某大橋錨碇基礎(chǔ)凍結(jié)排樁方案專題講座

某公路大橋南錨碇基礎(chǔ)凍結(jié)排樁方案專題講座一、凍結(jié)排樁法方案簡(jiǎn)介

由某承建的某大橋F2標(biāo)南錨碇工程，其基礎(chǔ)尺寸為70.5m×52.5m×29.0m（長(zhǎng)×寬×高），為特大型嵌巖深基礎(chǔ)工程。該工程系首次在國(guó)內(nèi)基坑工程中采用“凍結(jié)排樁法”施工。該方案的基本思路是：以含水地層凍結(jié)形成的凍結(jié)帷幕墻體為基坑的封水結(jié)構(gòu)，以排樁和內(nèi)支撐系統(tǒng)為擋土受力結(jié)構(gòu)。如此深大基坑采用凍結(jié)排樁圍護(hù)方案在國(guó)際、國(guó)內(nèi)均無(wú)工程實(shí)例，但該方案受力體系清晰，排樁作為結(jié)構(gòu)支撐體系工藝成熟，凍結(jié)帷幕具有良好的封水性能，兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合不僅解決了基礎(chǔ)維護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌巖問(wèn)題，而且解決了封水問(wèn)題，施工可操作性強(qiáng)。兩種技術(shù)的結(jié)合既是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，又是一種大膽的技術(shù)創(chuàng)新，大規(guī)?？缧袠I(yè)合作。二、凍結(jié)止水帷幕概述南錨碇基礎(chǔ)采用凍結(jié)帷幕輔以注漿帷幕作為封水結(jié)構(gòu)，是借鑒煤礦施工中解決地下水問(wèn)題的方法。其最顯著的特點(diǎn)是封水可靠，是其他方法無(wú)法相比的。凍結(jié)注漿封水帷幕是通過(guò)制冷系統(tǒng)，使鹽水達(dá)到

-28℃，通過(guò)凍結(jié)管與其周圍土體進(jìn)行熱量交換，使含水地層遇冷凍結(jié)，形成凍結(jié)帷幕墻體作為基坑封水結(jié)構(gòu)，解決了地下水問(wèn)題，創(chuàng)造了基坑干施工條件。凍結(jié)法原理及特凍結(jié)法鑿井井是采用人人工制冷技技術(shù)暫時(shí)加加固不穩(wěn)定定地層和隔隔絕地下水水的施工方方法。在井井筒周圍打打一定數(shù)量量的鉆孔，，低溫鹽水水通過(guò)鉆孔孔與周圍地地層進(jìn)行熱熱交換，以以至凍結(jié)。。南錨碇采采用凍結(jié)技技術(shù)，有以以下特點(diǎn)：：★★凍凍結(jié)帷幕起起封水作用用，臨時(shí)支支護(hù)由排樁樁承擔(dān)?！铩飪鼋Y(jié)結(jié)帷幕與大大氣完全接接觸，受大大氣影響較較大?！铩镥^碇基礎(chǔ)礎(chǔ)基底依靠靠?jī)鼋Y(jié)和注注漿帷幕封封水來(lái)減少少涌水量。。凍土形成過(guò)過(guò)程：冷卻卻段過(guò)過(guò)冷段突突變變段凍凍結(jié)段土土繼繼續(xù)凍結(jié)段段。凍凍◎凍土組成成：骨架（礦物物顆粒）、、冰、未凍凍水、氣體體◎凍土力學(xué)性性質(zhì)：凍土彈性-粘滯體，，其力學(xué)性性質(zhì)表現(xiàn)在在外荷載作作用下，產(chǎn)產(chǎn)生塑性變變形而引起起應(yīng)力松弛弛。凍結(jié)法應(yīng)用用于鑿井有有幾種方案案：①依次凍結(jié)結(jié)全深②差差異凍結(jié)③③局部?jī)鼋Y(jié)結(jié)④分期（（段）凍結(jié)結(jié)。南錨碇碇基礎(chǔ)采用用：不變徑一次次凍結(jié)全深深的方案。凍結(jié)施工方不變徑一次次凍結(jié)全深深示意圖凍結(jié)施工方鹽水供液循循環(huán)示意圖圖（正反循循環(huán)）南錨碇凍結(jié)結(jié)前期鹽水水供液采用用反循環(huán)，，基坑開(kāi)挖挖后采用正正循環(huán)形式式。深井凍結(jié)觀觀測(cè)孔包括括水文觀測(cè)測(cè)孔和溫度度觀測(cè)孔。。水文觀測(cè)測(cè)孔位于井井筒凈截面面內(nèi)；溫度度觀測(cè)孔位位于偏斜較較大的兩凍凍結(jié)孔界面面上。凍結(jié)壁設(shè)水文觀測(cè)井井結(jié)構(gòu)示意意圖南錨碇注漿漿凍結(jié)帷幕幕采用在排排樁外側(cè)分分別布設(shè)凍凍結(jié)孔、注注漿孔和卸卸壓孔。凍凍結(jié)壁厚度度設(shè)計(jì)米米。凍結(jié)壁設(shè)注漿孔、凍結(jié)孔、卸壓孔布置1.3注漿孔、凍凍結(jié)孔、卸卸壓孔布置置剖面圖凍結(jié)壁設(shè)制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)氨循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)南錨碇采用用串聯(lián)聯(lián)雙級(jí)壓縮縮制冷。單級(jí)壓縮串聯(lián)雙級(jí)壓壓縮制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)南錨碇工程程制冷設(shè)計(jì)計(jì)工況※積極凍結(jié)結(jié)鹽水溫度度：-25℃～-28℃※※高溫季季節(jié)冷凝溫溫度：+30℃★★設(shè)計(jì)計(jì)最大需冷冷量Q=99.3××104kcal／h

