某大橋錨碇基礎(chǔ)凍結(jié)排樁方案專題講座

1、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)排樁法方案簡介 由某承建的某大橋F2標南錨碇工程，其基礎(chǔ)尺寸為70.5m52.5m29.0m（長寬高），為特大型嵌巖深基礎(chǔ)工程。 該工程系首次在國內(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)排樁圍護方案在國際、國內(nèi)均無工程實例，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)的有機結(jié)合不僅解決了基礎(chǔ)維護結(jié)構(gòu)的嵌巖問題，而且解決了封水問題，施工可操作性強。兩種技術(shù)的結(jié)合既是優(yōu)勢互補，又是一種大膽

2、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題的方法。其最顯著的特點是封水可靠，是其他方法無法相比的。凍結(jié)注漿封水帷幕是通過制冷系統(tǒng)，使鹽水達到-28，通過凍結(jié)管與其周圍土體進行熱量交換，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)法鑿井是采用人工制冷技術(shù)暫時加固不穩(wěn)定地層和隔絕地下水的施工方法。在井筒周圍打一定數(shù)量的鉆孔，低溫鹽水通過鉆孔與周圍地層進行熱交換，以至凍結(jié)。南錨碇采用凍結(jié)技術(shù)，有以下特點： 凍結(jié)帷幕起封水作用，臨時支護由排樁承擔

3、。凍結(jié)帷幕與大氣完全接觸，受大氣影響較大。 錨碇基礎(chǔ)基底依靠凍結(jié)和注漿帷幕封水來減少涌水量。凍土形成過程：冷卻段 過冷段 突變段 凍結(jié)段 土繼續(xù)凍結(jié)段。凍凍凍土 組成： 骨架（礦物顆粒）、冰、未凍水、氣體凍土力學性質(zhì)： 凍土彈性-粘滯體，其力學性質(zhì)表現(xiàn)在外荷載作用下，產(chǎn)生塑性變形而引起應力松弛。 凍結(jié)法應用于鑿井有幾種方案：依次凍結(jié)全深差異凍結(jié)局部凍結(jié)分期（段）凍結(jié)。南錨碇基礎(chǔ)采用：不變徑一次凍結(jié)全深的方案。凍結(jié)施工方不變徑一次凍結(jié)全深示意圖凍結(jié)施工方鹽水供液循環(huán)示意圖（正反循環(huán)） 南錨碇凍結(jié)前期鹽水供液采用反循環(huán)，基坑開挖后采用正循環(huán)形式。 深井凍結(jié)觀測孔包括水文觀測孔和溫度觀測孔。水文觀測

4、孔位于井筒凈截面內(nèi)；溫度觀測孔位于偏斜較大的兩凍結(jié)孔界面上。凍結(jié)壁設(shè)水文觀測井結(jié)構(gòu)示意圖 南錨碇注漿凍結(jié)帷幕采用在排樁外側(cè)分別布設(shè)凍結(jié)孔、注漿孔和卸壓孔。凍結(jié)壁厚度設(shè)計 米。凍結(jié)壁設(shè)注漿孔、凍結(jié)孔、卸壓孔布置1.3注漿孔、凍結(jié)孔、卸壓孔布置剖面圖凍結(jié)壁設(shè)制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)氨循環(huán)系統(tǒng) 南錨碇采用串 聯(lián)雙級壓縮制冷。單級壓縮串聯(lián)雙級壓縮制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)南錨碇工程制冷設(shè)計工況 積極凍結(jié)鹽水溫度：-25-28 高溫季節(jié)冷凝溫度：+30 設(shè)計最大需冷量Q=99.3104kcalh實際最大制冷量Q=149.5104kcalh制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè) 南錨碇鹽水循環(huán)系統(tǒng)圖制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè) 鹽水水位報警圖制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè) 凍結(jié)環(huán)

5、行地溝槽圖制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)編號測點布置部位測試內(nèi)容數(shù)量說明11-1供水總管溫度t（ ）1MS-30型1臺1-2回水總管11-3補充水總管122-1中冷器進盤管122-2中冷器回盤管123汽化器1544-1總回路（鹽水）124-2總?cè)ヂ?25冷凝器出液總管26凍結(jié)孔回水管道150MS-100型2臺7空間放置大氣溫度18各測溫控制點163 制冷系統(tǒng)監(jiān)測 監(jiān)測儀器及測點布設(shè)情況表監(jiān)測頻率：鹽水流量 1次周 鹽水溫度 1次天凍結(jié)階段鹽水溫度運轉(zhuǎn)天數(shù)開挖深度m積極期試運行+53降溫期-1512強化期-25-2845開挖維護凍結(jié)期-22-25307.5-22-253015-22-253022.5-22-25

6、3030填芯維護凍結(jié)期-20-2230-20-2230-2030凍結(jié)運轉(zhuǎn)指標制冷凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)凍結(jié)壁的形成與解交圈時間： 隨凍結(jié)孔增大而延長，隨土曾顆粒的變粗及凍結(jié)管直徑增大而縮短。厚度增長值： 隨凍結(jié)管間距增大而減小，隨土層顆粒的變細而減小。擴展速度： 隨凍結(jié)孔間距增大而減慢。平均溫度： 隨鹽水溫度降低而降低，歲凍結(jié)孔間距增大而上升，隨凍結(jié)管增大而降低。自然解凍： 凍結(jié)壁解凍是兩頭快、中間滿。當溫度上升至-3左右時開始解凍；溫度上升至-1后解凍速度加快。三、基坑支護結(jié)構(gòu)排樁與內(nèi)支撐體系 南錨碇基礎(chǔ)為矩形結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度達29m，經(jīng)過多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，確定以直徑1.5m灌注樁加6道水平鋼筋混

7、凝土支撐作為基坑的支護結(jié)構(gòu)。 南錨碇基礎(chǔ)的受力結(jié)構(gòu)為：以150 cm排樁抵抗水土壓力，并設(shè)置6道鋼筋混凝土支撐承擔水平荷載，采用立柱樁加立柱鋼格構(gòu)承擔支撐的豎向荷載。 概述 排樁采用灌注樁，直徑為 米，共有 個。排樁嵌入巖石深達6米以上。 排排樁平面布置圖1441.5 計算理論及參數(shù) 坑內(nèi)開挖面以上的內(nèi)支撐點以彈性支座模擬，彈性支座的剛度以實際支撐剛度計算輸入。 坑內(nèi)開挖面以下土體以水平彈簧支座模擬，水平彈簧支座的壓縮剛度采用m，m值按每層土的實際性狀分別取值。 基坑外側(cè)考慮水、土壓力分算，土壓力按主動土壓力計算，水壓力考慮開挖過程中坑內(nèi)水位隨挖土進程下降而坑外水位不變的實際過程。 基坑周圍地面超載取20KP