專利名稱：型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基坑圍護(hù)方法及結(jié)構(gòu)，具體而言是指一種采用型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法及其結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
近幾年，基坑圍護(hù)工程已經(jīng)發(fā)展到以深、大、復(fù)雜為特點(diǎn)的新時(shí)期，尤其是在我國東南沿海各大城市，地基屬軟弱地基，常伴有淤泥及流砂，地下水位高，土質(zhì)條件復(fù)雜，土質(zhì)差，止水已成為一大難題，此時(shí)進(jìn)行大型基坑的開挖，基坑圍護(hù)越來越困難，成本越來越高，雖然采用一些聯(lián)合圍護(hù)能達(dá)到一定的效果，但其對(duì)周圍環(huán)境的影響和過高的成本常常令人難以接受。為此必須尋找一種既安全又經(jīng)濟(jì)的新的基坑圍護(hù)方法，凍結(jié)法即為其中之一。在現(xiàn)有基坑圍護(hù)體系中，人工地層凍結(jié)法封水性好，能適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境和地質(zhì)條件，并具有良好的環(huán)保性能等優(yōu)點(diǎn)，使其在煤礦井筒、隧道、地鐵、橋梁、基坑等工程中得到了廣泛應(yīng)用。凍結(jié)法加固地層的原理及一般過程為首先利用人工制冷技術(shù)，將低溫冷媒送入地層，使地層中的水凍結(jié)成冰，將天然巖土變成人工凍土，構(gòu)筑起穩(wěn)定且不透水的連續(xù)凍結(jié)墻，保證基礎(chǔ)工程的順利施工。但現(xiàn)有凍結(jié)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)所存在的主要缺陷是1、無法承受較大彎矩與剪力，墻體的強(qiáng)度及受力性較差；2、適應(yīng)性較差，對(duì)于地質(zhì)較為復(fù)雜的土層或多種地下工程，難以適應(yīng)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有凍結(jié)墻基坑圍護(hù)的問題，本發(fā)明的首要目的是提供一種強(qiáng)度高、受力性能優(yōu)，止水效果好，能適應(yīng)各種土層及多種地下工程的型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案，一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟 1、一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)開挖導(dǎo)溝 根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)定的開挖界限，確定凍結(jié)墻施工和型鋼的插入位置，在型鋼的插入位置開挖導(dǎo)向溝槽，保證型鋼插入位置準(zhǔn)確不發(fā)生移位，導(dǎo)向溝槽一般寬0.8～1.0m，深0.6～1.0m； (2)置放導(dǎo)軌 將兩根導(dǎo)軌置放于導(dǎo)溝的正上方，作為定位導(dǎo)向裝置，主要用于施工導(dǎo)向與控制型鋼插入過程中的平面位置，同時(shí)預(yù)鉆凍結(jié)孔、插入型鋼的孔及卸壓孔； (3)插入型鋼 利用型鋼自重和外部荷載，采用間隔插入式、連續(xù)插入式或組合插入式方法將型鋼插入已鉆好的型鋼孔中，型鋼插入前須清理干凈其表面鐵銹、灰塵及其他垃圾，并保持其表面干燥，并在型鋼頂部滿涂減摩料，插入過程中保持型鋼的垂直度與平行度； (4)凍結(jié)墻施工 凍結(jié)管選擇在型鋼插入時(shí)一起布置，或在型鋼插入前布置，凍結(jié)管采取與型鋼間隔設(shè)置，以防止凍結(jié)管在施工過程中遭到損壞，凍結(jié)管試漏及安裝完畢后安裝調(diào)試凍結(jié)系統(tǒng)，凍結(jié)采用間接冷卻式，利用冷凍機(jī)將鹽水冷卻，然后將-20℃～-30℃的低溫鹽水由進(jìn)液管、凍結(jié)管、回液管中循環(huán)，使土層凍結(jié)，形成凍結(jié)墻； (5)施工頂圈梁 