CN110886308A - 一种基于保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，包括以下步骤：步骤1：在基坑内回灌地下水，直至岩溶水保持稳定；步骤2：沿基坑的侧部坑壁和底部坑壁布置冷却管道，冷却管道连接在基坑外部的冷却介质供给装置上；步骤3：在基坑的底面上铺设透水层；步骤4：冷却介质供给装置向冷却管道内通入冷却介质，直至地下水底部冷却形成冻结壁，冻结壁的顶面位于透水层顶面上方；步骤5：抽干基坑内未冻结的地下水，对透水层上方的冻结壁进行破碎开挖，直至开挖至透水层上表面；步骤6：在透水层上对工程结构进行施工；本发明的封堵方法不破坏岩溶水流动通道，且对水质无污染。

Description

一种基于保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法

技术领域

本发明涉及地下建筑工程技术领域，具体涉及一种基于保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法。

背景技术

随着城市的发展，工程建设不断向地下拓展，在建设过程中势必会面临与岩溶水通道冲突的问题，在基坑开挖过程中，如果遇到岩溶水通道，岩溶水发生喷涌，岩溶水发生喷涌后，基坑内的工程结构无法再进行施工。

基坑发生岩溶水喷涌后，实际施工过程中多采用注浆封堵或基坑回填等方案，发明人发现，上述方案对地下水水量、水质产生较大影响，并会对岩溶水通道造成不可恢复的破坏，进而可能对泉水的喷涌造成不可挽回的损失，目前，国内外尚无相关发明专利提出解决地下工程施工遭遇岩溶水径流通道的保护性的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，在保证不影响岩溶水水质、不破坏岩溶水流动的前提下，安全可靠的对岩溶水的喷涌进行封堵，保证了基坑内工程结构的顺利施工。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，包括以下步骤：

步骤1：在基坑内回灌地下水，直至岩溶水保持稳定，岩溶水的水位不再上升。

步骤2：沿基坑的侧部坑壁和底部坑壁布置冷却管道，所述冷却管道连接在基坑外部的冷却介质供给装置上。

步骤3：在基坑的底面上铺设具有透水性的透水层。

步骤4：冷却介质供给装置向冷却管道内通入冷却介质，对基坑内的地下水进行冷却，直至地下水底部冷却形成设定厚度的冻结壁，冻结壁的顶面位于透水层顶面上方。

步骤5：抽干基坑内未冻结的地下水，对透水层上方的冻结壁进行破碎开挖，直至开挖至透水层上表面。

步骤6：在透水层上对工程结构进行施工，施工过程中，保持透水层内部岩溶水冻结状态，直至工程结构施工完成。

进一步的，所述步骤3中，所述透水层采用碎石颗粒铺设而成。

进一步的，所述碎石颗粒的粒径大小为1cm-4cm。

进一步的，所述碎石颗粒采用片石或毛石或块石或卵砾石。

进一步的，所述冷却介质供给装置包括冷却介质罐，所述冷却介质罐用于盛装冷却介质，所述冷却介质罐通过管路与冷却介质泵连接，冷却介质泵与冷却管道的进口连接，冷却管道的出口与回收罐连接。

进一步的，所述冷却介质采用液态氮。

进一步的，所述冷却介质泵采用液氮增压泵。

进一步的，所述冷却介质罐、回收罐级冷却介质泵设置在箱体内，避免对周围环境产生影响。

本发明的有益效果：

1.本发明的封堵方法，利用透水层和基坑内的地下水冻结对岩溶水的喷涌进行封堵，避免了岩溶水喷涌对基坑内工程结构施工的影响，且相对于传统的采用注浆封堵的方法，对岩溶水的水质影响小。

2.本发明的封堵方法，透水层内冻结的地下水融化后，地下岩溶水的正常流动不受影响，保证了地下岩溶水的流动通道不受破坏，对于保护岩溶水通道具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为基坑开挖时暴露岩溶水通道发生岩溶水喷涌示意图；

图2为本发明实施例1步骤1完成后示意图；

图3为本发明实施例1步骤2完成后示意图；

图4为本发明实施例1步骤3完成后示意图；

图5为本发明实施例1步骤4完成后示意图；

图6为本发明实施例1步骤6完成后示意图；

其中，1.基坑，2.岩溶水通道，3.地下水，4.冷却管道，5.冷却介质罐，6.冷却介质泵，7.回收罐，8.透水层，9.冻结壁，10.工程结构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的基坑出现岩溶水喷涌时，采用注浆封堵或基坑回填的方法，对地下岩溶水的水质造成了较大影响，且破坏了地下岩溶水的正常流动，针对上述问题，本申请提出了一种基于保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1所示，基坑1开挖时，岩溶水通道2受到开挖破坏，岩溶水在基坑内发生涌水，基坑内的工程结构无法进行施工，一种基于保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，如图2-6所示，包括以下步骤：

步骤1：在基坑中回灌地下水3，直至喷涌的岩溶水保持稳定状态，岩溶水的水位不再上升，避免对岩溶水造成更大的影响。

实际施工中，可先向基坑中回灌设定量的地下水，停止回灌后，观察地下水的水位是否上升，如果继续上升，则说明岩溶水还未达到稳定的状态，因此需要再次回灌地下水，直至回灌地下水后，地下水的水位不再上升，说明岩溶水达到了稳定状态，岩溶水的水位不再上升。

