который обладает способностью оставаться жидким при отрицательных температурах. Такой рассол, охлажденный на замораживающей станции, по системе труб подают к замораживающим колонкам, опущенным в пробуренные скважины.

Для создания ледогрунтового ограждения предварительно по контуру будущей выработки через всю толщу водоносных грунтов бурят скважины, заглубляя концы их на 2-5 м в водоупорный грунт (глины, плотные безводные сланцы, мергели). Расстояние между этими скважинами определяется проектом из расчета, что радиус намораживаемого вокруг скважины ледогрунтового цилиндра составляет 1,25— 1,5м.

Холодный рассол насосами нагнетается в распределитель, откуда он равномерно расходится по питающим трубам замораживающих колонок. Достигнув дна колонки, рассол, давление которого поддерживается насосами на станции, поднимается вверх по кольцевому пространству между питающей трубой и замораживающей колонкой, омывая ее внутренние стенки. При этом происходит теплообмен: рассол отнимает тепло у грунта, окружающего колонку, и понижает его температуру, что постепенно приводит к замораживанию грунта. Затем из колонки через оголовок рассол поступает в коллектор, а из него — на замораживающую станцию, где вновь охлаждается.

Постепенно вокруг каждой колонки образуется массив замороженного грунта цилиндрической формы. При дальнейшем замораживании объем замороженных цилиндров увеличивается, и они смерзаются между собой в сплошной кольцевой массив (рис. 84).

Время, необходимое для образования замороженного массива, зависит от гидрогеологических условий, числа замораживающих колонок, температуры циркулирующего рассола, проектной толщины замороженного массива. Ориентировочный срок для создания замороженного контура при расстоянии между скважинами 1,25 м колеблется в пределах от 40 до 60 сут при круглосуточной работе замораживающей станции. Этот процесс называют активным замораживанием. Чтобы массив поддерживался в замороженном состоянии, замораживающая станция в течение всего времени лроходки в замороженной зоне работает по режиму, определяемому в проекте (в одну или две смены),— это период поддержания замораживания.

Рис. 84. Последовательность образования ледогрунтового кольцевого массива вокруг ствола шахты:
а — начальный период; б — середина процесса; в — конец замораживания

Работы по проведению замораживания начинают с бурения скважин и установки в них замораживающих колонок с питающими трубами. Параллельно ведут работы по строительству замораживающей станции, монтажу оборудования и рассолопроводов с таким расчетом, чтобы к окончанию бурения скважин можно было провести испытания и ввести всю систему в работу.

Производство горнопроходческих и строительных работ в замороженной зоне имеет ряд особенностей. Работы следует вести при тщательном контроле за состоянием ледогрунтового ограждения и режимом работы замораживающей станции для сохранения размеров ледогрунтового ограждения и его температуры.

После окончания проходческих работ и возведения постоянной обделки сооружения приступают к оттаиванию замороженных грунтов, которое может происходить естественным путем или выполняется искусственно путем нагнетания в скважины нагретого рассола или воды.

Низкотемпературное замораживание с использованием жидкого азота. В последние годы в практике метростроения для искусственного замораживания грунтов стали применять новый хладагент — жидкий азот, представляющий собой бесцветную жидкость, температура испарения которой очень низка (при атмосферном давлении она равна —195,8?С).

В отличие от других промышленных хладагентов (аммиака, фреона), которые можно использовать только в замкнутой системе холодильной установки, жидкий азот используют однократно (испаряющийся газ выпускают в окружающую среду).

Способ низкотемпературного замораживания с применением жидкого азота обладает рядом преимуществ в сравнении с обычным (рассольным) замораживанием. При замораживании жидким азотом не нужны замораживающие станции, а также сети трубопроводов. Доставленный на стройплощадку жидкий азот из цистерн пускают сразу в замораживающие колонки. Скорость замораживания увеличивается, что особенно важно при больших скоростях фильтрации грунтовых вод, а также при поступлении термальных и минерализованных вод.

Применение технологии низкотемпературного замораживания эффективно при ликвидации прорывов воды и плывунов в горные выработки, а также при выполнении срочных работ в водоносных грунтах.

Искусственное замораживание является универсальным средством стабилизации грунтов и обеспечения возможности ведения работ в водоносных породах. В то же время оно имеет ряд недостатков. Пучение обводненных грунтов вследствие увеличения их объема при замораживании и осадка при оттаивании может приводить к деформациям поверхностных сооружений, под которыми ведутся работы по замораживанию, особенно если они выполняются на небольшой глубине. Подготовительные работы сложны, а сам процесс замораживания длителен, стоимость таких работ довольно высока.

)Какие предприятия относятся к опасным производственным объектам.

Опасными считаются объекты производственного назначения, эксплуатация которых представляет угрозу для здоровья и жизни людей и их имущества, а также способна привести к ухудшению состояния окружающей среды в случае аварии.

Можно выделить следующие типы опасных производственных объектов:

§ участки;

§ хранилища;

§ устройства;

§ другие производственные объекты, которые можно отнести опасным по их технологическим признакам.

Разделение опасных производственных объектов на виды позволяет рассмотреть их более подробно. В этом статусе выступают:

§ объекты химического и газового надзора;

§ подъемные сооружения;

§ объекты котлонадзора;

§ производства, предусматривающие хранение и переработку растительного сырья;

§ барокамеры;

§ аттракционы;

§ литейные и металлургические производства;

§ горнорудное дело;

§ другие производственные объекты.

К опасным относят объекты, на территории которых:

§ осуществляется производство, использование, хранение, переработка, уничтожение и транспортировка горючих, токсичных, окисляющих, взрывчатых и других вредных веществ;

§ применяется оборудование, которое работает при температуре более 115 C° или находится под давлением свыше 0,07 МПа;

§ производится получение расплавов и сплавов черных и цветных металлов;

§ применяются стационарно установленные эскалаторы, фуникулеры, грузоподъемные механизмы, канатные дороги;

§ осуществляется ведение горных работ, деятельности в подземных условиях, работ по обогащению полезных ископаемых.