在插入型鋼的位置，沿著基坑四周施工壓頂梁，以提高凍結(jié)墻的整體剛度，在壓頂梁上面設(shè)計(jì)制作反力架頂升裝置來克服施工完畢后型鋼拔除的摩阻力； (6)凍結(jié)維護(hù)及保溫 確定凍結(jié)帷幕形成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)，通過對(duì)凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，提高或保持鹽水溫度，降低或停止凍土的繼續(xù)發(fā)展，維持結(jié)構(gòu)施工的要求，旁通道維持凍結(jié)鹽水溫度控制在-22～-25℃；地面管路系統(tǒng)、凍結(jié)管采用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎，凍結(jié)壁采取基坑隨挖隨噴射聚氨基甲酸脂泡沫保溫，再敷以防水層； (7)工程監(jiān)測 工程監(jiān)測包括地表沉降監(jiān)測，土體水平變形監(jiān)測，坑底隆起變形監(jiān)測，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測，地下水位監(jiān)測，凍土壓力監(jiān)測，凍結(jié)管內(nèi)鹽水溫度監(jiān)測；根據(jù)工程監(jiān)測反饋結(jié)果，掌握地層的變形量及變形規(guī)律以指導(dǎo)施工； (8)型鋼及凍結(jié)管回收 開挖結(jié)構(gòu)完成后，拆除冷凍機(jī)組，搬移冷凍設(shè)備，凍土墻體解凍，土層復(fù)原后拔出型鋼及凍結(jié)管，進(jìn)行回收，型鋼拔出后，同步用砂灌入留下的孔洞中，以減少周圍土體的變形；凍結(jié)管拔出后，管孔內(nèi)充填密實(shí)，進(jìn)行跟蹤注漿。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置如下 導(dǎo)軌采用兩根7.0m長H型鋼制作而成，導(dǎo)軌間距布置為2.0m。
所述型鋼插入方式中 間隔插入式型鋼每間隔一個(gè)凍結(jié)管插入一根； 連續(xù)插入式采用U型鋼板樁連續(xù)插入土層中； 組合插入式H型鋼與預(yù)制板樁共同組合，緊靠凍結(jié)墻，布置在開挖側(cè)。
所述型鋼選自工字鋼、H型鋼、格構(gòu)式鋼架、大直徑鋼管或微型鋼管的任意一種。
在型鋼插入前，將減摩涂料加熱至完全融化，充分?jǐn)嚢枋蛊浜癖【鶆蚝?，再涂刷在型鋼表面，其厚度控制?.0mm以上，并在型鋼端部加焊2塊加強(qiáng)腹板。
優(yōu)選在型鋼插入完畢后，布置凍結(jié)管。
所述鹽水為氯化鈣或氯化鈉溶液。
所述低溫鹽水是指利用冷凍機(jī)將氯化鈣或氯化鈉溶液冷卻至-20℃～-30℃制備而得。
本發(fā)明的次要目的是提供一種一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有凍結(jié)墻，凍結(jié)管埋設(shè)于凍結(jié)墻內(nèi)，凍結(jié)管分別與進(jìn)液管、回液管相連，型鋼采用間隔插入式、連續(xù)插入式或組合插入式預(yù)先插入到凍結(jié)墻內(nèi)，在凍結(jié)墻的外側(cè)還設(shè)有保溫層，卸壓孔布置在凍結(jié)墻的周圍。
本發(fā)明采用型鋼凍結(jié)墻的組合圍護(hù)方式，用于基坑的擋土結(jié)構(gòu)，有以下優(yōu)點(diǎn) 1、封水性凍結(jié)墻可有效隔絕地下水，其抗?jié)B透性能是其它任何方法不能相比的，同時(shí)基坑發(fā)生滲透事故后修補(bǔ)方便； 2、強(qiáng)度高凍土本身強(qiáng)度可達(dá)5-10Mpa，再加上插入的型鋼強(qiáng)度，能有效提供擋墻的強(qiáng)度； 3、適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)各種土層及多種地下工程。尤其適用于含水量大、地層軟弱，其他工法施工困難或無法施工的地下工程。