步骤2：沿基坑的侧部坑壁和底部坑壁布设冷却管道4，所述冷却管道与位于基坑一侧的冷却介质供给装置连接，冷却介质供给装置能够向冷却管道内注入冷却介质。

所述冷却介质供给装置包括冷却介质罐5，所述冷却介质罐用于盛装冷却介质，所述冷却介质罐通过管路于冷却介质泵6连接，冷却介质泵的排液口与冷却管道的进口连接，冷却管道的出口与回收罐7连接。

冷却介质泵能够驱动冷却介质罐内的冷却介质进入冷却管道，冷却管道排出的冷却介质能够进入回收罐。

本实施例中，所述冷却介质采用液态氮，所述冷却介质泵采用液氮增压泵，采用液态氮，冻结速度快，冻结强度高。

本实施例中，所述冷却介质罐、冷却介质泵及回收罐设置在箱体内部，防止对外界环境造成影响，也防止外部灰尘对冷却介质泵造成污染。

本实施例的冷却管道布设时，冷却介质泵接出的进入基坑内部的冷却管道及由基坑内部伸出接回收罐的管道可布置于同一根套管内，也可分开布置。

步骤3：在基坑的底面铺设透水层8，所述透水层由碎石颗粒铺设而成，碎石颗粒的直径为1cm-4cm，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，在此不进行详细叙述。

本实施例中，所述碎石颗粒可采用片石或毛石或块石或卵砾石的一种或几种混合，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，在此不进行详细叙述。

所述透水层的厚度根据岩溶水的承压水头进行计算确定，其计算过程为现有的理论计算过程，本领域技术人员可采用现有技术获得，在此不进行详细叙述。

步骤4：启动液氮增压泵，液态氮被通入冷却管道中，由于冷却管道沿侧部坑壁和底部坑壁布置，所以基坑内的地下水在竖直方向上由下向上开始逐渐冻结，形成冻结壁9，实时监测冻结壁的厚度，直至冻结壁上表面位于透水层上表面设定距离，此时透水层上表面以下的地下水被全部冻结，岩溶水的喷涌被封堵，透水层内部的渗透岩溶水也被完全冻结。

步骤5：利用水泵抽干冻结壁上方的未冻结的地下水，利用工程机械对冻结壁进行破碎开挖，直至开挖至透水层上表面位置，开挖过程中，透水层内部岩溶水要保持冻结状态，此时，无需不间断的利用液氮增压泵向冷却管道内注入液态氮，可间隔设定时间进行注入，只要保持透水层内部岩溶水保持冻结状态即可。

步骤6：冻结壁开挖至透水层上表面位置后，采用步骤5的方法保持透水层内岩溶水的冻结状态，在透水层上施工所需要的工程结构10即可，透水层采用碎石颗粒制成，能够对工程结构提供稳定的支撑力。

采用本实施例的封堵方法，无需采用注浆或基坑回填的方法，利用碎石颗粒和地下水的冻结壁对岩溶水的喷涌进行封堵，不会对岩溶水的水质造成污染，绿色环保，同时透水层具有一定的透水性，不会影响岩溶水的流动，避免了传统的封堵方法对岩溶水流动通道造成不可恢复破坏的缺陷。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，包括以下步骤：

步骤1：在基坑内回灌地下水，直至岩溶水保持稳定，岩溶水的水位不再上升；

步骤2：沿基坑的侧部坑壁和底部坑壁布置冷却管道，所述冷却管道连接在基坑外部的冷却介质供给装置上；

步骤3：在基坑的底面上铺设具有透水性的透水层；

步骤4：冷却介质供给装置向冷却管道内通入冷却介质，对基坑内的地下水进行冷却，直至地下水底部冷却形成设定厚度的冻结壁，冻结壁的顶面位于透水层顶面上方；

步骤5：抽干基坑内未冻结的地下水，对透水层上方的冻结壁进行破碎开挖，直至开挖至透水层上表面；

步骤6：在透水层上对工程结构进行施工，施工过程中，保持透水层内部岩溶水冻结状态，直至工程结构施工完成。

2.如权利要求1所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述步骤3中，所述透水层采用碎石颗粒铺设而成。

3.如权利要求2所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述碎石颗粒的粒径大小为1cm-4cm。

4.如权利要求2所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述碎石颗粒采用片石或毛石或块石或卵砾石。

5.如权利要求1所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述冷却介质供给装置包括冷却介质罐，所述冷却介质罐用于盛装冷却介质，所述冷却介质罐通过管路与冷却介质泵连接，冷却介质泵与冷却管道的进口连接，冷却管道的出口与回收罐连接。

6.如权利要求5所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述冷却介质采用液态氮。

7.如权利要求6所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述冷却介质泵采用液氮增压泵。

8.如权利要求5所述的一种保护岩溶水通道的快速冻结地下水封堵方法，其特征在于，所述冷却介质罐、回收罐级冷却介质泵设置在箱体内，避免对周围环境产生影响。

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