一种利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法

技术领域

本发明涉及一种基坑分区开挖方法，尤其适用于城市地下工程的施工技术领域使用一种利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法

背景技术

在基坑工程建设中，随着基坑内土体的开挖，需要维护开挖范围周围土体的稳定性，所以一般都需要在基坑开挖范围的周围设置维护结构。目前常用的维护结构多为地下连续墙，这就需要在开挖之前预先在基坑周围布置深度远超过基坑深度的地下连续墙，所以开挖前施工准备的时间长，由于没有开挖过程揭露地层的地质条件，所以地下连续墙的设计和施工针对性不强。在施工中也有用冻结壁来提供基坑开挖过程中周围土体维护作用的情况，就是在基坑周圈布置深度远超过基坑深度的单根冻结管，通过冻结管的冻结作用，形成整体的冻结帷幕，来提高周围土体的强度和隔绝地下水，起到开挖过程中的维护作用。这样冻结施工的方法，不仅在开挖前冻结准备的时间长，而且基坑开挖至底部需要的时间长，所以下部形成的冻结帷幕厚度远超过需要的尺寸，造成冻结费用的增加和浪费。更为重要的是，冻结管施工前，缺少地层地质条件的直观资料，所以冻结设计和施工的针对性不强。

针对以上存在的问题，提出一种新的施工方法，即利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法，减少了基坑开挖前的准备工作，可以尽快开始基坑的开挖施工。随着开挖揭露地层的条件和周围环境的要求，随时可以调整冻结的基本参数，施工的针对性更强。随着开挖的进行布置冻结冷板和形成冻结壁，可以随着调整和控制冻结时间，避免造成冷量的浪费。冻结冷板外冻土的扩展，可以封堵冻结冷板之间的接缝，避免接缝位置的漏水，而冻结冷板尺寸的调整，可以实现基坑内分层分区开挖土体，提高施工组织的技术水平。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提出一种工作方法，能够利用人工冻结法形成的冻结壁可以在基坑开挖工程中当做临时支护结构的条件下，即利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法。

为实现上述技术目的，本发明的利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法，其特征在于：在腹水区域中的基坑待开挖区域的周圈将平板冻结器竖向顶进基坑周圈土体内直至平板冻结器整体埋入土体中，从而使待开挖区域外侧被平板冻结器完全包围起来，使平板冻结器整体埋入土体中，利用平板冻结器向待开挖基坑边缘外侧的土体进行冻结，从而在紧贴平板冻结器外侧的土体中形成冻结帷幕，从而提高平板冻结器外侧土体的强度并隔绝地下水；在平板冻结器和冻结帷幕共同维护作用下，在平板冻结器和冻结帷幕形成的包围内侧的基坑开挖范围内进行土体的分区分层开挖；当首个分区内土体开挖至从地表竖向顶进的平板冻结器底部时，紧贴现有平板冻结器内侧提前向下层土体继续竖向顶进平板冻结器，利用新顶进的平板冻结器对其自身外侧的土体进行冻结从而形成新的冻结帷幕区域，继续在新的冻结帷幕区域内开挖下一分区内的土体，重复在下层土体中重复顶进平板冻结器、冻结形成新的冻结帷幕、开挖土体直至完成基坑的开挖。

具体步骤如下：

a.首先在基坑待开挖范围外侧的基坑开挖周围土体内依次垂直向下顶进多个平板冻结器，使平板冻结器将基坑待开挖范围完整包围起来，且控制相邻平板冻结器之间间隙，所有平板冻结器均布置在基坑开挖范围的边界；

b.使用多个平板冻结器向其外侧土体进行冻结从而在平板冻结器外侧形成一定厚度的用以抵挡基坑周围的水土压力和隔绝地下水的冻结帷幕；

c.在平板冻结器和冻结帷幕的协同维护之下，对基坑内土体以分区开挖的方式进行施工；

d.分区开挖过程中对基坑进行区域划分，同时根据使用的平板冻结器高度来划分区域层高，首先对Ⅰ区1层内的土体开挖，当挖掘至靠近当前安装的平板冻结器下方边缘时，形成分区的开挖面，之后沿开挖范围向下顶进新平板冻结器，并施工Ⅰ区2层土体的冻结帷幕；

e.在新平板冻结器冻结Ⅰ区2层内土体的同时，继续进行水平方向上Ⅱ区1层内土体的开挖，重复步骤d操作，依次类推依次完成Ⅲ、Ⅳ区内1层土体的开挖后，继续进行Ⅰ区2层的开挖，并同样重复步骤d操作，直至完成基坑的开挖；

f.基坑开挖完成后，从基坑底板开始，依次向上分层进行结构施工；

g.随着结构向上施工，依次将结构施工范围周围的平板冻结器拔出，周围地层解冻恢复到初始状态；

h.将回收的平板冻结器进行养护处理，供下一工程使用。

所述的平板冻结器为开有螺旋形管路的矩形钢板，或者为两块钢板之间焊接一条螺旋形管路，所述平板冻结器的尺寸、布设深度、冻结管布设形式以及形成冻结壁的厚度均可根据地层条件和开挖工况进行随时调整，以控制开挖后周围地层的变形。