4、復(fù)原性施工結(jié)束土層恢復(fù)原狀。對(duì)土層破壞性很小。這是其他工法所無法比擬的。
5、繞障性具有繞過障礙凍結(jié)加固和封水能力。
6、環(huán)保節(jié)能用電能換取冷能，不污染大氣環(huán)境。無有害物質(zhì)排放，對(duì)地下水無污染。
7、節(jié)省造價(jià)插入凍結(jié)墻中的型鋼及凍結(jié)管回收簡便，降低了工程造價(jià)。
8、縮短施工工期凍結(jié)及型鋼施工可與樁基或其它工藝平行作業(yè)。



圖1是本發(fā)明型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法的工藝流程圖； 圖2是本發(fā)明型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平面示意圖； 圖3是圖2中凍結(jié)管位置剖面圖； 圖4是圖2中型鋼位置剖面圖； 圖5是型鋼插入方式的示意圖； 圖6是型鋼凍結(jié)墻的等剛度測算示意圖。
圖1～圖6中標(biāo)號(hào)1、開挖界限，2、進(jìn)液管，3、回液管，4、凍結(jié)管，5、型鋼，6、凍結(jié)墻，7、保溫層，8、地表排水溝，9、壓頂梁，10、卸壓孔。

具體實(shí)施例方式 如圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括有凍結(jié)墻6，凍結(jié)管4埋設(shè)于凍結(jié)墻6內(nèi)，凍結(jié)管4分別與進(jìn)液管2、回液管3相連，型鋼5采用間隔插入式、連續(xù)插入式或組合插入式預(yù)先插入到凍結(jié)墻6內(nèi)，在凍結(jié)墻6的外側(cè)還設(shè)有保溫層7，卸壓孔10布置在凍結(jié)墻6的周圍。
結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法包括以下步驟 (1)開挖導(dǎo)溝 根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)定的開挖界限，確定凍結(jié)墻施工和型鋼的插入位置，在型鋼的插入位置開挖導(dǎo)向溝槽，保證型鋼插入位置準(zhǔn)確不發(fā)生移位，導(dǎo)向溝槽一般寬0.8～1.0m，深0.6～1.0m。
(2)置放導(dǎo)軌 利用兩根7.0m長H型鋼(間距2.0m)制作的導(dǎo)軌置放于導(dǎo)溝的正上方，作為定位導(dǎo)向裝置。主要用于施工導(dǎo)向與控制型鋼插入過程中的平面位置。
同時(shí)可以預(yù)鉆凍結(jié)孔、插入型鋼的孔及卸壓孔。凍結(jié)孔安放凍結(jié)管；插入型鋼的孔便于型鋼的施工；卸壓孔可以降低凍脹力對(duì)周圍的不利影響，孔內(nèi)注滿優(yōu)質(zhì)泥漿，防止孔壁坍塌。
(3)插入型鋼 型鋼可以采用工字鋼、H型鋼、格構(gòu)式鋼架、大直徑鋼管或微型鋼管等，型鋼插入前必須清理干凈，將其表面鐵銹、灰塵及其他垃圾清除，并保證其表面完全干燥，再在型鋼頂部滿涂減摩料(將減摩涂料加熱至完全融化，充分?jǐn)嚢枋蛊浜癖【鶆蚝螅偻克⒃谛弯摫砻?，其厚度控制?.0mm以上)。考慮到拔除型鋼時(shí)頂部吊孔處應(yīng)力較為集中，故對(duì)進(jìn)場后的型鋼端部一律加焊2塊加強(qiáng)腹板。
利用型鋼自重和外部荷載，把型鋼插入預(yù)鉆孔中，插入過程中應(yīng)保持型鋼的垂直度與平行度，如圖5所示，型鋼插入方式主要有間隔插入式、連續(xù)插入式和組合插入式三種方式，其中 間隔插入式型鋼與凍結(jié)管采用間隔布置。
連續(xù)插入式采用U型鋼板樁連續(xù)插入土層中。
組合插入式H型鋼與預(yù)制板樁共同組合，緊靠凍結(jié)墻，布置在開挖側(cè)。
凍結(jié)管也可以選擇在型鋼插入時(shí)一起布置，也可在型鋼插入前布置。優(yōu)選在型鋼插入完畢后，布置凍結(jié)管，凍結(jié)管采取與型鋼間隔設(shè)置，這樣可防止凍結(jié)管在施工過程中遭到損壞。
