某大桥锚碇基础冻结排桩方案专题讲座

某公路大桥南锚碇基础冻结排桩方案专题讲座一、冻结排桩法方案简介

由某承建的某大桥F2标南锚碇工程，其基础尺寸为70.5m×52.5m×29.0m（长×宽×高），为特大型嵌岩深基础工程。该工程系首次在国内基坑工程中采用“冻结排桩法”施工。该方案的基本思路是：以含水地层冻结形成的冻结帷幕墙体为基坑的封水结构，以排桩和内支撑系统为挡土受力结构。如此深大基坑采用冻结排桩围护方案在国际、国内均无工程实例，但该方案受力体系清晰，排桩作为结构支撑体系工艺成熟，冻结帷幕具有良好的封水性能，两种技术的有机结合不仅解决了基础维护结构的嵌岩问题，而且解决了封水问题，施工可操作性强。两种技术的结合既是优势互补，又是一种大胆的技术创新，大规模跨行业合作。二、冻结止水帷幕概述南锚碇基础采用冻结帷幕辅以注浆帷幕作为封水结构，是借鉴煤矿施工中解决地下水问题的方法。其最显著的特点是封水可靠，是其他方法无法相比的。冻结注浆封水帷幕是通过制冷系统，使盐水达到

-28℃，通过冻结管与其周围土体进行热量交换，使含水地层遇冷冻结，形成冻结帷幕墙体作为基坑封水结构，解决了地下水问题，创造了基坑干施工条件。冻结法原理及特冻结法凿井是采用人工制冷技术暂时加固不稳定地层和隔绝地下水的施工方法。在井筒周围打一定数量的钻孔，低温盐水通过钻孔与周围地层进行热交换，以至冻结。南锚碇采用冻结技术，有以下特点：

★冻结帷幕起封水作用，临时支护由排桩承担。

★冻结帷幕与大气完全接触，受大气影响较大。

★锚碇基础基底依靠冻结和注浆帷幕封水来减少涌水量。冻土形成过程：冷却段过冷段突变段冻结段土继续冻结段。冻冻◎冻土组成：

骨架（矿物颗粒）、冰、未冻水、气体

◎冻土力学性质：

冻土弹性-粘滞体，其力学性质表现在外荷载作用下，产生塑性变形而引起应力松弛。冻结法应用于凿井有几种方案：①依次冻结全深②差异冻结③局部冻结④分期（段）冻结。南锚碇基础采用：不变径一次冻结全深的方案。冻结施工方不变径一次冻结全深示意图冻结施工方盐水供液循环示意图（正反循环）南锚碇冻结前期盐水供液采用反循环，基坑开挖后采用正循环形式。深井冻结观测孔包括水文观测孔和温度观测孔。水文观测孔位于井筒净截面内；温度观测孔位于偏斜较大的两冻结孔界面上。冻结壁设水文观测井结构示意图南锚碇注浆冻结帷幕采用在排桩外侧分别布设冻结孔、注浆孔和卸压孔。冻结壁厚度设计米。冻结壁设注浆孔、冻结孔、卸压孔布置1.3注浆孔、冻结孔、卸压孔布置剖面图冻结壁设制冷冻结系统设氨循环系统

南锚碇采用串

联双级压缩制冷。单级压缩串联双级压缩制冷冻结系统设南锚碇工程制冷设计工况

※积极冻结盐水温度：-25℃～-28℃

※高温季节冷凝温度：+30℃

★设计最大需冷量Q=99.3×104kcal／h

★实际最大制冷量Q=149.5×104kcal／h

制冷冻结系统设南锚碇盐水循环系统图制冷冻结系统设盐水术水位蔑报警食图制冷冻结系统设冻结粉环行秘地沟指槽图制冷冻结系统设编号测点布置部位测试内容数量说明11-1供水总管温度t（℃）1MS-30型1台1-2回水总管

11-3补充水总管

122-1中冷器进盘管

1×22-2中冷器回盘管

1×23汽化器

1×544-1总回路（盐水）

1×24-2总去路

1×25冷凝器出液总管

26冻结孔回水管道

150MS-100型2台7空间放置大气温度18各测温控制点

16×3制冷如系统魔监测监测扣仪器够及测捏点布测设情约况表监测敏频率纯：盐水劲流量段1次茎／周均盐水卵温度朵1次局／天冻结阶段盐水温度℃运转天数开挖深度m积极期试运行+53

降温期-1512

强化期-25～-2845

开挖维护冻结期-22～-25307.5-22～-253015-22～-253022.5-22～-253030填芯维护冻结期-20～-2230

-20～-2230

-2030

冻结霸运转竭指标制冷冻结系统设冻结壁的形成与解★交挽圈时浇间：随冻饥结孔饰增大伍而延摇长，饱随土续曾颗推粒的漆变粗甩及冻喷结管貌直径筑增大位而缩腔短。★厚丹度增堵长值层：随冻设结管较间距污增大膊而减陈小，星随土锤层颗布粒的井变细青而减罗小。★扩清展速肾度：随冻合结孔钻间距疗增大斧而减管慢。★平鼓均温猎度：随盐挠水温牌度降目低而崭降低停，岁样冻结父孔间浓距增办大而咳上升池，随优冻结伸管增蔑大而嘴降低恳。★自浊然解贵冻：冻结根壁解振冻是奥两头之快、析中间提满。汪当温豆度上成升至傲-3图℃左卫右时烟开始箭解冻翠；温毙度上性升至冻-1霉℃后元解冻古速度刊加快喷。三、养基坑煮支护块结构——舌排桩筐与内荡支撑嘴体系南锚岩碇基鹿础为币矩形澡结构谅，基即坑开哨挖深救度达偶29搬m，霜经过阶多方说案的店技术指经济即比较袖，确白定以繁直径柱φ1负.5伙m灌框注桩金加6若道水面平钢情筋混肤凝土阀支撑惠作为应基坑摇的支高护结问构。南锚般碇基境础的院受力江结构砖为：妈以φ以15册0祥cm亦排桩踢抵抗环水土欺压力环，并许设置制6道券钢筋结混凝爸土支狭撑承信担水所平荷杰载，贡采用嘉立柱碗桩加形立柱卫钢格仇构承芝担支践撑的奥竖向舍荷载竖。概述排桩绩采用隆灌注爪桩，蚁直径厕为单米呈，共闷有危个绪。排渔桩嵌重入岩专石深右达6辜米以秆上。排排桩卖平面抵布置锣图14卖41.少5计算欣理论宪及参狱数◆姥坑伟内开免挖面绝以上银的内狐支撑蹲点以完弹性盼支座阻模拟魂，弹揭性支浊座的郊刚度杆以实毕际支鸦撑刚朱度计俱算输汽入。泪◆材坑言内开随挖面歪以下架土体镰以水港平弹唤簧支按座模悟拟，料水平椅弹簧相支座疑的压笼缩刚炊度采加用m愚，m嗓值按乳每层岗土的什实际骑性状马分别露取值猪。汽◆挑基来坑外吉侧考音虑水蓝、土鬼压力算分算抵，土嗓压力怨按主闪动土优压力废计算份，水培压力五考虑瓶开挖驰过程霞中坑北内水牵位随饺挖土盗进程味下降疗而坑着外水滨位不乔变的农实际饶过程望。歪◆猾基坑晚周围鱼地面购超载拨取2夹0K逼Pa闲。炮◆缺围护湾的内微力分及析按笨实际哈开挖壳工况珠计算弓。排桩结构计排桩距计算面