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井是采用人人工制冷技技术暂时加加固不稳定定地层和隔隔绝地下水水的施工方方法。在井井筒周围打打一定数量量的钻孔，，低温盐水水通过钻孔孔与周围地地层进行热热交换，以以至冻结。。南锚碇采采用冻结技技术，有以以下特点：：★★冻冻结帷幕起起封水作用用，临时支支护由排桩桩承担。★★冻结结帷幕与大大气完全接接触，受大大气影响较较大。★★锚碇基础础基底依靠靠冻结和注注浆帷幕封封水来减少少涌水量。。冻土形成过过程：冷却却段过过冷段突突变变段冻冻结段土土继继续冻结段段。冻冻◎冻土组成成：骨架（矿物物颗粒）、、冰、未冻冻水、气体体◎冻土力学性性质：冻土弹性-粘滞体，，其力学性性质表现在在外荷载作作用下，产产生塑性变变形而引起起应力松弛弛。冻结法应用用于凿井有有几种方案案：①依次冻结结全深②差差异冻结③③局部冻结结④分期（（段）冻结结。南锚碇碇基础采用用：不变径一次次冻结全深深的方案。冻结施工方不变径一次次冻结全深深示意图冻结施工方盐水供液循循环示意图图（正反循循环）南锚碇冻结结前期盐水水供液采用用反循环，，基坑开挖挖后采用正正循环形式式。深井冻结观观测孔包括括水文观测测孔和温度度观测孔。。水文观测测孔位于井井筒净截面面内；温度度观测孔位位于偏斜较较大的两冻冻结孔界面面上。冻结壁设水文观测井井结构示意意图南锚碇注浆浆冻结帷幕幕采用在排排桩外侧分分别布设冻冻结孔、注注浆孔和卸卸压孔。冻冻结壁厚度度设计米米。冻结壁设注浆孔、冻结孔、卸压孔布置1.3注浆孔、冻冻结孔、卸卸压孔布置置剖面图冻结壁设制冷冻结系统设氨循环系统统南锚碇采用用串联联双级压缩缩制冷。单级压缩串联双级压压缩制冷冻结系统设南锚碇工程程制冷设计计工况※积极冻结结盐水温度度：-25℃～-28℃※※高温季季节冷凝温温度：+30℃★★设计计最大需冷冷量Q=99.3××104kcal／h

★实际最最大制冷量Q=149.5×104kcal／h制冷冻结系统设南锚碇盐水循循环系统图制冷冻结系统设盐水水位报警警图制冷冻结系统设冻结环行地沟沟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制冷系统监测测监测仪器及测测点布设情况况表监测频率：盐水流量1次／周盐盐水温温度1次次／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

冻结运转指标标制冷冻结系统设冻结壁的形成与解★交圈时间：：随冻结孔增大大而延长，随随土曾颗粒的的变粗及冻结结管直径增大大而缩短。★厚度增长值值：随冻结管间距距增大而减小小，随土层颗颗粒的变细而而减小。★扩展速度：：随冻结孔间距距增大而减慢慢。★平均温度：：随盐水温度降降低而降低，，岁冻结孔间间距增大而上上升，随冻结结管增大而降降低。★自然解冻：：冻结壁解冻是是两头快、中中间满。当温温度上升至-3℃左右时时开始解冻；；温度上升至至-1℃后解解冻速度加快快。三、基坑支护护结构——排桩与内内支撑体系南锚碇基础为为矩形结构，，基坑开挖深深度达29m，经过多方方案的技术经经济比较，确确定以直径φφ1.5m灌灌注桩加6道道水平钢筋混混凝土支撑作作为基坑的支支护结构。南锚碇基础的的受力结构为为：以φ150cm排排桩抵抗水土土压力，并设设置6道钢筋筋混凝土支撑撑承担水平荷荷载，采用立立柱桩加立柱柱钢格构承担担支撑的竖向向荷载。概述排桩采用灌注注桩，直径为为米米，共有个个。排排桩嵌入岩石石深达6米以以上。排排桩平面布置置图1441.5计算理论及参参数◆坑内开开挖面以上的的内支撑点以以弹性支座模模拟，弹性支支座的刚度以以实际支撑刚刚度计算输入入。

◆坑坑内开挖挖面以下土体体以水平弹簧簧支座模拟，，水平弹簧支支座的压缩刚刚度采用m，，m值按每层层土的实际性性状分别取值值。◆◆基基坑外侧考虑虑水、土压力力分算，土压压力按主动土土压力计算，，水压力考虑虑开挖过程中中坑内水位随随挖土进程下下降而坑外水水位不变的实实际过程。◆◆基基坑周围围地面超载取取20KPa。◆◆