[发明专利]基于水平冻结法的软土地区深大基坑土体超前加固方法

说明书

本发明提供了一种基于水平冻结法的软土地区深大基坑土体超前加固方法，该方法如下步骤：先对施工场地进行平整，施工基坑四周的围护结构，进行竖井支护结构施工，竖井内土体开挖；开挖至第一层冻结加固区设计底面时，向第一层冻结加固区设计底面两侧水平打入冻结管直至基坑围护结构处，布置好冻结设备，继续开挖；重复上述步骤，并在开挖至最后一层冻结加固区底面后，布置冻结管和冻结设备，开始进行土层冻结，同时施工基坑的混凝土水平支撑。本发明将常规的竖向冻结法转变为水平冻结法，用于软土地区深大基坑土体的超前加固中，能提高了基坑土体超前加固效率，提高基坑的加固效果，实现了绿色低碳施工，并减小了冻结管对基坑挖土作业的影响。

技术领域

本发明属于基坑加固的技术领域，特别是涉及一种基于水平冻结法的软土地区深大基坑土体超前加固方法。

背景技术

在软土地区的基坑工程中，为了增强基坑支护体系的稳定性，有效控制基坑开挖过程中基坑支护体系及临近道路、管线和建(构)筑物的变形，同时给现场施工和土方开挖创造条件，通常需要考虑进行基坑土体加固。通常采用水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和降水等方式，其中降水仅适用于粉性土或砂性土地层中。在基坑土体加固中，较为常见的做法是对基坑底部的土体进行原位加固，使基坑底软土形成强度更高、模量更大的水泥土，提高基坑底土体抵抗水平变形的能力，保障基坑开挖安全。然而，对于需要采用多道水平支撑的软土地区深大基坑工程，仅对基坑底土体进行加固经常无法满足基坑支护结构的变形控制要求：当上一层土体已开挖完成，而下一道水平支撑尚未形成时，在此期间基坑支护结构已经产生了超过允许值的变形。因此，也需要对开挖深度范围内的基坑土体进行超前加固。

基坑土体加固是在基坑开挖施工期间发挥作用的临时性地基处理措施，位于开挖深度范围内的土体仅在水平支撑尚未形成之前发挥作用，随后即被挖除外运。采用传统的水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等地基处理措施均需要消耗大量的水泥、石灰等固化材料，而水泥、石灰均属于高能耗建筑材料，其生产过程会产生大量的碳排放。在碳达峰碳中和大背景下，对基坑工程超前加固方法也提出了更加绿色节能、生态环保的要求，传统处理措施将面临越来越多的限制。同时，基坑土体加固通常是在主体结构工程桩、周边围护结构、坑内立柱桩等结构施工完成之后且基坑开挖前进行施工，并应在基坑开挖到相应标高前达到设计强度要求。因此，基坑土体加固的施工效率和固化效果，将直接影响到工程施工的总工期，为能尽快进行基坑土体开挖，同时确保施工安全，需研发适用于软土地区深大基坑土体超前加固的低碳环保方法。

冻结法加固地层的原理是利用人工制冷技术，使软土地层中的水冻结，增强其强度和稳定性。若将冻结管以适当间距理设，则相邻的冻土柱不断扩大而连接形成连续的冻土墙或闭合的冻土结构。国内外大量的冻结工程实践表明，冻结法具有安全可靠性好、适应面广、可控性好、污染性小且经济合理等优点，且随着加固深度的加大，相比于搅拌法或旋喷法，冻结法的经济性越明显。特别的，冻结施工最大的污染是钻孔埋设冻结管时的少量泥浆排出，冻结过程中不向地层中注入任何有害物质，工程完毕后，地层自然融化恢复至原有状态，不会在地层中留下任何有碍于其他工程施工的地下障碍物。作为一种绿色的施工方法，非常符合低碳环保的岩土工程发展趋势。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于水平冻结法的软土地区深大基坑土体超前加固方法，解决现有技术中的软土地区深大基坑开挖过程中，基坑支护结构易变形，且基坑土体加固施工效率低，容易对环境造成不利影响的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于水平冻结法的软土地区深大基坑土体超前加固方法，包括以下步骤：

步骤一：先对施工场地进行平整，施工基坑四周的围护结构，进行竖井支护结构施工，竖井内土体开挖；

步骤二：开挖至第一层冻结加固区设计底面时，向第一层冻结加固区设计底面两侧水平打入冻结管直至基坑围护结构处，布置好冻结设备，继续开挖；