(4)凍結(jié)墻施工 凍結(jié)管試漏及安裝完畢后，開始安裝調(diào)試凍結(jié)系統(tǒng)。凍結(jié)采用間接冷卻式，利用冷凍機(jī)將鹽水(氯化鈣或氯化鈉溶液)冷卻，然后將低溫鹽水(-20℃～-30℃)由進(jìn)液管、凍結(jié)管、回液管中循環(huán)，使土層凍結(jié)，形成凍結(jié)墻。
凍結(jié)法施工主要機(jī)械設(shè)備 (5)施工頂圈梁 在插入型鋼的位置，沿著基坑四周施工壓頂梁，以提高凍結(jié)墻的整體剛度。施工時(shí)型鋼及凍結(jié)管穿過壓頂梁時(shí)做好保護(hù)措施。同時(shí)在壓頂梁上面設(shè)計(jì)制作反力架頂升裝置來克服施工完畢后型鋼拔除的摩阻力。
(6)凍結(jié)維護(hù)及保溫 通過對(duì)凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，提高或保持鹽水溫度，降低或停止凍土的繼續(xù)發(fā)展，維持結(jié)構(gòu)施工的要求。旁通道維持凍結(jié)鹽水溫度一般控制在-22～-25℃之間。維護(hù)凍結(jié)時(shí)間由結(jié)構(gòu)施工的時(shí)間決定。
確定凍結(jié)帷幕形成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段。根據(jù)實(shí)測溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否交圈和達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，測溫判斷凍土帷幕交圈并達(dá)到設(shè)計(jì)厚度后再進(jìn)行探孔試挖，確認(rèn)凍土帷幕內(nèi)土層無流動(dòng)水后(飽和水除外)再進(jìn)行正式開挖。
地面管路系統(tǒng)、凍結(jié)管采用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。
凍結(jié)壁采取基坑隨挖隨噴射聚氨基甲酸脂泡沫保溫，再敷以防水層，挖掘至坑底后即可直接澆筑墻板結(jié)構(gòu)混凝土。
(7)工程監(jiān)測 根據(jù)量測反饋結(jié)果，掌握地層的變形量及變形規(guī)律，以指導(dǎo)施工。由于基坑開挖較深，為防止施工時(shí)對(duì)地面周邊建筑、地下管線、民用及公共設(shè)施帶來不良影響，甚至嚴(yán)重破壞。對(duì)施工過程必須有完善的動(dòng)態(tài)監(jiān)測手段，實(shí)行信息化施工。
工程監(jiān)測貫穿整個(gè)施工過程，其主要監(jiān)測內(nèi)容為地表沉降監(jiān)測，土體水平變形監(jiān)測，坑底隆起變形監(jiān)測，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測，地下水位監(jiān)測，凍土壓力監(jiān)測，凍結(jié)管內(nèi)鹽水溫度監(jiān)測。
凍結(jié)法施工主要量測設(shè)備 (8)型鋼及凍結(jié)管回收 地下室結(jié)構(gòu)完成后，拆除冷凍機(jī)組，搬移冷凍設(shè)備，凍土墻體解凍，土層復(fù)原后拔出型鋼及凍結(jié)管，進(jìn)行回收。型鋼拔出后，同步用砂灌入留下的孔洞中，以減少周圍土體的變形；凍結(jié)管拔出后，管孔內(nèi)要充填密實(shí)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母欁{。
本發(fā)明型鋼凍結(jié)墻的作用機(jī)理 凍結(jié)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)無法承受較大彎矩與剪力，插入其中的型鋼可大大改善墻體受力。型鋼主要用來承受彎矩與剪力，凍結(jié)墻主要用來止水防滲，對(duì)型鋼還有圍箍作用。在鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算中，受力型鋼要考慮翼緣和腹板的穩(wěn)定性，為防止翼緣和腹板失穩(wěn)，翼緣和腹板不可能做得很薄，而插入凍結(jié)墻中型鋼因?yàn)閮鼋Y(jié)墻的圍箍作用，可不考慮翼緣和腹板的失穩(wěn)，可將翼緣和腹板做得很薄(小于10mm)。
