本發(fā)明涉及地層挖掘施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市人口越來越多，城市交通壓力突顯，為應(yīng)對(duì)此問題越來越多的城市開始建設(shè)城市地下軌道交通。但隨著城市地下空間近些年的持續(xù)開發(fā)，存在著以下深層地下挖掘問題：

(1)地面施工環(huán)境復(fù)雜

車站施工區(qū)域的地面為主要道路，且緊鄰高架橋，地表管線較多，對(duì)地層沉降的限制要求高，所以施工中應(yīng)采取針對(duì)性措施，減少施工過程對(duì)周圍環(huán)境的影響，保證地表管線及建筑物的安全。

(2)含水層處理困難

根據(jù)水文地質(zhì)條件，車站施工范圍內(nèi)的潛水層分布差別較大，含水豐富，且車站底部的不透水地層埋深較深，地質(zhì)條件不明。所以在施工中，對(duì)含潛水地層的處理措施，對(duì)施工的安全尤為重要。

(3)地面不具備施工條件

由于地面交通的限制和高架橋的存在，地面不具備施工條件，選擇施工工法時(shí)，應(yīng)考慮地面的施工條件的限制。

(4)施工過程環(huán)境限制大

由于地面不具備施工條件，所有的施工需要通過導(dǎo)洞開挖后提供施工環(huán)境，所以施工過程受到環(huán)境的限制大，施工方法的選擇和施工過程的組織時(shí)，需要考慮施工環(huán)境對(duì)施工方法的限制；

因此希望有一種富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)可以形成凍結(jié)體隔絕開挖區(qū)域內(nèi)外的水力聯(lián)系，達(dá)到止水目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)來克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)包括：凍結(jié)帷幕和泥巖層，所述泥巖層位于開挖范圍的底部，所述凍結(jié)帷幕在所述開挖范圍的周圍設(shè)置，所述凍結(jié)帷幕的底部設(shè)置在所述泥巖層的內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述凍結(jié)帷幕包括由凍結(jié)管形成的凍結(jié)壁。

優(yōu)選地，所述凍結(jié)帷幕的凍結(jié)孔布置在所述開挖范圍的外部，所述凍結(jié)孔的施工范圍處于車站結(jié)構(gòu)以外，導(dǎo)洞向外擴(kuò)大且導(dǎo)洞的頂部按照半圓拱施工，以提供鉆孔施工高度。

優(yōu)選地，在車站結(jié)構(gòu)施工完成后，所述導(dǎo)洞向外擴(kuò)大部分充填素混凝土。

優(yōu)選地，所述凍結(jié)管沿邊樁外單排布置。

優(yōu)選地，所述凍結(jié)壁厚度為2.5m，所述凍結(jié)管之間間距小于或等于2.5m，選凍結(jié)管的間距為1.5m，凍結(jié)管中心距邊樁中心線距離取1.5m。

本發(fā)明提供了一種富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)，通過本發(fā)明的富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)可以有效地防止開挖區(qū)域水體流動(dòng)，本發(fā)明中的凍結(jié)帷幕和泥巖層共同形成封閉的施工區(qū)域，在抽掉封閉施工區(qū)域內(nèi)的潛水后，可以在整個(gè)車站范圍內(nèi)進(jìn)行車站土體的開挖和結(jié)構(gòu)施工。

附圖說明

圖1是全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)中凍結(jié)管的剖面示意圖。

圖2是全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)形成的凍結(jié)帷幕橫斷面示意圖。

圖3是導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)放大平面示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

在本發(fā)明一寬泛實(shí)施例中，一種富水砂卵石地層深埋暗挖車站的全深帷幕凍結(jié)止水系統(tǒng)包括：凍結(jié)帷幕和泥巖層，所述泥巖層位于開挖范圍的底部，所述凍結(jié)帷幕在所述開挖范圍的周圍設(shè)置，所述凍結(jié)帷幕的底部設(shè)置在所述泥巖層的內(nèi)部。

如圖1所示，所述凍結(jié)帷幕包括由凍結(jié)管1形成的凍結(jié)壁。

如圖1-2所示，所述凍結(jié)帷幕的凍結(jié)孔布置在所述開挖范圍的邊樁2的外部，所述凍結(jié)孔的施工范圍處于車站結(jié)構(gòu)以外。

如圖2-3所示，導(dǎo)洞向外從導(dǎo)洞原結(jié)構(gòu)范圍4擴(kuò)大至擴(kuò)大導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)范圍5且導(dǎo)洞的頂部按照半圓拱施工，以提供鉆孔施工高度，在車站結(jié)構(gòu)施工完成后，所述導(dǎo)洞向外從導(dǎo)洞原結(jié)構(gòu)范圍4擴(kuò)大至擴(kuò)大導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)范圍5的擴(kuò)大部分充填素混凝土。

