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盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市人口越來(lái)越多，城市交通壓力突顯，為應(yīng)對(duì)此問題越來(lái)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

地鐵車站施工區(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(guò)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，地鐵車站施工范圍內(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(guò)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(guò)導(dǎo)洞開挖后提供施工環(huán)境，所以施工過(guò)程受到環(huán)境的限制大，施工方法的選擇和施工過(guò)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盆形凍結(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盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)來(lái)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盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)，其特征在于，包括：底部封水平板和凍結(jié)帷幕，所述底部封水平板設(shè)置在開挖范圍的內(nèi)部，所述底部封水平板包括多個(gè)第一凍結(jié)孔，以抵抗開挖范圍下部的水壓力；所述凍結(jié)帷幕設(shè)置在所述開挖范圍的周圍，所述凍結(jié)帷幕包括依次排列圍繞所述開挖范圍設(shè)置的第二凍結(jié)孔，以抵抗開挖范圍周圍的水土壓力。

優(yōu)選地，所述第一凍結(jié)孔的下方豎直設(shè)置豎直凍結(jié)管，所述豎直凍結(jié)管的凍結(jié)壁厚度為3m，所述豎直凍結(jié)管之間的間距為2.5m，所述豎直凍結(jié)管之間的排距為2m。

優(yōu)選地，所述第二凍結(jié)孔內(nèi)設(shè)置周邊凍結(jié)管，所述周邊凍結(jié)管的凍結(jié)壁厚度為2m，所述周邊凍結(jié)管之間的間距為1.5m。

優(yōu)選地，所述底部封水平板采用局部?jī)鼋Y(jié)方法在開挖范圍的底部形成封水平板。

優(yōu)選地，所述周邊凍結(jié)管布置在邊樁內(nèi)，當(dāng)所述邊樁施工時(shí)，所述周邊凍結(jié)管隨所述邊樁的鋼筋籠下放至所述開挖范圍的周圍。

本發(fā)明提供了一種富水砂卵石地層深埋暗挖車站的盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)，通過(guò)本發(fā)明的富水砂卵石地層深埋暗挖車站的盆形凍結(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)明中的周圈環(huán)向凍結(jié)帷幕和底部封水平板共同形成封閉的施工區(qū)域，使土體的開挖及車站結(jié)構(gòu)施工都在封閉的施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)中凍結(jié)管的剖面示意圖。

圖2是周邊凍結(jié)管樁內(nèi)布置平面示意圖。

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(guò)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(shuō)明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“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(jiǎn)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盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)，其特征在于，包括：底部封水平板和凍結(jié)帷幕，所述底部封水平板設(shè)置在開挖范圍的內(nèi)部，所述底部封水平板包括多個(gè)第一凍結(jié)孔，以抵抗開挖范圍下部的水壓力；所述凍結(jié)帷幕設(shè)置在所述開挖范圍的周圍，所述凍結(jié)帷幕包括依次排列圍繞所述開挖范圍設(shè)置的第二凍結(jié)孔，以抵抗開挖范圍周圍的水土壓力。

富水砂卵石地層深埋暗挖車站的盆形凍結(jié)止水系統(tǒng)包括：底部封水平板和凍結(jié)帷幕，所述底部封水平板設(shè)置在開挖范圍的內(nèi)部，所述底部封水平板包括多個(gè)第一凍結(jié)孔，以抵抗開挖范圍下部的水壓力；所述凍結(jié)帷幕設(shè)置在所述開挖范圍的周圍，所述凍結(jié)帷幕包括依次排列圍繞所述開挖范圍設(shè)置的第二凍結(jié)孔，以抵抗開挖范圍周圍的水土壓力。

如圖1-2所示，所述第一凍結(jié)孔的下方豎直設(shè)置豎直凍結(jié)管1，所述豎直凍結(jié)管1的凍結(jié)壁厚度為3m，所述豎直凍結(jié)管1之間的間距為2.5m，所述豎直凍結(jié)管1之間的排距為2m。

如圖1-2所示，所述第二凍結(jié)孔內(nèi)設(shè)置周邊凍結(jié)管2，所述周邊凍結(jié)管2的凍結(jié)壁厚度為2m，所述周邊凍結(jié)管2之間的間距為1.5m。

所述底部封水平板采用局部?jī)鼋Y(jié)方法在開挖范圍的底部形成封水平板。

所述周邊凍結(jié)管2布置在邊樁3內(nèi)，當(dāng)所述邊樁3施工時(shí)，所述周邊凍結(jié)管2隨所述邊樁3的鋼筋籠下放至所述開挖范圍的周圍。

