一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種城市敏感區(qū)域暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)止水結(jié)構(gòu)及方法，所述凍結(jié)止水結(jié)構(gòu)包括：側(cè)面疏通管、排樁結(jié)構(gòu)、側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)和排樁內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)，所述側(cè)面疏通管呈矩形分布；所述排樁結(jié)構(gòu)中的排樁呈矩形分布排列；所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)在潛水層圍繞所述排樁結(jié)構(gòu)呈發(fā)散型均勻分布；所述排樁內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)在所述排樁結(jié)構(gòu)內(nèi)等間距分布。
【專利說(shuō)明】
一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及城市深部地下空間開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口快速增長(zhǎng)，人均生活面積相應(yīng)減小，這使得城市用地面積逐步由平面發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw空間發(fā)展，即在有限的城市平面空間里，大力開(kāi)發(fā)和利用城市地下空間，隨著開(kāi)挖深度的不斷增加，地下工程將面臨高地壓、高水壓等問(wèn)題，這也導(dǎo)致傳統(tǒng)支護(hù)方法不適用深層地下環(huán)境，為此，需要引進(jìn)新的支護(hù)方式。
[0003]在眾多城市地下空間支護(hù)方法中，排粧法以其施工簡(jiǎn)單、便捷、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但是排粧作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，只是用來(lái)提供側(cè)向支護(hù)力，隨著基坑支護(hù)深度的增加，坑底上部不可避免的存在潛水水位，就需要將排粧與其他的止水手段相結(jié)合。
[0004]在城市敏感區(qū)，如果采用人工降水的方式，不可避免的會(huì)在基坑周圍形成降水漏斗，會(huì)引發(fā)既有管線的破壞;地表沉降也會(huì)引發(fā)地表沉降，造成道路的塌陷。因此，要采取人工降水首先需要具備一定的地面條件，在城市敏感區(qū)，不合適采用。對(duì)于北京等水資源缺乏的城市，自身水源尚不夠滿足城市發(fā)展的需要，需要借助南水北調(diào)等工程補(bǔ)充城市水源，地下水本身的成本較高，對(duì)于地下水位較高的情況，人工降水將大量地下水抽取后排到城市的污水管道，也會(huì)產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)，也不利于城市發(fā)展。在城市中央?yún)^(qū)，很多地方也不具備基本的地面支護(hù)條件。
[0005]綜合分析現(xiàn)存的止水方式，不難發(fā)現(xiàn)凍結(jié)法是最有效的深部地層止水方法，被廣泛應(yīng)用于煤礦立井建設(shè)中，自從1955年我國(guó)首次引進(jìn)凍結(jié)法施工技術(shù)以來(lái)，已經(jīng)有700多座井筒采用凍結(jié)法施工，由此可見(jiàn)，將凍結(jié)法用于城市地下止水工程中，在技術(shù)上是可行的，需要注意的是城市深部地下工程的地層環(huán)境和技術(shù)要求遠(yuǎn)不同于煤礦立井，不可照搬照抄，需要結(jié)合城市地下工程的特點(diǎn)改進(jìn)凍結(jié)技術(shù)。
[0006]因此希望有一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)及方法結(jié)合側(cè)面疏通管、排粧和底部?jī)鼋Y(jié)法的優(yōu)點(diǎn)及適用性，解決側(cè)面存在兩層潛水層且基坑底部存在不透水層的工況問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種城市敏感區(qū)域暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)及方法來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)包括:側(cè)面疏通管、排粧結(jié)構(gòu)、側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)，所述側(cè)面疏通管呈矩形分布;所述排粧結(jié)構(gòu)中的排粧呈矩形分布排列;所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)在潛水層圍繞所述排粧結(jié)構(gòu)呈發(fā)散型均勻分布;所述排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)在所述排粧結(jié)構(gòu)內(nèi)等間距分布。
[0009]優(yōu)選地，所述側(cè)面疏通管穿透城市敏感區(qū)域的深部地下上部的不透水層設(shè)置，并且連接所述深部地下的上層潛水層和下層潛水，將上層潛水水位降低至下層潛水水位。
[0010]優(yōu)選地，所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)分別包括:凍結(jié)管、進(jìn)液管、出液管、配液管、制冷站和集液管，所述進(jìn)液管和出液管設(shè)置在所述凍結(jié)管內(nèi)，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路。
[0011 ] 一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水方法，包括以下步驟:
[0012](I)在基坑的外圍呈矩形布置側(cè)面疏通管，所述側(cè)面疏通管穿透城市敏感區(qū)域的深部地下上部的不透水層；
[0013](2)粧體施工:根據(jù)不同的成粧方式選擇不同的施工機(jī)械，在已經(jīng)確定的粧點(diǎn)施工成粧；
[0014](3)凍結(jié)孔及凍結(jié)網(wǎng)絡(luò)施工:在粧體之間和粧體圍繞區(qū)域的凍結(jié)管內(nèi)插入進(jìn)液管和回液管，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路；
