一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置及方法

技术领域

本发明属于渗漏水堵漏领域，具体涉及一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置及方法。

背景技术

深基坑工程施工通常采用设置围护结构来实现挡土和止水的作用，使深基坑在开挖和结构施工过程中保持安全，并降低对周边环境的影响。常见的围护结构包括地下连续墙、水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩或旋喷桩等形式。在深基坑施工过程中，尤其在富水地层区域，围护结构不可避免会发生渗漏水问题，在发生渗漏水时，常规处置方法通常采用注浆堵漏，即灌浆法，是利用气压、液压或电化学原理通过注浆管将浆液均匀的注入围护结构渗漏区域背后的地层、围岩中，浆液以填充、渗透和挤密等方式将地层中的水、空气排除后占据其中的位置，经过一定时间后，浆液和原有土体胶结形成具有一定强度、防水性能的结石体，从而达到止水、堵漏的作用。注浆浆液一般采用水泥浆、水玻璃、水泥-水玻璃双液浆、聚氨酯AB液堵漏剂等，注浆方式包括WSS引孔注浆、引孔预埋注浆管、袖阀管注浆等。常规注浆堵漏方式，由于地层中浆液流动的不确定性、注浆的时间及效果也存在一定不确定性，堵漏时间的延长也进一步加大了渗漏水造成的风险。注浆浆液的凝固膨胀，也势必会对围护结构自身、周边地表和建构筑物产生一定的压力，造成围护结构倾斜、地表及建筑物沉降变化。

因此，如何提供一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置及施工方法，成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置及方法，本发明能够降低对已开挖基坑围护结构支撑体系、周边交通及建构筑物的影响，较传统堵漏工艺更加快速止水，且由于液氮冻结降温速度快土壤失水少所以产生冻涨压力较小，解冻后溶解沉降也较小相对风险较小。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置，包括若干冷冻机构和软管，所述冷冻机构至少设置有两个，所述冷冻机构包括供液管、冻结管、第一密封隔板和连接管，所述冻结管插入土层中，所述冻结管的管底封闭，所述第一密封隔板设置在所述冻结管中，所述供液管贯穿第一密封隔板伸入冻结管的底端，所述连接管的一端贯穿所述第一密封隔板并与第一密封隔板的底面高度保持一致，所述连接管的另一端通过软管与下一冷冻机构的供液管相连通。

进一步的，还包括第二密封隔板，所述供液管和连接管均贯穿第二密封隔板，所述第二密封隔板设置在冻结管的管口，用于将供液管与土体隔离开，避免温度流失。

进一步的，还包括排气管，所述排气管与最后一个冷冻机构的连接管相连通，用于氮气的排出。

进一步的，所述冻结管的管底为锥形结构，便于插入地层。

进一步的，所述供液管的下端均匀开设有排液孔。

进一步的，所述冻结管为直径114mm，壁厚8mm不锈钢管。

进一步的，所述供液管及连接管采用直径40mm，壁厚2mm不锈钢管。

一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置的施工方法，包括以下步骤：

S01.打孔，采用地质钻机钻孔方式，按照孔位位置在地层表面开钻引孔，钻头直径比冻结管直径大3～5cm，引孔深度比插入深度深0.3～0.5m，以便冻结管插入；

S02.下管，每钻完一个孔后进行下管工作，先将第一根钢管的底部焊接密封，然后将之与其它钢管焊接下放，形成冻结管，冻结管顶端伸出地面以上50cm，管长根据冻结深度需要设置，下放完毕后用木塞封堵上部管口，以免异物掉进冻结管，将冻结管周边土体空隙采用原状土填实，然后进行下一个冻结孔的钻孔下管施工；

S03.设置隔板，冻结管内设置上下两处隔板，第二密封隔板位于管口，第一密封隔板高度根据冻结区域大小设置，供液管及连接管通过隔板开孔插入冻结管内，通过第一密封隔板和第二密封隔板将冻结管分成上下两个区域，上部区域将供液管与土体隔离开，避免温度流失，下部区域供液管在底部2m范围开孔释放液氮；

S04.释放液氮充满冻结管下部区域，液氮失压气化吸热使周边地层降温冻结，经过两组冻结管后吸热将地层中水土冻结，形成止水帷幕，达到堵漏目的，吸热气化后氮气通过末端管口排出。

