深基坑冻结封底施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种深基坑冻结封底施工方法，涉及一种深基坑围护结构的施工方法。其技术要点包括如下步骤：（1）施工地下连续墙；（2）打钻、下放冻结管；（3）分层开挖，同时在设计时间内开机冻结基坑底板；（4）开挖至基坑底部后浇筑混凝土底板；（5）割除坑内暴露的冻结管。本发明可以在保证施工安全的前提下，大大缩短地下连续墙的入土深度，减小了地下连续墙的施工难度，降低了施工风险。
【专利说明】
深基坑冻结封底施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种深基坑、井筒开挖的新型施工方法，此方法可适用于各种复杂地质条件。
【背景技术】
[0002]当前深大基坑开挖大多采用地下连续墙作为围护结构，地下连续墙的入土比根据实际情况取0.7-1.0，当基坑开挖深度小于50m时，地下连续墙入土深度在10m之内，目前现有技术水平可以实现；当基坑开挖深度达到10m时，地连墙入土深度可达200m，此时会发生槽壁坍塌、钢筋笼下放困难等一系列问题。世界目前施工最深的地下连续墙为158m深的西藏旁多水利枢纽坝基混凝土防渗墙工程，在施工过程中遇到了各种各样的问题，施工风险、难度非常大。
[0003]基坑开挖面以下部分的地下连续墙主要起挡水作用，据此可以考虑采用冻结法封底，用人工冻结法在基坑底部形成的冻土底板阻止开挖过程中坑外水土涌入基坑中，这样就可以大大减少地下连续墙的入土深度，降低地下连续墙施工难度，降低施工风险。
[0004]人工冻结技术已经成熟，地下连续墙结合人工冻结封底，作为基坑开挖的围护结构可以保证施工的安全。该施工方法可以大大减少地下连续墙的入土深度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决深基坑开挖过程中地下连续墙等围护结构入土深度过大而提出的一种施工方法。该方法可以在保证深基坑安全施工的前提下大幅减少地下连续墙等围护结构的入土深度，减小了施工难度，降低了施工风险，缩短了施工工期。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
本发明主要有两大结构组成，普通的地下连续墙，人冻结法形成的冻土体底板。
[0007]正式开挖前要施工地下连续墙和下放冻结管。
[0008]地下连续墙中下部承受的弯矩较大，要根据实际受力情况合理配筋。
[0009]为增加地下连续墙的稳定性，墙体要伸入冻土体一定的深度，但不能穿透冻土体。
[0010]从地面垂直往下打冻结孔至指定深度，采用分段冻结技术对设计基坑底部土体进行冻结。
[0011]冻结孔的布置要均匀合理，保证底部冻土体形成良好。
[0012]在基坑底部设计标高以上的冻结管要做好保温措施，确保冷量能够有效的利用到该冻结的下部土体。
[0013]主要步骤包括:
第一步:施工地下连续墙。地下连续墙具有挡土防水的功能，施工时要保证墙体的垂直度满足要求，相邻两幅墙体间的接缝要具有良好的封水效果。
[0014]第二步:在开始施工地下连续墙后，进行打钻、下放冻结管。打钻过程中要实时测斜，保证偏斜满足设计要求，对于不满足偏斜要求的要增加补孔，确保正常开冻后能形成均匀的冻结帷幕。
[0015]第三步:地下连续墙和冻结管施工完成后，对两者的施工质量进行检测，质量合格后准备坑内土体的开挖。
[0016]第四步:分层开挖。进行基坑降水，降至指定深度后挖土，开挖过程中要及时施加支撑，确保围护结构的稳定。
[0017]第五步:基坑开挖至1/2左右时，开始对坑底土体进行冻结。(具体开机冻结施加要根据实际开挖速度而定，确保开挖至基坑底部之前形成具有一定强度的冻土底板)。
[0018]第六步:开挖至基坑底部后开始浇筑混凝土底板。混凝土底板与地下连续墙的接缝处要做好防水措施。
[0019]第七步:基坑混凝土底板达到设计强度后割除坑内暴露的冻结管，埋在混凝土底板中的要用水泥浆填充。
[0020]在上述前两步中，要确保地下连续墙和冻结管施工到指定深度。其中冻结管深度要大于地下连续墙深度，后期形成的冻结底板要将地下连续墙的底部包裹住，增强其防水效果。
[0021]在上述第二步中，要对冻结管上部分进行保温，使冻结冷量应用到基坑底板上，提高冻结效率。
[0022]在上述第三步中，要对冻结管进行打压试漏，满足要求方可进行下一步的施工。
[0023]在上述第四步中提到的施加横向支撑，因基坑跨度大，支撑要有足够的刚度，可以考虑采用环向混凝土支撑。
[0024]在上述第五步中，具体开冻时间以及盐水循环温度要根据实际施工状况和地层条件而定，开冻后如果发现冻结效果欠佳，要适当放缓开挖速度，保证开挖土体下部具有一定厚度的土体来抵抗基坑外侧的水土压力，防止基地隆起、涌水。
[0025]在上述整个施工过程中，要注意保护已有的冻结管不被破坏。
[0026]本发明由于下部冻土底板的存在，使地下连续墙入土深度大幅减小(以10m深基坑为例，本发明可将地下连续墙总深度由200m减小至120m)，减小了地下连续墙的施工难度和风险，缩短了整个工程的施工工期。