凍結(jié)墻與型鋼共同作用盡管無法和鋼筋混凝土相比，但對(duì)墻體剛度的提高是十分明顯的。
型鋼凍結(jié)墻計(jì)算模型 型鋼凍結(jié)墻的計(jì)算可采用和其他板樁式結(jié)構(gòu)相同的計(jì)算方法，其土壓力可按朗金理論確定，也可按考慮時(shí)空效應(yīng)原理的修正方法確定，然后對(duì)擋墻進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算、抗滑動(dòng)驗(yàn)算和墻身強(qiáng)度驗(yàn)算，并利用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行邊坡整體穩(wěn)定驗(yàn)算，當(dāng)基坑底涉及流砂和管涌時(shí)尚需進(jìn)行抗?jié)B流驗(yàn)算。
設(shè)計(jì)計(jì)算 型鋼凍結(jié)墻設(shè)計(jì)計(jì)算要計(jì)算其內(nèi)力與位移，并驗(yàn)算凍結(jié)墻、型鋼的強(qiáng)度，如圖6所示，具體步驟如下 1、折算為等剛度厚h的混凝土壁式地下墻 設(shè)型鋼寬度為W，型鋼間的凈距為t，可將其按剛度相等的原則折算為一定厚度的鋼筋混凝土壁式地下連續(xù)墻，分兩種情況考慮 (1)不考慮剛度提高系數(shù)α 型鋼凍結(jié)墻僅考慮型鋼剛度，每根型鋼可等價(jià)為寬W+t，厚度為h的混凝土壁式地下墻，由二者剛度相等有 ES IS＝Ef(W+t)h3/12
式中Es——型鋼彈性模量； Is——型鋼慣性矩； Ef——凍結(jié)墻彈性模量。
(2)考慮剛度提高系數(shù)α 型鋼凍結(jié)墻整體剛度EfSIfS＝αES IS，則墻體內(nèi)力計(jì)算可按整體壁式地下墻計(jì)算，也將其等價(jià)為厚度為h的混凝土壁式地下墻計(jì)算。
EfS IfS＝Ef(W+t)h3/12
2、按厚h的混凝土壁式地下墻，計(jì)算每延米墻體彎矩、剪力與位移MW、QW、UW。
3、折算成每根型鋼的彎矩、剪力與位移MP、QP、UP 每根型鋼承受水土壓力沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)延長方向長度為(W+t)，則每根型鋼內(nèi)力與位移為 彎矩 MP＝(W+t)MW 剪力 QP＝(W+t)QW 位移 UP＝UW 計(jì)算中如果不考慮提高系數(shù)α，僅考慮型鋼作用，為保證合適的計(jì)算位移必然導(dǎo)致設(shè)計(jì)不盡合理，如果考慮提高系數(shù)α，設(shè)計(jì)彎矩與計(jì)算位移會(huì)更接近實(shí)際情況。當(dāng)有足夠可靠的試驗(yàn)資料和工程經(jīng)驗(yàn)的情況時(shí)，應(yīng)首先考慮采用考慮提高系數(shù)α的方法。
4、強(qiáng)度驗(yàn)算 (1)型鋼抗彎驗(yàn)算 考慮彎矩全部由型鋼承擔(dān)，則型鋼應(yīng)力需滿足 σ＝M/W≤[σ] 式中σ——計(jì)算拉應(yīng)力，N/m2； M——(W+t)長度內(nèi)計(jì)算彎矩，N·m； W——型鋼截面矩，m3； [δ]——型鋼允許抗拉應(yīng)力，N/m2。
(2)抗剪驗(yàn)算 抗剪驗(yàn)算分為兩部分，一部分是型鋼抗剪驗(yàn)算，一部分是凍結(jié)墻局部抗剪驗(yàn)算。
型鋼剪應(yīng)力應(yīng)滿足 τ＝QS/Iδ≤[T] 式中Q——型鋼計(jì)算剪力，N； S——型鋼面積距，m3； I——型鋼慣性矩，m4； δ——所驗(yàn)算點(diǎn)的鋼板厚度，m； [τ]——型鋼允許剪應(yīng)力，N/m2。
