某大橋錨碇基礎凍結排樁方案專題講座

某公路大橋南錨碇基礎凍結排樁方案專題講座一、凍結排樁法方案簡介

由某承建的某大橋F2標南錨碇工程，其基礎尺寸為70.5m×52.5m×29.0m（長×寬×高），為特大型嵌巖深基礎工程。該工程系首次在國內基坑工程中采用“凍結排樁法”施工。該方案的基本思路是：以含水地層凍結形成的凍結帷幕墻體為基坑的封水結構，以排樁和內支撐系統(tǒng)為擋土受力結構。如此深大基坑采用凍結排樁圍護方案在國際、國內均無工程實例，但該方案受力體系清晰，排樁作為結構支撐體系工藝成熟，凍結帷幕具有良好的封水性能，兩種技術的有機結合不僅解決了基礎維護結構的嵌巖問題，而且解決了封水問題，施工可操作性強。兩種技術的結合既是優(yōu)勢互補，又是一種大膽的技術創(chuàng)新，大規(guī)?？缧袠I(yè)合作。二、凍結止水帷幕概述南錨碇基礎采用凍結帷幕輔以注漿帷幕作為封水結構，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。凍結注漿封水帷幕是通過制冷系統(tǒng)，使鹽水達到

-28℃，通過凍結管與其周圍土體進行熱量交換，使含水地層遇冷凍結，形成凍結帷幕墻體作為基坑封水結構，解決了地下水問題，創(chuàng)造了基坑干施工條件。凍結法原理及特凍結法鑿井是采用人工制冷技術暫時加固不穩(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。南錨碇采用凍結技術，有以下特點：

★凍結帷幕起封水作用，臨時支護由排樁承擔。

★凍結帷幕與大氣完全接觸，受大氣影響較大。

★錨碇基礎基底依靠凍結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段土繼續(xù)凍結段。凍凍◎凍土組成：

骨架（礦物顆粒）、冰、未凍水、氣體

◎凍土力學性質：

凍土彈性-粘滯體，其力學性質表現(xiàn)在外荷載作用下，產(chǎn)生塑性變形而引起應力松弛。凍結法應用于鑿井有幾種方案：①依次凍結全深②差異凍結③局部凍結④分期（段）凍結。南錨碇基礎采用：不變徑一次凍結全深的方案。凍結施工方不變徑一次凍結全深示意圖凍結施工方鹽水供液循環(huán)示意圖（正反循環(huán)）南錨碇凍結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。深井凍結觀測孔包括水文觀測孔和溫度觀測孔。水文觀測孔位于井筒凈截面內；溫度觀測孔位于偏斜較大的兩凍結孔界面上。凍結壁設水文觀測井結構示意圖南錨碇注漿凍結帷幕采用在排樁外側分別布設凍結孔、注漿孔和卸壓孔。凍結壁厚度設計米。凍結壁設注漿孔、凍結孔、卸壓孔布置1.3注漿孔、凍結孔、卸壓孔布置剖面圖凍結壁設制冷凍結系統(tǒng)設氨循環(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)雙級壓縮制冷凍結系統(tǒng)設南錨碇工程制冷設計工況

※積極凍結鹽水溫度：-25℃～-28℃

※高溫季節(jié)冷凝溫度：+30℃

★設計最大需冷量Q=99.3×104kcal／h

★實際最大制冷量Q=149.5×104kcal／h

制冷凍結系統(tǒng)設南錨碇鹽水循環(huán)系統(tǒng)圖制冷凍結系統(tǒng)設鹽水水位報警圖制冷凍結系統(tǒng)設凍結環(huán)行地溝槽圖

制冷凍結系統(tǒng)設

編號測點布置部位測試內容數(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

1×22-2中冷器回盤管

1×23汽化器

1×544-1總回路（鹽水）

1×24-2總去路

1×25冷凝器出液總管

26凍結孔回水管道

150MS-100型2臺7空間放置大氣溫度18各測溫控制點

16×3

制冷系統(tǒng)監(jiān)測

監(jiān)測儀器及測點布設情況表

監(jiān)測頻率：鹽水流量1次／周鹽水溫度1次／天

凍結階段鹽水溫度℃運轉天數(shù)開挖深度m積極期試運行+53

降溫期-1512

強化期-25～-2845

開挖維護凍結期-22～-25307.5-22～-253015-22～-253022.5-22～-253030填芯維護凍結期-20～-2230

-20～-2230

-2030

凍結律運轉雪指標制冷凍結系統(tǒng)設凍結壁的形成與解★交靈圈時電間：隨凍專結孔稠增大助而延撿長，謎隨土暢曾顆葛粒的奇變粗棄及凍陵結管誤直徑未增大模而縮促短?！锖聒P度增壤長值蛛：隨凍華結管圓間距暮增大曉而減蝕小，腹隨土備層顆末粒的疊變細嶄而減蚊小?！飻U亭展速脖度：隨凍害結孔裹間距騰增大被而減潮慢?！锲矫谰鶞赜懚龋弘S鹽蜜水溫郊度降玻低而炭降低處，歲結凍結麥孔間載距增漸大而焰上升憑，隨蟻凍結舊管增須大而答降低底。★自衛(wèi)然解喚凍：凍結之壁解辭凍是揀兩頭勇快、決中間再滿。尊當溫冠度上死升至渴-3廢℃左隸右時融開始擊解凍邊；溫穿度上廉升至臺-1纖℃后狠解凍泉速度妄加快要。三、港基坑孤支護晉結構——梳排樁規(guī)與內廢支撐應體系南錨彼碇基細礎為拐矩形匠結構氣，基際坑開考挖深丘度達亦29拋m，港經(jīng)過泥多方豪案的艘技術耳經(jīng)濟占比較敲，確泉定以候直徑蠶φ1稅.5建m灌散注樁拔加6嗓道水拿平鋼野筋混次凝土炕支撐胞作為憂基坑洞的支減護結灑構。南錨捧碇基寇礎的夕受力洪結構喉為：懂以φ揮15券0離cm緣瑞排樁鉆抵抗補水土銜壓力埋，并裁設置則6道鄭鋼筋巖混凝劃土支立撐承登擔水殺平荷身載，農采用菠立柱俯樁加駁立柱潤鋼格恭構承靠擔支女撐的效豎向撫荷載巴。概述排樁臣采用觀灌注劇樁，笨直徑良為灶米口，共咸有隱個承。排爪樁嵌造入巖紐奉石深挖達6挖米以缺上。排排樁填平面衫布置匠圖14粱41.領5計算唇理論還及參藏數(shù)◆鼠坑穴內開死挖面駱以上恭的內擴支撐武點以捷彈性屠支座推模擬戰(zhàn)，彈投性支餓座的紗剛度課以實盛際支套撐剛棗度計鮮算輸宰入。催◆淡坑乘內開麥挖面棚以下壺土體如以水柿平彈恩簧支風座模寧擬，洲水平技彈簧員支座熄的壓倆縮剛呢度采酬用m部，m召值按狀每層怒土的嚴實際鈴性狀純分別必取值夕。尤◆副基董坑外叫側考轉慮水元、土緒壓力益分算師，土秋壓力膊按主期動土工壓力蠟計算鼓，水葉壓力距考慮蓮開挖疑過程億中坑肢內水佳位隨危挖土臥進程領下降救而坑集外水脹位不茅變的瘋實際寸過程慈。繡◆蠶基坑朵周圍嬸地面臘超載德取2敢0K蝕Pa革。晌◆晶圍護寸的內組力分仙析按涼實際宅開挖隸工況胃計算姿。排樁結構計排樁悅計算