【附图说明】
[0027]图1为本发明在正式开挖前的示意图。在该示意图中，2表示设计中要形成的冻土体，开挖前尚未形成冻土。
[0028]图2为本发明在开挖过程中的示意图。在该示意图中，2表示设计中要形成的冻土体，开挖过程中冻土体正在发展中。
[0029]图3为本发明开挖完成后的示意图。在该示意图中，2表示已经形成的冻土底板。
[0030]图中:1-地下连续墙，2-冻土体底板，3-上部包有保温材料的冻结管，4-土体，5-支撑，6-基坑底板，7-开挖面，8-设计坑底标高。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但他们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。
[0032]参阅附图，深基坑冻结封底开挖施工方法实施方式包括如下步骤:
步骤一:施工地下连续墙I。地下连续墙具有挡土防水的功能，施工时要保证墙体的垂直度满足要求，相邻两幅墙体间的接缝要具有良好的封水效果;地下连续墙要施工到指定深度，要嵌入到设计冻土体底板2中一定深度，但深度不能超出2的底部.步骤二:冻结管3施工。在打钻过程中冻结管3同时作为钻杆，上下两段冻结管焊接时要做好焊缝质量控制。打钻过程中要实时测斜，保证偏斜满足设计要求，对于不满足偏斜要求的要增加补孔，确保正常开冻后冻土体底板2形成良好。
[0033]步骤三:上述两步施工完成后准备基坑开挖工作，待地下连续墙达到设计强度后开始开挖。
[0034]步骤四:分层开挖。进行基坑降水，降至指定深度后挖土，开挖过程中要及时施加支撑5，确保围护结构I的稳定。
[0035]步骤五:基坑开挖至1/2左右时，开始对坑底土体进行冻结。(具体开机冻结施加要根据实际开挖速度而定，确保开挖至基坑底部之前形成具有一定强度的冻土底板2)。
[0036]步骤六:开挖至基坑底部后开始浇筑混凝土底板。基坑开挖至接近坑底8时要时刻关注冻土体底板2的发展情况，保证施工安全。混凝土底板与地下连续墙的接缝处要做好防水措施。
[0037]步骤七:基坑混凝土底板6达到设计强度后割除坑内暴露的冻结管，埋在混凝土底板中的要用水泥浆填充。
[0038]打钻过程中如果实际钻孔困难，进度缓慢，地下连续墙达到设计强度时，冻结管3仍未完全施工完，而施工工期紧时，可以考虑分区域开挖，基坑开挖与钻孔作业同时进行。
[0039]冻结管3在割除前要彻底清除管中盐水，防止盐水泄露对已有结构造成侵蚀。
[0040]人工冻结部分，可以采用冷冻机-盐水冻结，特殊情况下也可采用液氮冻结。
[0041]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此。
【主权项】
1.深基坑冻结封底施工方法，其特征在于:包括如下步骤， 步骤一:施工地下连续墙I。地下连续墙具有挡土防水的功能，相邻两幅墙体间的接缝要具有良好的封水效果;地下连续墙要施工到指定深度，要嵌入到设计冻土体底板2中一定深度，但深度不能超出2的底部。 步骤二:冻结管3施工。在打钻过程中冻结管3，上下两段冻结管焊接时要做好焊缝质量控制。打钻过程中要实时测斜，保证偏斜满足设计要求，对于不满足偏斜要求的要增加补孔，确保正常开冻后冻土体底板2形成良好。 步骤三:上述两步施工完成后准备基坑开挖工作，待地下连续墙达到设计强度后开始开挖。 步骤四:分层开挖。开挖过程中要及时施加支撑5，确保围护结构I的稳定。 步骤五:基坑开挖至1/2左右时，开始对坑底土体进行冻结。 步骤六:开挖至基坑底部后开始浇筑混凝土底板。基坑开挖至接近坑底8时要时刻关注冻土体底板2的发展情况，保证施工安全。混凝土底板与地下连续墙的接缝处要做好防水措施。 步骤七:基坑混凝土底板6达到设计强度后割除坑内暴露的冻结管，埋在混凝土底板中的要用水泥浆填充。2.根据权利要求1所述的深基坑冻结封底施工方法，其特征在于:步骤一、二中，要确保地下连续墙I和冻结管3施工到指定深度。其中冻结管3深度要大于地下连续墙I深度，后期形成的冻结底板2要将地下连续墙I的底部包裹住，增强其防水效果。3.根据权利要求1所述的深基坑冻结封底施工方法，其特征在于:步骤二中，要对冻结管3上部分进行保温，使冻结冷量应用到基坑底板2上，提高冻结效率。4.根据权利要求1所述的深基坑冻结封底施工方法，其特征在于:步骤三中，要对冻结管3进行打压试漏，满足要求方可进行下一步的施工。5.根据权利要求1所述的深基坑冻结封底施工方法，其特征在于:步骤五中，具体开机冻结施加要根据实际开挖速度和土层性质而定，确保开挖至基坑底部之前形成具有一定强度的冻土底板2。
【文档编号】E02D17/04GK105926636SQ201610314705
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】岳丰田, 纪玉田, 张勇, 石荣剑, 陆路, 吴昊
【申请人】中国矿业大学