(3)凍結(jié)墻局部抗剪 由于型鋼剛度遠(yuǎn)大于凍結(jié)墻剛度，必須驗(yàn)算凍結(jié)墻與型鋼聯(lián)接部位的錯(cuò)動(dòng)剪力，如圖6所示， 設(shè)型鋼之間的平均側(cè)壓力為q，則型鋼與凍結(jié)墻之間剪力為Q＝q·L2/2，凍結(jié)墻抗剪應(yīng)滿足 T＝Q/2b≤[τ] 式中τ——所驗(yàn)算截面處剪應(yīng)力； b——凍結(jié)墻厚度； [τ]——凍結(jié)墻抗剪強(qiáng)度。
本發(fā)明與現(xiàn)有SMW工法的比較 型鋼凍結(jié)墻作為一種新型的基坑圍護(hù)體系，與原有的SMW工法相比，優(yōu)點(diǎn)比較多1、型鋼回收更加簡便；2、圍護(hù)體系強(qiáng)度更加可靠；3、場地適應(yīng)性更加強(qiáng)；4、防滲效果更加明顯；5、無污染，更加環(huán)保節(jié)能。
權(quán)利要求
1、一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)開挖導(dǎo)溝
根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)定的開挖界限，確定凍結(jié)墻施工和型鋼的插入位置，在型鋼的插入位置開挖導(dǎo)向溝槽，保證型鋼插入位置準(zhǔn)確不發(fā)生移位，導(dǎo)向溝槽一般寬0.8～1.0m，深0.6～1.0m；
(2)置放導(dǎo)軌
將兩根導(dǎo)軌置放于導(dǎo)溝的正上方，作為定位導(dǎo)向裝置，主要用于施工導(dǎo)向與控制型鋼插入過程中的平面位置，同時(shí)預(yù)鉆凍結(jié)孔、插入型鋼的孔及卸壓孔；
(3)插入型鋼
利用型鋼自重和外部荷載，采用間隔插入式、連續(xù)插入式或組合插入式方法將型鋼插入已鉆好的型鋼孔中，型鋼插入前須清理干凈其表面鐵銹、灰塵及其他垃圾，并保持其表面干燥，并在型鋼頂部滿涂減摩料，插入過程中保持型鋼的垂直度與平行度；
(4)凍結(jié)墻施工
凍結(jié)管選擇在型鋼插入時(shí)一起布置，或在型鋼插入前布置，凍結(jié)管采取與型鋼間隔設(shè)置，以防止凍結(jié)管在施工過程中遭到損壞，凍結(jié)管試漏及安裝完畢后安裝調(diào)試凍結(jié)系統(tǒng)，凍結(jié)采用間接冷卻式，利用冷凍機(jī)將鹽水冷卻，然后將-20℃～-30℃的低溫鹽水由進(jìn)液管、凍結(jié)管、回液管中循環(huán)，使土層凍結(jié)，形成凍結(jié)墻；
(5)施工頂圈梁
在插入型鋼的位置，沿著基坑四周施工壓頂梁，以提高凍結(jié)墻的整體剛度，在壓頂梁上面設(shè)計(jì)制作反力架頂升裝置來克服施工完畢后型鋼拔除的摩阻力；
(6)凍結(jié)維護(hù)及保溫
確定凍結(jié)帷幕形成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)，通過對(duì)凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，提高或保持鹽水溫度，降低或停止凍土的繼續(xù)發(fā)展，維持結(jié)構(gòu)施工的要求，旁通道維持凍結(jié)鹽水溫度控制在-22～-25℃；地面管路系統(tǒng)、凍結(jié)管采用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫厚度為50mm，保溫層的外面用塑料薄膜包扎，凍結(jié)壁采取基坑隨挖隨噴射聚氨基甲酸脂泡沫保溫，再敷以防水層；
(7)工程監(jiān)測
工程監(jiān)測包括地表沉降監(jiān)測，土體水平變形監(jiān)測，坑底隆起變形監(jiān)測，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測，地下水位監(jiān)測，凍土壓力監(jiān)測，凍結(jié)管內(nèi)鹽水溫度監(jiān)測；根據(jù)工程監(jiān)測反饋結(jié)果，掌握地層的變形量及變形規(guī)律以指導(dǎo)施工；
(8)型鋼及凍結(jié)管回收
