CN105297742A - 一种地下空间止水支护的结构及方法 - Google Patents

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张晋勋
江华
江玉生
武福美
杨昊
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Abstract

本发明公开了一种地下空间止水支护的结构及方法，所述地下空间止水支护的结构的上部止水支护为地下连续墙结构，下部止水支护为冻结壁结构。

Description

一种地下空间止水支护的结构及方法
技术领域
本发明涉及地下空间止水技术领域，特别是涉及一种地下空间止水支护的结构。
背景技术
城市深部地下空间的开发和利用已经成为人类扩大生存空间的重要手段和发展趋势，但随着开挖深度的增加，地下工程将面临高地压、高水压等问题，传统支护方法(如：注浆法，地下连续墙、旋喷桩等)会出现不适用或者支护成本大大增加等现象。
因此希望有一种地下空间止水支护的结构及方法来克服或至少减轻上述的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下空间止水支护的结构及方法来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种地下空间止水支护的结构，所述地下空间止水支护的结构的上部止水支护为地下连续墙结构，下部止水支护为冻结壁结构。
优选地，所述地下连续墙结构包括：导墙、接头管、冻结管和钢筋笼，在所述导墙的轴线位置，用泥浆形成沟槽，在所述沟槽内设置依次设置所述接头管和绑扎冻结管的钢筋笼。
优选地，所述冻结壁结构包括：进液管、出液管、配液管、制冷站和集液管，所述进液管和出液管设置在所述冻结管内，所述进液管的一端连接所述配液管，所述配液管连接所述制冷站；所述出液管的一端连接所述集液管，所述集液管连接所述制冷站，所述配液管和集液管形成冻结回路。
一种地下空间止水支护方法包括以下步骤：
(1)地下连续墙导墙的施工：沿施工边界进行地下连续墙导墙放线、开挖、砌筑；
(2)地下连续墙沟槽的施工：采用液压抓斗挖掘机，在所述导墙的轴线位置，自上而下垂直施工，在泥浆的保护下，形成沟槽，待槽壁满足要求后，进行槽底清渣，形成一单元地下连续墙沟槽；
(3)地下连续墙施工：在所述沟槽中先吊放接头管，再吊放绑扎冻结管的钢筋笼，地下连续墙的水下砼浇筑，抽拔接头管，形成一单元连续墙体；
(4)冻结管的钻进及冻结网络铺设：将步骤(3)中的所述冻结管继续钻进至设计高度，待连续墙全部施工完成后，在所述每根冻结管内插入进液管和出液管至设计高度，进液管另一端连接配液管，配液管连接制冷站；出液管另一端连接集液管，集液管同样连接制冷站，配液管和集液管形成冻结回路；
(5)冻结壁的形成：启动所述制冷站，使低温CaCl2溶液在所述冻结管内循环，通过测定预先埋置的测温管和水文管数据，确定冻结壁的温度和厚度，当冻结壁交圈后，进入维护冻结期，地下工程可进行施工作业。
(6)冻结管回收：地下构筑物施工完成后，可自然解冻，也可人工快速解冻，恢复地下水流速后，拔出并回收所述冻结管，冻结孔进行人工回填以完成整个地下工程施工作业。
本发明提供了一种地下空间止水支护的结构及方法，所述地下空间止水支护的结构及方法组合了地下连续墙和冻结法的施工特点及适用性，由于组合结构的冻结区域只存在于地下连续墙以下区域，冻结区域只要能形成冻结壁即可，没有强度要求，因此，能够大大减少电能的消耗，体现节能的特点。
附图说明
图1是组合地下连续墙和冻结结构的平面示意图。
图2是坑底有稳定不透水层时组合地下连续墙和冻结结构的剖面示意图。
图3是坑底没有稳定不透水层或不透水层较深时组合地下连续墙和冻结结构的剖面示意图。
图4是冻结管结构剖面示意图。
图5是冻结柱未交圈的平面结构示意图。
图6是冻结柱交圈形成完整冻结壁的平面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
冻结法主要是依靠人工制冷技术将地层中的水冻起来，形成不透水帷幕，工程开挖在帷幕中进行，当施工完成后冻结冰帷幕解冻，恢复原地下水流动路径，整个施工过程无人工材料进入地下，对地下水环境不造成影响，是一种绿色环保的施工技术。
在本发明一宽泛实施例中：本发明提供一种地下空间止水支护的结构，所述地下空间止水支护的结构的上部止水支护为地下连续墙结构，下部止水支护为冻结壁结构。
在本发明另一宽泛实施例中：地下空间止水支护方法包括以下步骤：
(1)地下连续墙导墙的施工：沿施工边界进行地下连续墙导墙放线、开挖、砌筑；
(2)地下连续墙沟槽的施工：采用液压抓斗挖掘机，在所述导墙的轴线位置，自上而下垂直施工，在泥浆的保护下，形成沟槽，待槽壁满足要求后，进行槽底清渣，形成一单元地下连续墙沟槽；
