辐条式冻结向外扩挖式开挖超深基坑的施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用辐条式冻结进而向外扩挖来开挖超深基坑的施工方法。本发明的超深基坑开挖的施工方法，包括超深基坑内部结构、预成型小端面基坑内部结构、辐条式冻结管、低温冻土帷幕等。本发明利用预成型的小断面基坑的周围打设辐条式分布的水平冻结孔，利用人工制冷技术，将预成型小断面基坑周围的土体的热量通过热交换被冷媒介带走，从而在预成型小断面基坑的周围形成比较厚的低温冻土帷幕。再从小断面基坑的周围向外扩挖，利用未挖的低温冻土帷幕形成临时围护结构，起隔水、封闭和保护的作用，从而完成超深基坑的施工，满足超深基坑建设的需要。本发明中超深基坑的施工方法优点在于：技术上易于实现、安全可靠、经济效果明显，且对周围环境影响小。
【专利说明】
辐条式冻结向外扩挖式开挖超深基坑的施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种开挖超深基坑的施工方法，更具体地说是一种采用辐条式冻结进而向外扩挖来开挖超深基坑的施工方法。
【背景技术】
[0002]在地下空间与利用日益繁荣的今天，“海绵城市”的城市发展理念应运而生。海绵城市是一种新的城市雨洪管理理念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，主要是指下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，并根据需要将蓄存的水加以合理利用。而在海绵城市建设中，对于土建方面，超深基坑(深度10m?200m、直径为15m?30m)的施工是主要的工程量，也是主要的技术性难题。这种基坑比一般地下工程(地铁等)涉及到基坑深得多，比矿井的断面大得多，因此使用一般的施工方法难以满足超深基坑建设的需要。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决现有的施工方法难以满足超深基坑建设的需要而提出的一种采用辐条式冻结进而向外扩挖式建设超深基坑的施工方法。
[0004]本发明的超深基坑开挖的施工方法，包括超深基坑内部结构、预成型小端面基坑内部结构、辐条式冻结管、低温冻土帷幕等。辐条式冻结管通过内部冷盐水循环，带走周围土体热量，进而使周围土体变成人工冻土，形成低温冻土帷幕，再在冻土帷幕的保护下，由预成型小端面基坑内部结构向外扩挖，来完成超深基坑的施工。
[0005]所述的基坑为超深基坑，基坑深度为10m?200m，断面形状为直径为15m?30m的圆形断面。
[0006]所述的超深基坑内部结构为基坑内部主体结构，为现浇钢筋混凝土。
[0007]所述的预成型小断面基坑内部结构为现浇钢筋混凝土。
[0008]所述的辐条式冻结管，是指冻结管的打设样式，从俯视方向看，一根根冻结管呈“辐条式”分布，并非冻结管本身为辐条式。
[0009]所述的冻结管为低碳无缝钢管，内设供液管。
[0010]所述的冻结为人工地层冻结法，即利用人工制冷技术，以氯化钙溶液为冷媒介，通过在冻结管中进行循环，带走周围土体热量，进而降低土体温度，形成冻土帷幕。
[0011]所述的冻土帷幕为人工冻结形成的低温土体帷幕，具有一定的强度，在开挖时可做临时围护结构，保证扩挖式开挖的安全进行。
[0012]本发明建设超深基坑的工作原理:
基坑深度为10m?200m，且断面形状为直径为15m?30m的圆形断面的基坑为超深基坑。本发明利用预成型的小断面基坑的周围打设辐条式分布的水平冻结孔，利用人工制冷技术，将预成型小断面基坑周围的土体的热量通过热交换被冷媒介带走，从而在预成型小断面基坑的周围形成比较厚的低温冻土帷幕。再从小断面基坑的周围向外扩挖，利用未挖的低温冻土帷幕形成临时围护结构，起隔水、封闭和保护的作用，从而完成超深基坑的施工，满足超深基坑建设的需要。
[0013]本发明采用辐条式冻结扩挖式开挖来建设超深基坑，降低了超深基坑的建设难度，让超深基坑的建设在技术上能够安全可行，且利用冻结法施工使得超深基坑的建设对周围环境及其他地下建(构)筑的影响降至最低。此外，本发明经济效果明显，可满足超深基坑建设的需要。
【附图说明】
[0014]图1为本发明辐条式冻结扩挖式开挖超深基坑施工方法的纵剖图。
[0015]图2为平面图。
[0016]图中:I为超深基坑内部结构，2为预成型小断面基坑内部结构，3为辐条式分布(见图2 )的冻结管，4为低温冻土帷幕。
[0017]具体的施工方法
下面就结合附图中图1、图2对本发明做详细说明。
[0018]在某超深基坑的施工过程中:
a.如图1所示，先在超深基坑的中心位置，采用矿井建设中常规的施工方法和工艺，建设小断面的基坑，形成预成型小断面基坑的内部结构2;
b.在沿小断面基坑的内部结构2，从上到下按照一定的垂直间距和水平间距，分层打设冻结管3，使得冻结管3呈辐条式分布；
c.冻结孔3施工过程中，上层冻结孔打设完毕后，可下放供液管，连接管路，形成冷盐水回路，进行地层降温冻结，从而在基坑周围形成低温冻土帷幕4的同时，打设下层的冻结管；
d.待低温冻土帷幕4满足一定的开挖条件后，即可沿预成型小断面基坑内部结构2由内向外采用扩挖式开挖超深基坑的荒径，再在外部未开挖的低温冻土帷幕的保护下，浇筑钢筋混凝土，形成超深基坑的内部结构I，完成超深基坑的施工。
[0019]以上所述的施工方法仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.辐条式冻结向外扩挖式开挖超深基坑的施工方法，包括超深基坑内部结构1、预成型小断面基坑内部结构2、辐条式分布的冻结管3、低温冻土帷幕4。预成型小断面基坑内部结构2是采用常规矿井建设方法在基坑中心位置建设的小断面基坑，辐条式分布的冻结管3(见说明书附图2)是指冻结管在平面图上的分布呈辐条式，低温冻土帷幕4是由插入周围土体的水平冻结管3内部循环低温盐水降温而形成的。2.根据权利要求书I所述的超深基坑施工方法，其特征在于:先施工内部小断面基坑2，再向外扩挖整个超深基坑I。3.根据权利要求书I所述的超深基坑施工方法，其特征在于:所打设的冻结管在平面图上呈福条式分布。4.根据权利要求书I所述的超深基坑施工方法，其特征在于:低温冻土帷幕4，一部分在扩挖超深基坑时被挖掉，未被开挖的低温冻土帷幕作为扩挖时的临时围护结构。5.辐条式冻结向外扩挖式开挖超深基坑的施工方法，其特征在于: a.预成型小断面基坑是采用矿井建设中常规的施工方法和工艺建设的； b.辐条式分布的水平冻结管在竖直剖面上是按照一定间距水平分层的； c.在上层冻结管打设完成循环冻结的同时，打设下层冻结管； d.低温冻土帷幕未被开挖的部分作为扩挖时的临时围护结构。
【文档编号】E02D17/02GK106013166SQ201610476715
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】岳丰田, 韩建泽, 张勇, 石荣剑, 陆路, 吴昊
【申请人】中国矿业大学