[发明专利]一种基坑坑底水平冻结加固结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种基坑坑底水平冻结加固结构及施工方法，加固结构包括基坑、围护结构、水平冻结管和冻结帷幕，所述水平冻结管通过水平定向钻孔方式穿过所述围护结构在所述基坑底部水平设置，所述水平冻结管有若干个并沿水平方向均匀排布在所述基坑底部的土层中，所述水平冻结管将所述基坑底部的土层冻结形成所述冻结帷幕，所述基坑在所述冻结帷幕形成后开挖并以所述冻结帷幕顶部为基坑底部。本发明具有施工实用性强、施工质量控制方便、加固效果特别是止水效果好且安全可靠等突出优点，能最大限度保证开挖过程中基坑内深厚软土工程桩的安全。

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种基坑坑底水平冻结加固结构及施工方法。

背景技术

目前我国城市建设中基坑规模越来越大，土方开挖越来越深，对基坑稳定和周围环境安全的影响也越来越大，尤其在软土地区的基坑工程中，由于软土的内摩擦角和粘聚力等力学指标很低，软土多呈软塑或半流塑状态，若基坑设计不当，易造成围护结构侧向位移过大、周围地面沉降及坑底隆起，进而影响基坑的稳定及其邻近设施的安全和正常使用。在软土地区一些较复杂的地下工程中，仅采用围护结构和支撑的措施往往难以保证开挖时的稳定和变形控制，因此基坑坑底土体加固也越来越重要。大量工程实践及理论分析证明，对基坑坑底土体加固能很好的改善基坑坑底土体的物理力学性质，起到减小围护结构的侧向位移、地面沉降及坑底隆起的作用，提高基坑稳定性。另外，对于软土地区如持力层淤泥质粉质黏土的纯室外地下室，因抗浮水位较高，传统的基础设计方案一般采用桩基础，如何保证开挖过程中基坑内深厚软土工程桩的安全，也是亟待解决的工程问题。

基坑坑底土体加固一般采用水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、注浆、降水等方法，一般是在软土中掺入一定量的固化剂或使土体固结，以提高坑底土体的力学性能。其中搅拌桩、高压旋喷桩两种加固方法均是将原状土作为加固原材料与固化剂一般为水泥或生石灰通过特定的工艺使其混合发生化学反应，生成水化物和坚固的土团颗粒，再经过凝硬和碳酸化作用，使加固的土体具有整体性、水稳定性和一定强度的加固土桩体。不论石灰土或水泥土，它们的加固效果或强度增长都存在早期在短时期内增长较快和后期继续缓慢发展的特点。这一方面是因为固化剂本身所具有的特点，另一方面则因为它的掺入比一般都较小，而各种反应都是在具有一定活性的介质土包围中进行，反应又较复杂。它们不同于混凝土的凝结硬化机理，后者主要是水泥在比表面积小而活性弱的介质(粗粒材料)中进行水解和水化，其凝结速度快。因此，采用上述常规方式对基坑坑底土体进行加固都存在着加固效果与质量很难保证，加固后土体强度分布不均匀等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基坑坑底水平冻结加固结构及施工方法，以解决现有技术中加固施工时加固部分早期在短时期内增长较快和后期继续缓慢发展继续发展，发展速度不均难以控制，对基坑坑底土体进行加固都存在着加固效果与质量很难保证，加固后土体强度分布不均匀的问题。

所述的一种基坑坑底水平冻结加固结构，包括基坑、围护结构、水平冻结管和冻结帷幕，所述水平冻结管通过水平定向钻孔方式穿过所述围护结构在所述基坑底部水平设置，所述水平冻结管有若干个并沿水平方向均匀排布在所述基坑底部的土层中，所述水平冻结管将所述基坑底部的土层冻结形成所述冻结帷幕，所述基坑在所述冻结帷幕形成后开挖并以所述冻结帷幕顶部为基坑底部。

优选的，所述水平冻结管平行于基坑宽度方向设置，相邻所述水平冻结管之间的间距为1-3m，所述冻结帷幕的厚度为1m，水平冻结管通过不起冻结作用的供液管连接到冻结系统。

本发明还提供了一种基坑坑底水平冻结加固结构的施工方法以实现上述的基坑坑底水平冻结加固结构，包括如下步骤：第一步、施工准备；第二步、基坑围护结构施工；第三步、水平定向钻孔施工布置水平冻结管及冻结系统安装；第四步、积极冻结形成坑底冻结加固结构；第五步、基坑开挖到底，底板浇筑。

优选的，所述水平冻结管为无缝低碳钢管，还包括第六步、拔除水平冻结管。

优选的，所述第三步具体包括如下步骤：