在基坑布置的相邻两块平板冻结器之间留有接缝空间，冷冻时接缝空间冻土横向扩展，可以在不同平板冻结器之间形成冻结帷幕，从而在基坑周围形成整体冻结帷幕，来封堵平板冻结器接缝位置的漏水。

有益效果：聚焦于人工冻结法可形成符合临时支护结构强度使用的冻结壁，冻结壁起到封闭、支撑、防水的作用，利用平板冻结器可更灵活的分区域、分层进行基坑工程的开挖，不再需要提前设置支护结构，避免准备时间长的问题，边开挖的同时可以边冻结将要开挖的区域，从而实现基坑的分层分区的连续施工，满足基坑建设的需要。

附图说明

图1为本发明利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法示意图。

图中：1-平板冻结器，2-冻结帷幕，3-基坑开挖范围，4-分区的开挖面，5-土体

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

如附图1所示，本发明的利用人工冻结法实现随挖随支的基坑分区开挖方法，在富水区域中的基坑待开挖区域的周圈将平板冻结器1竖向顶进基坑周圈土体5内直至平板冻结器1整体埋入土体5中，从而使待开挖区域外侧被平板冻结器1完全包围起来，使平板冻结器1整体埋入土体5中，利用平板冻结器1向待开挖基坑边缘外侧的土体进行冻结，从而在紧贴平板冻结器1外侧的土体5中形成冻结帷幕2，从而提高平板冻结器1外侧土体5的强度并隔绝地下水；在平板冻结器1和冻结帷幕2共同维护作用下，在平板冻结器1和冻结帷幕2形成的包围内侧的基坑开挖范围3内进行土体的分区分层开挖；当首个分区内土体开挖至从地表竖向顶进的平板冻结器1底部时，紧贴现有平板冻结器1内侧提前向下层土体继续竖向顶进平板冻结器1，利用新顶进的平板冻结器1对其自身外侧的土体进行冻结从而形成新的冻结帷幕区域，继续在新的冻结帷幕区域内开挖下一分区内的土体，重复在下层土体中重复顶进平板冻结器1、冻结形成新的冻结帷幕2、开挖土体5直至完成基坑的开挖。

具体步骤如下：

a.首先在基坑待开挖范围3外侧的基坑开挖周围土体5内依次垂直向下顶进多个平板冻结器1，使平板冻结器1将基坑待开挖范围3完整包围起来，且控制相邻平板冻结器1之间间隙，所有平板冻结器1均布置在基坑开挖范围3的边界；所述的平板冻结器1为开有螺旋形管路的矩形钢板，或者为两块钢板之间焊接一条螺旋形管路，所述平板冻结器1的尺寸、布设深度、冻结管布设形式以及形成冻结壁的厚度均可根据地层条件和开挖工况进行随时调整，以控制开挖后周围地层的变形；

b.使用多个平板冻结器1向其外侧土体5进行冻结从而在平板冻结器1外侧形成一定厚度的用以抵挡基坑周围的水土压力和隔绝地下水的冻结帷幕2；在基坑布置的相邻两块平板冻结器1之间留有接缝空间，冷冻时接缝空间冻土横向扩展，可以在不同平板冻结器1之间形成冻结帷幕，从而在基坑周围形成整体冻结帷幕2，来封堵平板冻结器1接缝位置的漏水；

c.在平板冻结器1和冻结帷幕2的协同维护之下，对基坑内土体5以分区开挖的方式进行施工；

d.分区开挖过程中对基坑进行区域划分，同时根据使用的平板冻结器1高度来划分区域层高，首先对Ⅰ区1层内的土体开挖，当挖掘至靠近当前安装的平板冻结器1下方边缘时，形成分区的开挖面4，之后沿开挖范围向下顶进新平板冻结器1，并施工Ⅰ区2层土体5的冻结帷幕2；

e.在新平板冻结器1冻结Ⅰ区2层内土体5的同时，继续进行水平方向上Ⅱ区1层内土体的开挖，重复步骤d操作，依次类推依次完成Ⅲ、Ⅳ区内1层土体的开挖后，继续进行Ⅰ区2层的开挖，并同样重复步骤d操作，直至完成基坑的开挖；

f.基坑开挖完成后，从基坑底板开始，依次向上分层进行结构施工；

g.随着结构向上施工，依次将结构施工范围周围的平板冻结器1拔出，周围地层解冻恢复到初始状态；

h.将回收的平板冻结器1进行养护处理，供下一工程使用。