鹿島建設首次采用“液化CO2地基凍結工法”施工

鹿島建設首次采用“液化CO2地基凍結工法”施工

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

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

采用新型凍結工法的背景

在進行盾構始發、接收、地下對接、隧道擴挖以及換刀等作業時，為了保證施工安全和作業精度，較多地應用地基凍結工法。

在原來的主流地基凍結工法中，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(一次冷媒)中使用氟利昂。近年來從防止地球溫室效應的觀點出發，希望實現從特定的氟利昂到替換氟利昂進而無氟利昂的轉變，同時要求開發出可以降低溫室效應氣體排放量的新型凍結工法。

為此，鹿島建設采用了Chemical Grouting Co.,Ltd.(位于東京都港區)開發的利用液化CO2循環的新型地基凍結工法，并同該公司一起推動了這種新工法的應用。

利用液化CO2循環的地基凍結系統的特點

該新型地基凍結工法在冷凍機(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汽化時的潛熱(通過從地基中吸收熱進行冷卻)，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)降低環境負荷。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工法時，影響冷卻液循環的能耗得以銳減，溫室效應氣體排放量也減少了約50%，同時在一次冷媒中使用了無氟利昂的液氨(NH3)；因而有效降低了環境負荷。

(中鐵工程裝備集團有限公司程紹磊 供稿)