[0015](4)凍結(jié)壁的形成:待所述粧體和凍結(jié)管施工完成，通過(guò)檢驗(yàn)后，啟動(dòng)所述制冷站，使低溫CaCl2溶液在所述凍結(jié)管內(nèi)循環(huán)，通過(guò)測(cè)定和分析預(yù)先埋置的測(cè)溫管和水文管數(shù)據(jù)，確定凍結(jié)壁的溫度和厚度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可進(jìn)行地下工程開(kāi)挖工作，外側(cè)凍結(jié)壁的深度從下層潛水水位開(kāi)始至基坑底部；
[0016](5)凍結(jié)管回收:地下構(gòu)筑物施工完成后，可采用自然解凍或人工快速解凍的方案恢復(fù)地下水流動(dòng)，拔出所述凍結(jié)管，對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行人工回填，完成整個(gè)地下工程施工作業(yè)。
[0017]本發(fā)明提供了一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)及方法，本發(fā)明的具有側(cè)面疏通管的深部地下止水是一種組合式結(jié)構(gòu)，結(jié)合排粧法和凍結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)及適用性，解決側(cè)面存在兩層潛水層且基坑底部不存在不透水層或者不透水層較深的工況問(wèn)題，側(cè)面疏通管打通了上層的潛水與下層潛水的不透水層，起到將上層潛水水位降低至下層潛水水位的作用，在進(jìn)行基坑的第一步開(kāi)挖后，深部地層的凍結(jié)止水只需要在基坑外側(cè)的下層潛水位上頂面一直到坑底連同基坑底面之間形成凍結(jié)壁以達(dá)到阻止地下水流入的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)的側(cè)面疏通管與凍結(jié)管排粧結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0020]圖3是暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)的凍結(jié)管凍結(jié)施工的示意圖。
[0021]圖4是暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)的深層開(kāi)挖示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0024]在本發(fā)明一寬泛實(shí)施例中:本發(fā)明提供一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)，包括:側(cè)面疏通管、排粧結(jié)構(gòu)、側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)，所述側(cè)面疏通管呈矩形分布;所述排粧結(jié)構(gòu)中的排粧呈矩形分布排列;所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)在潛水層圍繞所述排粧結(jié)構(gòu)呈發(fā)散型均勻分布;所述排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)在所述排粧結(jié)構(gòu)內(nèi)等間距分布。
[0025]在本發(fā)明另一寬泛實(shí)施例中:本發(fā)明提供暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水方法，包括以下步驟:
[0026](I)在基坑的外圍呈矩形布置側(cè)面疏通管，所述側(cè)面疏通管穿透城市敏感區(qū)域的深部地下上部的不透水層；
[0027](2)粧體施工:根據(jù)不同的成粧方式選擇不同的施工機(jī)械，在已經(jīng)確定的粧點(diǎn)施工成粧；
[0028](3)凍結(jié)孔及凍結(jié)網(wǎng)絡(luò)施工:在粧體之間和粧體圍繞區(qū)域的凍結(jié)管內(nèi)插入進(jìn)液管和回液管，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路；
[0029](4)凍結(jié)壁的形成:待所述粧體和凍結(jié)管施工完成，通過(guò)檢驗(yàn)后，啟動(dòng)所述制冷站，使低溫CaCl2溶液在所述凍結(jié)管內(nèi)循環(huán)，通過(guò)測(cè)定和分析預(yù)先埋置的測(cè)溫管和水文管數(shù)據(jù)，確定凍結(jié)壁的溫度和厚度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可進(jìn)行地下工程開(kāi)挖工作，外側(cè)凍結(jié)壁的深度從下層潛水水位開(kāi)始至基坑底部；
[0030](5)凍結(jié)管回收:地下構(gòu)筑物施工完成后，可采用自然解凍或人工快速解凍的方案恢復(fù)地下水流動(dòng)，拔出所述凍結(jié)管，對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行人工回填，完成整個(gè)地下工程施工作業(yè)。
[0031]如圖1一4所示，暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)包括:側(cè)面疏通管1、排粧結(jié)構(gòu)2、側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)3和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)4，所述側(cè)面疏通管I呈矩形分布，所述排粧結(jié)構(gòu)2中的排粧呈矩形分布排列;所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)3在潛水層圍繞所述排粧結(jié)構(gòu)2呈發(fā)散型均勻分布;所述排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)4在所述排粧結(jié)構(gòu)2內(nèi)等間距分布。
[0032]如圖2— 4所示，所述側(cè)面疏通管I穿透城市敏感區(qū)域的深部地下的不透水層設(shè)置，并且連接所述深部地下上部的上層潛水層和下層潛水，將上層潛水水位降低至下層潛水水位。
