輻條式凍結(jié)向外擴(kuò)挖式開挖超深基坑的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用輻條式凍結(jié)進(jìn)而向外擴(kuò)挖來開挖超深基坑的施工方法。本發(fā)明的超深基坑開挖的施工方法，包括超深基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、預(yù)成型小端面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輻條式凍結(jié)管、低溫凍土帷幕等。本發(fā)明利用預(yù)成型的小斷面基坑的周圍打設(shè)輻條式分布的水平凍結(jié)孔，利用人工制冷技術(shù)，將預(yù)成型小斷面基坑周圍的土體的熱量通過熱交換被冷媒介帶走，從而在預(yù)成型小斷面基坑的周圍形成比較厚的低溫凍土帷幕。再從小斷面基坑的周圍向外擴(kuò)挖，利用未挖的低溫凍土帷幕形成臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)，起隔水、封閉和保護(hù)的作用，從而完成超深基坑的施工，滿足超深基坑建設(shè)的需要。本發(fā)明中超深基坑的施工方法優(yōu)點(diǎn)在于：技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)效果明顯，且對周圍環(huán)境影響小。
【專利說明】
輻條式凍結(jié)向外擴(kuò)挖式開挖超深基坑的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種開挖超深基坑的施工方法，更具體地說是一種采用輻條式凍結(jié)進(jìn)而向外擴(kuò)挖來開挖超深基坑的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在地下空間與利用日益繁榮的今天，“海綿城市”的城市發(fā)展理念應(yīng)運(yùn)而生。海綿城市是一種新的城市雨洪管理理念，是指城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，主要是指下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，并根據(jù)需要將蓄存的水加以合理利用。而在海綿城市建設(shè)中，對于土建方面，超深基坑(深度10m?200m、直徑為15m?30m)的施工是主要的工程量，也是主要的技術(shù)性難題。這種基坑比一般地下工程(地鐵等)涉及到基坑深得多，比礦井的斷面大得多，因此使用一般的施工方法難以滿足超深基坑建設(shè)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的施工方法難以滿足超深基坑建設(shè)的需要而提出的一種采用輻條式凍結(jié)進(jìn)而向外擴(kuò)挖式建設(shè)超深基坑的施工方法。
[0004]本發(fā)明的超深基坑開挖的施工方法，包括超深基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、預(yù)成型小端面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輻條式凍結(jié)管、低溫凍土帷幕等。輻條式凍結(jié)管通過內(nèi)部冷鹽水循環(huán)，帶走周圍土體熱量，進(jìn)而使周圍土體變成人工凍土，形成低溫凍土帷幕，再在凍土帷幕的保護(hù)下，由預(yù)成型小端面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)向外擴(kuò)挖，來完成超深基坑的施工。
[0005]所述的基坑為超深基坑，基坑深度為10m?200m，斷面形狀為直徑為15m?30m的圓形斷面。
[0006]所述的超深基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)為基坑內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。
[0007]所述的預(yù)成型小斷面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。
[0008]所述的輻條式凍結(jié)管，是指凍結(jié)管的打設(shè)樣式，從俯視方向看，一根根凍結(jié)管呈“輻條式”分布，并非凍結(jié)管本身為輻條式。
[0009]所述的凍結(jié)管為低碳無縫鋼管，內(nèi)設(shè)供液管。
[0010]所述的凍結(jié)為人工地層凍結(jié)法，即利用人工制冷技術(shù)，以氯化鈣溶液為冷媒介，通過在凍結(jié)管中進(jìn)行循環(huán)，帶走周圍土體熱量，進(jìn)而降低土體溫度，形成凍土帷幕。
[0011]所述的凍土帷幕為人工凍結(jié)形成的低溫土體帷幕，具有一定的強(qiáng)度，在開挖時可做臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)，保證擴(kuò)挖式開挖的安全進(jìn)行。
[0012]本發(fā)明建設(shè)超深基坑的工作原理:
基坑深度為10m?200m，且斷面形狀為直徑為15m?30m的圓形斷面的基坑為超深基坑。本發(fā)明利用預(yù)成型的小斷面基坑的周圍打設(shè)輻條式分布的水平凍結(jié)孔，利用人工制冷技術(shù)，將預(yù)成型小斷面基坑周圍的土體的熱量通過熱交換被冷媒介帶走，從而在預(yù)成型小斷面基坑的周圍形成比較厚的低溫凍土帷幕。再從小斷面基坑的周圍向外擴(kuò)挖，利用未挖的低溫凍土帷幕形成臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)，起隔水、封閉和保護(hù)的作用，從而完成超深基坑的施工，滿足超深基坑建設(shè)的需要。