本发明的有益效果为：

本发明能够实现围护结构渗漏快速、有效封堵。根据液氮减压转变为气态氮、气化过程中大量吸热的原理，在地连墙接缝渗漏水区域背后布置液氮冻结处理装置，让液氮通过装置气化过程吸收冻结管周围土体的热量，使土体快速冻结形成冻土帷幕，达到止水阻漏的目的。能够减小传统堵漏施工工艺对已开挖基坑围护结构支撑体系、周边交通及建构筑物的影响，较传统堵漏工艺更加快速止水，且由于液氮冻结降温速度快土壤失水少所以产生冻涨压力较小，解冻后溶解沉降也较小相对风险较小，确保基坑开挖安全及施工的正常进行，保证了施工工期，取得较好的社会效益。

附图说明

图1为本发明主体示意图；

图中：1-供液管；2-冻结管；3-第一密封隔板；4-第二密封隔板；5-连接管；6-排气管；7-排液孔；8-法兰盘；9-软管；10-地面；11-冻结影响区域。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置，包括若干冷冻机构和软管9，本实施例中冷冻机构设置有两个。

冷冻机构包括供液管1、冻结管2、第一密封隔板3、第二密封隔板4和连接管5，冻结管2插入地面10中，冻结管2为直径114mm，壁厚8mm不锈钢管，冻结管2的管底为锥形封闭结构，便于插入地层，第一密封隔板3根据冻结深度需要设置在冻结管2中，第一密封隔板3的下方至冻结管2的底端为冻结影响区域11，第二密封隔板4设置在冻结管2的管口，第二密封隔板4用于将供液管1与土体隔离开，避免温度流失。供液管1贯穿第二密封隔板4和第一密封隔板3伸入冻结管2的底端，供液管1的底端均匀开设有排液孔7，连接管5的一端贯穿第一密封隔3板并与第一密封隔板3的底面高度保持一致，连接管5的另一端贯穿第二密封隔板4后与软管9通过法兰盘8连接，通过软管9与下一冷冻机构的供液管1相连通，供液管1及连接管5采用直径40mm，壁厚2mm不锈钢管。第二个冷冻机构的连接管5处还连接有排气管6，用于氮气的排出。

实施例2

本实施例提供了一种富水地层深基坑围护结构渗漏液氮处理装置的施工方法，包括以下步骤：

S01.打孔，采用地质钻机钻孔方式，按照孔位位置在地层表面开钻引孔，钻头直径比冻结管2直径大3～5cm，引孔深度比插入深度深0.3～0.5m，以便冻结管2插入；

S02.下管，每钻完一个孔后进行下管工作，先将第一根钢管的底部焊接密封，然后将之与其它钢管焊接下放，形成冻结管2，冻结管2顶端伸出地面10以上50cm，管长根据冻结深度需要设置，下放完毕后用木塞封堵上部管口，以免异物掉进冻结管2，将冻结管2周边土体空隙采用原状土填实，然后进行下一个冻结孔的钻孔下管施工；

S03.设置隔板，冻结管2内设置上下两处隔板，第二密封隔板4位于管口，第一密封隔板3高度根据冻结区域大小设置，供液管1及连接管5通过隔板开孔插入冻结管2内，通过第一密封隔板3和第二密封隔板4将冻结管2分成上下两个区域，上部区域将供液管1与土体隔离开，避免温度流失，下部区域供液管2在底部2m范围开孔释放液氮；

S04.释放液氮充满冻结管2下部区域，液氮失压气化吸热使周边地层降温冻结，经过两组冻结管后吸热将地层中水土冻结，形成止水帷幕，达到堵漏目的，吸热气化后氮气通过末端排气管6管口排出。

实施例3

南通地铁1号线汽车站站基坑土方开挖至地连墙B19与B20墙缝位置处(深度13.5m)，发现墙缝处有漏水夹带少量泥沙，渗漏点地层位于地下2层，部分区域与地下1层呈互层状。基坑位于主要市政道路区域，交通流量十分密集，周边重要建筑众多，各类地下市政管线错综复杂，场地狭窄，施工机械的动载和各种堆积超载均会对基坑及支护结构质量产生影响。渗漏情况出现后，对渗漏点多次采用注浆堵漏、土体注浆加固的措施处理，均未达到预期堵漏效果。为确保基坑开挖见底过程中不再出现渗漏，在地连墙接缝外侧采用本发明的液氮处理装置进行止水处理。堵漏施工中液氮温度为-170℃～-180℃，在抢险施工过程中止水速度更快，为同类地下连续墙接缝渗漏止水积累了宝贵经验。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。