[发明专利]一种基坑坑底水平冻结加固结构及施工方法

权利要求书

1.一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：基坑坑底水平冻结加固结构包括基坑(3)、围护结构(6)、水平冻结管(1)和冻结帷幕(4)，所述水平冻结管(1)通过水平定向钻孔方式穿过所述围护结构(6)在所述基坑(3)底部水平设置，所述水平冻结管(1)有若干个并沿水平方向均匀排布在所述基坑(3)底部的土层中，所述水平冻结管(1)将所述基坑(3)底部的土层冻结形成所述冻结帷幕(4)，所述基坑(3)在所述冻结帷幕(4)形成后开挖并以所述冻结帷幕(4)顶部为基坑(3)底部；

所述施工方法包括如下步骤：第一步、施工准备；第二步、基坑(3)围护结构(6)施工；第三步、水平定向钻孔施工、布置水平冻结管(1)及冻结系统安装；第四步、积极冻结形成满堂式的坑底冻结加固结构；第五步、基坑(3)开挖到底，底板浇筑；

所述第三步中设有两个工作场地，一个是钻机设置场地，位于设置曲线的钻进入土点工作区，另一个是管线预制场地，位于钻孔出土点工作区，水平定向钻孔施工时按照设置曲线通过水平定向钻机(5)钻出一个导向孔，所述导向孔倾斜延伸至设定钻孔深度，再水平穿过所述围护结构(6)和基坑(3)坑底位置，而后向上穿出地面；

所述钻机设置场地的施工过程如下：先测量放线，进行三通一平，所述水平定向钻机(5)进场，对所述水平定向钻机(5)组装调试，对水平定向钻机(5)的控向系统调试，根据设置曲线钻导向孔，预扩孔，回拖钻头，设备退场，最后恢复场地地貌；

管线预制场地的施工过程如下：先测量放线，进行三通一平，设备进场，运入水平冻结管(1)和供液管(2)进行布置，将水平冻结管(1)和供液管(2)组装焊接成完整的管线，在扩大了的导向孔中铺设管线，设备退场，最后恢复场地地貌。

2.根据权利要求1所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述水平冻结管(1)平行于基坑(3)宽度方向设置，相邻所述水平冻结管(1)之间的间距为1-3m，所述冻结帷幕(4)的厚度为1m，水平冻结管(1)通过不起冻结作用的供液管(2)连接到制冷系统。

3.根据权利要求2所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述水平冻结管(1)为无缝低碳钢管，还包括第六步、拔除水平冻结管(1)。

4.根据权利要求3所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述第三步具体包括如下步骤：

3-1、根据基坑(3)的要求设计水平冻结管(1)的设置曲线；

3-2、按照设置曲线通过水平定向钻机(5)钻出一个导向孔，所述导向孔倾斜延伸至设定钻孔深度，再水平穿过所述围护结构(6)和基坑(3)坑底位置，而后向上穿出地面；

3-3、然后钻机对所述导向孔进行来回扩孔；

3-4、将水平冻结管(1)和供液管(2)组装成管线，将待铺的管线沿着扩大了的导向孔放入进行拖拉，完成管线穿越工作，执行本步骤时同时对下一个管线进行钻导向孔和扩孔的步骤；

3-5、组装设置制冷系统并布置测温管。

5.根据权利要求4所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述制冷系统为盐水冻结系统，所述第三步的子步骤3-5中组装设置制冷系统具体过程为：冻结施工设备进场，设置冻结站，在冻结站中并联安装两台冻结机组，盐水管路与清水管路与冻结机组相连，安装清水泵和盐水泵，安装冷却塔，调试冻结机组、清水泵和盐水泵。

6.根据权利要求4所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述制冷系统为液氮制冷系统，所述第三步的子步骤3-5中组装设置制冷系统具体过程为：液氮供应槽车设置在离供液管(2)较近位置，与供液管(2)连接的管路用不锈钢软管连接，并用低温液氮阀门控制，所有暴露冻结管路用保温泡沫板或棉胎保温，并在附近设置容积不小于20方的槽车，作为冻结期间液氮的储备，以防液氮供应出现中断。

7.根据权利要求4所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述水平冻结管(1)实行定向局部冻结，即只在坑底土体加固厚度内实施冻结，坑底以外不冻结。

8.根据权利要求4所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：所述水平定向钻机(5)设有钻机系统、动力系统、导向系统、泥浆系统、钻具及附助机具，所述水平定向钻机(5)为小型钻机，配有柴油机发动机和液压驱动系统，用于口径50-350mm的管线铺设作业，铺管长度最大300m。