[0013]本發(fā)明采用輻條式凍結(jié)擴(kuò)挖式開挖來建設(shè)超深基坑，降低了超深基坑的建設(shè)難度，讓超深基坑的建設(shè)在技術(shù)上能夠安全可行，且利用凍結(jié)法施工使得超深基坑的建設(shè)對周圍環(huán)境及其他地下建(構(gòu))筑的影響降至最低。此外，本發(fā)明經(jīng)濟(jì)效果明顯，可滿足超深基坑建設(shè)的需要。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明輻條式凍結(jié)擴(kuò)挖式開挖超深基坑施工方法的縱剖圖。
[0015]圖2為平面圖。
[0016]圖中:I為超深基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，2為預(yù)成型小斷面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，3為輻條式分布(見圖2 )的凍結(jié)管，4為低溫凍土帷幕。
[0017]具體的施工方法
下面就結(jié)合附圖中圖1、圖2對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0018]在某超深基坑的施工過程中:
a.如圖1所示，先在超深基坑的中心位置，采用礦井建設(shè)中常規(guī)的施工方法和工藝，建設(shè)小斷面的基坑，形成預(yù)成型小斷面基坑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2;
b.在沿小斷面基坑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2，從上到下按照一定的垂直間距和水平間距，分層打設(shè)凍結(jié)管3，使得凍結(jié)管3呈輻條式分布；
c.凍結(jié)孔3施工過程中，上層凍結(jié)孔打設(shè)完畢后，可下放供液管，連接管路，形成冷鹽水回路，進(jìn)行地層降溫凍結(jié)，從而在基坑周圍形成低溫凍土帷幕4的同時，打設(shè)下層的凍結(jié)管；
d.待低溫凍土帷幕4滿足一定的開挖條件后，即可沿預(yù)成型小斷面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)2由內(nèi)向外采用擴(kuò)挖式開挖超深基坑的荒徑，再在外部未開挖的低溫凍土帷幕的保護(hù)下，澆筑鋼筋混凝土，形成超深基坑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)I，完成超深基坑的施工。
[0019]以上所述的施工方法僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.輻條式凍結(jié)向外擴(kuò)挖式開挖超深基坑的施工方法，包括超深基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、預(yù)成型小斷面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、輻條式分布的凍結(jié)管3、低溫凍土帷幕4。預(yù)成型小斷面基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)2是采用常規(guī)礦井建設(shè)方法在基坑中心位置建設(shè)的小斷面基坑，輻條式分布的凍結(jié)管3(見說明書附圖2)是指凍結(jié)管在平面圖上的分布呈輻條式，低溫凍土帷幕4是由插入周圍土體的水平凍結(jié)管3內(nèi)部循環(huán)低溫鹽水降溫而形成的。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的超深基坑施工方法，其特征在于:先施工內(nèi)部小斷面基坑2，再向外擴(kuò)挖整個超深基坑I。3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的超深基坑施工方法，其特征在于:所打設(shè)的凍結(jié)管在平面圖上呈福條式分布。4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的超深基坑施工方法，其特征在于:低溫凍土帷幕4，一部分在擴(kuò)挖超深基坑時被挖掉，未被開挖的低溫凍土帷幕作為擴(kuò)挖時的臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)。5.輻條式凍結(jié)向外擴(kuò)挖式開挖超深基坑的施工方法，其特征在于: a.預(yù)成型小斷面基坑是采用礦井建設(shè)中常規(guī)的施工方法和工藝建設(shè)的； b.輻條式分布的水平凍結(jié)管在豎直剖面上是按照一定間距水平分層的； c.在上層凍結(jié)管打設(shè)完成循環(huán)凍結(jié)的同時，打設(shè)下層凍結(jié)管； d.低溫凍土帷幕未被開挖的部分作為擴(kuò)挖時的臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】E02D17/02GK106013166SQ201610476715
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】岳豐田, 韓建澤, 張勇, 石榮劍, 陸路, 吳昊
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)