(3)地下连续墙施工：在所述沟槽中先吊放接头管，再吊放绑扎冻结管的钢筋笼，地下连续墙的水下砼浇筑，抽拔接头管，形成一单元连续墙体；
(4)冻结管的钻进及冻结网络铺设：将步骤(3)中的所述冻结管继续钻进至设计高度，待连续墙全部施工完成后，在所述每根冻结管内插入进液管和出液管至设计高度，进液管另一端连接配液管，配液管连接制冷站；出液管另一端连接集液管，集液管同样连接制冷站，配液管和集液管形成冻结回路；
(5)冻结壁的形成：启动所述制冷站，使低温CaCl2溶液在所述冻结管内循环，通过测定预先埋置的测温管和水文管数据，确定冻结壁的温度和厚度，当冻结壁交圈后，进入维护冻结期，地下工程可进行施工作业。
(6)冻结管回收：地下构筑物施工完成后，可自然解冻，也可人工快速解冻，恢复地下水流速后，拔出并回收所述冻结管，冻结孔进行人工回填以完成整个地下工程施工作业。
在一未图示实施例中，所述地下连续墙结构包括：导墙、接头管、冻结管和钢筋笼，在所述导墙的轴线位置，用泥浆形成沟槽，在所述沟槽内设置依次设置所述接头管和绑扎冻结管的钢筋笼。
如图4所示，所述冻结壁结构包括：进液管、出液管、配液管、制冷站和集液管，所述进液管和出液管设置在所述冻结管内，所述进液管的一端连接所述配液管，所述配液管连接所述制冷站；所述出液管的一端连接所述集液管，所述集液管连接所述制冷站，所述配液管和集液管形成冻结回路。
地下连续墙组合冻结联合支护结构综合了地下连续墙强支护的优点和冻结法高效止水且绿色环保的优点，并且解决了两者造价高的缺点。依靠地下连续墙的支护作用维系地下工程开挖的稳定性，上部通过地下连续墙止水，下部通过冻结壁止水，两者结合使得施工作业面处于“干燥”状态。
由于地层复杂多变，将地下水分为两类，一类是有稳定不透水层的地下水环境，另一类是没有稳定不透水层或者不透水层较深的地下水环境。
如图2所示的第一类情况，可以将冻结管钻入不透水层中，这样组合地下连续墙、冻结壁和不透水层会形成一个封闭的帷幕空间，此时施工作业面内不会有地下水出现。
如图3所示的第二类情况，冻结管无法触及不透水层，坑内的地下水和坑外的地下水连通的，可以通过适当延长冻结管长度，进而增大水利路径来抑制地下水流速，并在基坑内设置排水井，以保证施工作业面“干燥”。但此时应对冻结高度、抽水泵的流量以及地下水流速进行验算，防止地下水流速过大导致冻结壁交圈失败，甚至淹坑等事故的发生。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种地下空间止水支护的结构，其特征在于：所述地下空间止水支护的结构的上部止水支护为地下连续墙结构，下部止水支护为冻结壁结构。
2.如权利要求1所述的地下空间止水支护的结构，其特征在于：所述地下连续墙结构包括：导墙、接头管、冻结管和钢筋笼，在所述导墙的轴线位置，用泥浆形成沟槽，在所述沟槽内设置依次设置所述接头管和绑扎冻结管的钢筋笼。
3.如权利要求2所述的地下空间止水支护的结构，其特征在于：所述冻结壁结构包括：进液管、出液管、配液管、制冷站和集液管，所述进液管和出液管设置在所述冻结管内，所述进液管的一端连接所述配液管，所述配液管连接所述制冷站；所述出液管的一端连接所述集液管，所述集液管连接所述制冷站，所述配液管和集液管形成冻结回路。
4.一种地下空间止水支护方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)地下连续墙导墙的施工：沿施工边界进行地下连续墙导墙放线、开挖、砌筑；
(2)地下连续墙沟槽的施工：采用液压抓斗挖掘机，在所述导墙的轴线位置，自上而下垂直施工，在泥浆的保护下，形成沟槽，待槽壁满足要求后，进行槽底清渣，形成一单元地下连续墙沟槽；
(3)地下连续墙施工：在所述沟槽中先吊放接头管，再吊放绑扎冻结管的钢筋笼，地下连续墙的水下砼浇筑，抽拔接头管，形成一单元连续墙体；
(4)冻结管的钻进及冻结网络铺设：将步骤(3)中的所述冻结管继续钻进至设计高度，待连续墙全部施工完成后，在所述每根冻结管内插入进液管和出液管至设计高度，进液管另一端连接配液管，配液管连接制冷站；出液管另一端连接集液管，集液管同样连接制冷站，配液管和集液管形成冻结回路；
(5)冻结壁的形成：启动所述制冷站，使低温CaCl2溶液在所述冻结管内循环，通过测定预先埋置的测温管和水文管数据，确定冻结壁的温度和厚度，当冻结壁交圈后，进入维护冻结期，地下工程可进行施工作业。
(6)冻结管回收：地下构筑物施工完成后，可自然解冻，也可人工快速解冻，恢复地下水流速后，拔出并回收所述冻结管，冻结孔进行人工回填以完成整个地下工程施工作业。
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