開挖結(jié)構(gòu)完成后，拆除冷凍機(jī)組，搬移冷凍設(shè)備，凍土墻體解凍，土層復(fù)原后拔出型鋼及凍結(jié)管，進(jìn)行回收，型鋼拔出后，同步用砂灌入留下的孔洞中，以減少周圍土體的變形；凍結(jié)管拔出后，管孔內(nèi)充填密實(shí)，進(jìn)行跟蹤注漿。
2、如權(quán)利要求1所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于導(dǎo)軌采用兩根7.0m長H型鋼制作而成，導(dǎo)軌間距布置為2.0m。
3、如權(quán)利要求1所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于所述型鋼插入方式中
間隔插入式型鋼每間隔一個(gè)凍結(jié)管插入一根；
連續(xù)插入式采用U型鋼板樁連續(xù)插入土層中；
組合插入式H型鋼與預(yù)制板樁共同組合，緊靠凍結(jié)墻，布置在開挖側(cè)。
4、如權(quán)利要求1或3所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于所述型鋼選自工字鋼、H型鋼、格構(gòu)式鋼架、大直徑鋼管或微型鋼管的任意一種。
5、如權(quán)利要求1所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于在型鋼插入前，將減摩涂料加熱至完全融化，充分?jǐn)嚢枋蛊浜癖【鶆蚝?，再涂刷在型鋼表面，其厚度控制?.0mm以上，并在型鋼端部加焊2塊加強(qiáng)腹板。
6、如權(quán)利要求1所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于凍結(jié)管也可以選擇在型鋼插入時(shí)一起布置，也可在型鋼插入前布置。
7、如權(quán)利要求1所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于所述鹽水為氯化鈣或氯化鈉溶液。
8、如權(quán)利要求1所述的一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法，其特征在于所述低溫鹽水是指利用冷凍機(jī)將氯化鈣或氯化鈉溶液冷卻至-20℃～-30℃制備而得。
9、一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有凍結(jié)墻(6)，凍結(jié)管(4)埋設(shè)于凍結(jié)墻(6)內(nèi)，凍結(jié)管(4)分別與進(jìn)液管(2)、回液管(3)相連，型鋼(5)采用間隔插入式、連續(xù)插入式或組合插入式預(yù)先插入到凍結(jié)墻(6)內(nèi)，在凍結(jié)墻(6)的外側(cè)還設(shè)有保溫層(7)，卸壓孔(10)布置在凍結(jié)墻(6)的周圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種型鋼凍結(jié)墻基坑組合圍護(hù)方法及其結(jié)構(gòu)，屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)定的開挖界限，確定凍結(jié)墻施工和型鋼的插入位置，在型鋼的插入位置開挖導(dǎo)向溝槽，導(dǎo)軌置放于導(dǎo)溝的正上方，利用型鋼自重和外部荷載，把型鋼壓入土中，采用間接冷卻式(利用冷凍機(jī)將鹽水冷卻，然后將低溫鹽水由進(jìn)液管、凍結(jié)管、回液管中循環(huán))使土層凍結(jié)。在插入型鋼的位置，沿著基坑四周施工壓頂梁，以提高凍結(jié)墻的整體剛度。地下室結(jié)構(gòu)完成后，立即解除凍結(jié)，并將型鋼及凍結(jié)管回收。本發(fā)明具有強(qiáng)度高、受力性好的優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)各種土層及多種地下工程。
文檔編號(hào)E02D17/02GK101487261SQ200910095768
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者邢國然, 吉紅波, 酈華峰 申請(qǐng)人:浙江中成建工集團(tuán)有限公司