★實(shí)際最最大制冷量Q=149.5×104kcal／h制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)南錨碇鹽水循循環(huán)系統(tǒng)圖制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)鹽水水位報(bào)警警圖制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)凍結(jié)環(huán)行地溝溝槽圖制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)編號(hào)測(cè)點(diǎn)布置部位測(cè)試內(nèi)容數(shù)量說(shuō)明11-1供水總管溫度t（℃）1MS-30型1臺(tái)1-2回水總管

11-3補(bǔ)充水總管

122-1中冷器進(jìn)盤(pán)管

1×22-2中冷器回盤(pán)管

1×23汽化器

1×544-1總回路（鹽水）

1×24-2總?cè)ヂ?/p>

1×25冷凝器出液總管

26凍結(jié)孔回水管道

150MS-100型2臺(tái)7空間放置大氣溫度18各測(cè)溫控制點(diǎn)

16×3制冷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)測(cè)儀器及測(cè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況況表監(jiān)測(cè)頻率：鹽水流量1次／周鹽鹽水溫溫度1次次／天凍結(jié)階段鹽水溫度℃運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)開(kāi)挖深度m積極期試運(yùn)行+53

降溫期-1512

強(qiáng)化期-25～-2845

開(kāi)挖維護(hù)凍結(jié)期-22～-25307.5-22～-253015-22～-253022.5-22～-253030填芯維護(hù)凍結(jié)期-20～-2230

-20～-2230

-2030

凍結(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)指標(biāo)標(biāo)制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)凍結(jié)壁的形成與解★交圈時(shí)間：：隨凍結(jié)孔增大大而延長(zhǎng)，隨隨土曾顆粒的的變粗及凍結(jié)結(jié)管直徑增大大而縮短?！锖穸仍鲩L(zhǎng)值值：隨凍結(jié)管間距距增大而減小小，隨土層顆顆粒的變細(xì)而而減小?！飻U(kuò)展速度：：隨凍結(jié)孔間距距增大而減慢慢?！锲骄鶞囟龋海弘S鹽水溫度降降低而降低，，歲凍結(jié)孔間間距增大而上上升，隨凍結(jié)結(jié)管增大而降降低。★自然解凍：：凍結(jié)壁解凍是是兩頭快、中中間滿。當(dāng)溫溫度上升至-3℃左右時(shí)時(shí)開(kāi)始解凍；；溫度上升至至-1℃后解解凍速度加快快。三、基坑支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)——排樁與內(nèi)內(nèi)支撐體系南錨碇基礎(chǔ)為為矩形結(jié)構(gòu)，，基坑開(kāi)挖深深度達(dá)29m，經(jīng)過(guò)多方方案的技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較，確確定以直徑φφ1.5m灌灌注樁加6道道水平鋼筋混混凝土支撐作作為基坑的支支護(hù)結(jié)構(gòu)。南錨碇基礎(chǔ)的的受力結(jié)構(gòu)為為：以φ150cm排排樁抵抗水土土壓力，并設(shè)設(shè)置6道鋼筋筋混凝土支撐撐承擔(dān)水平荷荷載，采用立立柱樁加立柱柱鋼格構(gòu)承擔(dān)擔(dān)支撐的豎向向荷載。概述排樁采用灌注注樁，直徑為為米米，共有個(gè)個(gè)。排排樁嵌入巖石石深達(dá)6米以以上。排排樁平面布置置圖1441.5計(jì)算理論及參參數(shù)◆坑內(nèi)開(kāi)開(kāi)挖面以上的的內(nèi)支撐點(diǎn)以以彈性支座模模擬，彈性支支座的剛度以以實(shí)際支撐剛剛度計(jì)算輸入入。

◆坑坑內(nèi)開(kāi)挖挖面以下土體體以水平彈簧簧支座模擬，，水平彈簧支支座的壓縮剛剛度采用m，，m值按每層層土的實(shí)際性性狀分別取值值。◆◆基基坑外側(cè)考慮慮水、土壓力力分算，土壓壓力按主動(dòng)土土壓力計(jì)算，，水壓力考慮慮開(kāi)挖過(guò)程中中坑內(nèi)水位隨隨挖土進(jìn)程下下降而坑外水水位不變的實(shí)實(shí)際過(guò)程?！簟艋又車鷩孛娉d取取20KPa。◆◆