如圖1-2所示，所述凍結(jié)管1沿邊樁外單排布置。

所述凍結(jié)壁厚度為2.5m，所述凍結(jié)管之間間距小于或等于2.5m，選凍結(jié)管的間距為1.5m，凍結(jié)管中心距邊樁中心線距離取1.5m。

在19號(hào)線車站負(fù)二層中板以下地層的開挖及結(jié)構(gòu)施工，本方案設(shè)計(jì)主要是解決19號(hào)線車站負(fù)二層中板以下的地層中中施工的問題，即含潛水(三)地層中的開挖及車站施工，具體的施工過程在完成的負(fù)二層中板上進(jìn)行，特別說明的是，實(shí)際施工中，如果發(fā)現(xiàn)潛水(三)的深度變淺，采用普通方法無法施工至車站負(fù)二層中板時(shí)，在能施工的最低位置，增加施工臨時(shí)中板，在臨時(shí)中板上進(jìn)行凍結(jié)法施工加固，來隔斷地下水，后續(xù)的處理方法基本相同。

有隔水層全深帷幕凍結(jié)止水方案：

根據(jù)實(shí)際勘察資料顯示，地表下90m處可見完整泥巖層(隔水層)，將凍結(jié)管鉆進(jìn)至泥巖中，待凍土柱交圈后，凍結(jié)帷幕與泥巖共同組成封水結(jié)構(gòu)，車站的開挖及結(jié)構(gòu)施工在凍結(jié)壁內(nèi)部完成。

根據(jù)地質(zhì)勘查資料，在地表下埋深為90m以下為穩(wěn)定不透水基巖，所以在車站結(jié)構(gòu)周圍布設(shè)一圈凍結(jié)孔，凍結(jié)孔的深度深入不透水基巖，在車站開挖范圍周圈形成封閉的凍結(jié)帷幕，下部依靠不透水基巖封水，抽掉封閉區(qū)域內(nèi)的潛水后，可以在整個(gè)車站范圍內(nèi)進(jìn)行車站土體的開挖和結(jié)構(gòu)施工。

由于形成的凍結(jié)壁位于開挖區(qū)域以外，所以凍結(jié)孔布置在車站開挖范圍的外部，這樣凍結(jié)孔的施工范圍處于車站結(jié)構(gòu)以外，為了滿足凍結(jié)孔施工的條件，需要將導(dǎo)洞向外擴(kuò)大1.5m，同時(shí)導(dǎo)洞的頂部按照半圓拱施工，提供高度超過5m的空間，以方便鉆孔施工。

車站結(jié)構(gòu)施工完成后，導(dǎo)洞擴(kuò)大部分充填素混凝土，滿足車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

凍結(jié)壁厚度的確定：凍結(jié)壁平均溫度取-10℃，凍結(jié)壁厚度取2.5m，凍結(jié)管布置間距控制2.5m以內(nèi)，考慮邊樁位置，選凍結(jié)管的間距為1.5m，凍結(jié)管中心距邊樁中心線距離取1.5m，凍結(jié)管型號(hào)取φ127mm×5mm，共需要375根凍結(jié)管。

凍結(jié)管的布置：凍結(jié)管沿邊樁外側(cè)施工，到邊樁施工間距1.5m，考慮到凍結(jié)管施工偏斜影響及凍結(jié)施工工期的要求，凍結(jié)管的間距確定為1.5m，與邊樁間隔布置。凍結(jié)發(fā)展的圓柱直徑不超過3m時(shí)，形成凍結(jié)壁厚度約2.6m，凍土向開挖范圍發(fā)展的范圍不超過邊樁的中心，可以保證開挖范圍內(nèi)無凍土，方便開挖及結(jié)構(gòu)的施工

凍結(jié)管進(jìn)入穩(wěn)定基巖3m，基巖頂面埋深按90m考慮，所以凍結(jié)管的長度按75m計(jì)算。凍結(jié)管選用φ127×5mm的低碳無縫鋼管。

凍結(jié)管沿邊樁外單排布置，車站外擴(kuò)1.5m后的總長度為約560m，按照間距1.5m布置間距考慮，共需要布置凍結(jié)管375根(未考慮車站四角轉(zhuǎn)彎處的加強(qiáng)補(bǔ)充孔，具體施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)凍結(jié)管的具體布置，對(duì)車站轉(zhuǎn)角處加強(qiáng)布置)，總長度為2.82萬米。

采取此種凍結(jié)方案時(shí)，上部潛水(二)地層將被凍結(jié)帷幕封閉，不需要采取針對(duì)性措施，直接開始抽水后開挖施工即可。另外，采用此種施工方案后，潛水(二)、潛水(三)地層的埋深的變化對(duì)施工幾乎沒有影響，不需要考慮凍結(jié)過程中工程地質(zhì)條件的變化對(duì)凍結(jié)施工的影響，凍結(jié)的施工成本和施工工期可控。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。