[0033]所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)3和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)4分別包括:凍結(jié)管、進(jìn)液管、出液管、配液管、制冷站和集液管，所述進(jìn)液管和出液管設(shè)置在所述凍結(jié)管內(nèi)，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路。
[0034]暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水方法包括以下步驟:
[0035](I)在基坑的外圍呈矩形布置側(cè)面疏通管，所述側(cè)面疏通管穿透城市敏感區(qū)域的深部地下上部的不透水層；
[0036](2)粧體施工:根據(jù)不同的成粧方式選擇不同的施工機(jī)械，在已經(jīng)確定的粧點(diǎn)施工成粧；
[0037 ] (3)凍結(jié)孔及凍結(jié)網(wǎng)絡(luò)施工:在粧體之間和粧體圍繞區(qū)域的凍結(jié)管內(nèi)插入進(jìn)液管和回液管，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路；
[0038](4)凍結(jié)壁的形成:待所述粧體和凍結(jié)管施工完成，通過(guò)檢驗(yàn)后，啟動(dòng)所述制冷站，使低溫CaCl2溶液在所述凍結(jié)管內(nèi)循環(huán)，通過(guò)測(cè)定和分析預(yù)先埋置的測(cè)溫管和水文管數(shù)據(jù)，確定凍結(jié)壁的溫度和厚度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可進(jìn)行地下工程開(kāi)挖工作，外側(cè)凍結(jié)壁的深度從下層潛水水位開(kāi)始至基坑底部；
[0039](5)凍結(jié)管回收:地下構(gòu)筑物施工完成后，可采用自然解凍或人工快速解凍的方案恢復(fù)地下水流動(dòng)，拔出所述凍結(jié)管，對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行人工回填，完成整個(gè)地下工程施工作業(yè)。
[0040]側(cè)面疏通管聯(lián)通上下層潛水，使上層潛水位下落至下層;排粧起圍護(hù)基坑穩(wěn)定的作用;側(cè)面斜向的凍結(jié)管形成的凍結(jié)壁與待開(kāi)挖位置的坑底凍結(jié)造底形成一個(gè)閉合的止水空間。當(dāng)施工完成后，可通過(guò)自然解凍或人工快速解凍，恢復(fù)原地下水流動(dòng)路徑，整個(gè)施工過(guò)程對(duì)地下水環(huán)境不造成影響；并且凍結(jié)壁的溫度可控，合理的凍結(jié)方案和施工組織設(shè)計(jì)能夠有效的減少凍結(jié)所需的電能。
[0041]最后需要指出的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:側(cè)面疏通管、排粧結(jié)構(gòu)、側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)，所述側(cè)面疏通管呈矩形分布;所述排粧結(jié)構(gòu)中的排粧呈矩形分布排列;所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)在潛水層圍繞所述排粧結(jié)構(gòu)呈發(fā)散型均勻分布;所述排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)在所述排粧結(jié)構(gòu)內(nèi)等間距分布。2.如權(quán)利要求1所述的暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述側(cè)面疏通管穿透城市敏感區(qū)域的深部地下上部的不透水層設(shè)置，并且連接所述深部地下的上層潛水層和下層潛水，將上層潛水水位降低至下層潛水水位。3.如權(quán)利要求1所述的暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述側(cè)面斜向凍結(jié)結(jié)構(gòu)和排粧內(nèi)凍結(jié)結(jié)構(gòu)分別包括:凍結(jié)管、進(jìn)液管、出液管、配液管、制冷站和集液管，所述進(jìn)液管和出液管設(shè)置在所述凍結(jié)管內(nèi)，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路。4.一種暗挖基坑內(nèi)部及側(cè)面斜向的凍結(jié)造底止水方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在基坑的外圍呈矩形布置側(cè)面疏通管，所述側(cè)面疏通管穿透城市敏感區(qū)域的深部地下上部的不透水層； (2)粧體施工:根據(jù)不同的成粧方式選擇不同的施工機(jī)械，在已經(jīng)確定的粧點(diǎn)施工成粧； (3)凍結(jié)孔及凍結(jié)網(wǎng)絡(luò)施工:在粧體之間和粧體圍繞區(qū)域的凍結(jié)管內(nèi)插入進(jìn)液管和回液管，所述進(jìn)液管的一端連接所述配液管，所述配液管連接所述制冷站;所述出液管的一端連接所述集液管，所述集液管連接所述制冷站，所述配液管和集液管形成凍結(jié)回路； (4)凍結(jié)壁的形成:待所述粧體和凍結(jié)管施工完成，通過(guò)檢驗(yàn)后，啟動(dòng)所述制冷站，使低溫CaCl2溶液在所述凍結(jié)管內(nèi)循環(huán)，通過(guò)測(cè)定和分析預(yù)先埋置的測(cè)溫管和水文管數(shù)據(jù)，確定凍結(jié)壁的溫度和厚度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可進(jìn)行地下工程開(kāi)挖工作，外側(cè)凍結(jié)壁的深度從下層潛水水位開(kāi)始至基坑底部； (5)凍結(jié)管回收:地下構(gòu)筑物施工完成后，可采用自然解凍或人工快速解凍的方案恢復(fù)地下水流動(dòng)，拔出所述凍結(jié)管，對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行人工回填，完成整個(gè)地下工程施工作業(yè)。
【文檔編號(hào)】E02D17/04GK105951860SQ201610467062
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張晉勛, 江華, 江玉生, 單仁亮, 董林偉
【申請(qǐng)人】北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)