19號(hào)線北太平莊車站地質(zhì)條件：

1、車站范圍內(nèi)地層從上到下依次為：粉質(zhì)粘土④層、粉細(xì)砂④3，卵石圓礫⑤，粉質(zhì)粘土⑥，粉土⑥2層，細(xì)中砂⑥3，粉細(xì)砂⑦2層，卵石⑦層，卵石⑨層，粉細(xì)砂⑨2層。拱頂位于粉細(xì)砂③3層、中粗砂④4，底板位于卵石⑨層，滲透系數(shù)150m/d。

2、上層滯水埋深2.5m～5.8m，潛水(二)埋深11.2m～14.64m，位于車站拱頂處，潛水(三)埋深26.6m～30.5m，位于車站底板上方7m～11m。

對(duì)于19號(hào)線車站來(lái)說(shuō)，潛水(二)埋深14.5m，位于車站拱頂，潛水(三)埋深26.7m，位于車站底板上方11.4m。采取鉆孔將潛水(二)疏水至潛水(三)地層后，潛水(三)的埋深處于車站負(fù)二層中板以下，所以可以采用普通方法直接施工至車站負(fù)二層中板。

車站施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是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(guò)程在完成的負(fù)二層中板上進(jìn)行，特別說(shuō)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(wú)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(lái)隔斷地下水，后續(xù)的處理方法基本相同。

為了處理19號(hào)19線含潛水(三)地層，滿足車站開挖和結(jié)構(gòu)施工，采用無(wú)隔水層“盆形”凍結(jié)止水方案：

當(dāng)?shù)貙又袩o(wú)完整連續(xù)的隔水層或隔水層較深時(shí)，可在開挖斷面內(nèi)布設(shè)垂直凍結(jié)管，采用局部?jī)鼋Y(jié)技術(shù)形成“人工隔水層”，四周沿邊樁布設(shè)凍結(jié)管形成凍結(jié)帷幕，凍結(jié)帷幕與“人工隔水層”組成的“盆形”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。

即在19號(hào)線車站負(fù)二層中板上，布置凍結(jié)孔，在整個(gè)開挖施工區(qū)域的周圍形成封閉的凍結(jié)帷幕，在凍結(jié)帷幕的封水及維護(hù)作用下，進(jìn)行土體的開挖和結(jié)構(gòu)施工。

所有的凍結(jié)孔在車站負(fù)二層中板上施工，在開挖范圍的周圈，在邊樁施工時(shí)預(yù)先布置一圈凍結(jié)孔，形成環(huán)向的凍結(jié)帷幕，來(lái)抵抗周圍的水土壓力。在開挖范圍的內(nèi)部布置密布的凍結(jié)孔，采用局部?jī)鼋Y(jié)方法在開挖范圍的底部形成封水平板(具有一定強(qiáng)度)，抵抗下部的水壓力。周圈環(huán)向凍結(jié)帷幕和底部封水平板共同形成封閉的施工區(qū)域，土體的開挖及車站結(jié)構(gòu)施工都在封閉的施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行

19號(hào)線潛水三層水位線在負(fù)二層底板下，因此，需要在負(fù)二層底板上施工豎直凍結(jié)管(下稱中板凍結(jié)管)，凍結(jié)壁厚度取3m，負(fù)三層底板下回填1m厚素混凝土墊層，中板凍結(jié)管長(zhǎng)度為12.3m，周邊凍結(jié)管長(zhǎng)度為22.3m，為節(jié)省工程的工期和成本可將周邊凍結(jié)管布置在邊樁內(nèi)，隨邊樁施工同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省鉆孔時(shí)間和費(fèi)用。

凍結(jié)溫度：積極凍結(jié)期鹽水溫度-26℃至-30℃，維護(hù)凍結(jié)期鹽水溫度-25℃至-28℃。凍結(jié)壁平均溫度-10℃。周邊凍結(jié)壁厚度取2m，中板凍結(jié)管間距控制在2.5m，排距控制在2m。

樁內(nèi)布孔方案：周邊凍結(jié)采用單排垂直布孔，凍結(jié)管隨邊樁鋼筋籠下放至指定位置，凍結(jié)管間距1.5m，凍結(jié)壁厚度取2m，當(dāng)凍土柱直徑發(fā)展到2.2m時(shí)，凍結(jié)壁厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

凍結(jié)管尺寸：周邊凍結(jié)管尺寸為159mm×5mm，全長(zhǎng)凍結(jié)，中板凍結(jié)管尺寸為127mm×5mm，局部?jī)鼋Y(jié)。

由于施工區(qū)域面積較大，施工工期長(zhǎng)，為了方便組織施工，按橫通道的分布位置，將整個(gè)施工區(qū)域沿車站長(zhǎng)度方向分為五段(L5、L6間距較大，分兩段施工)，橫通道兩側(cè)采用全深凍結(jié)(即單排凍結(jié)管不采用局部?jī)鼋Y(jié)方式)，在分割處形成封閉的凍結(jié)帷幕，以方便組織開挖施工。不同段之間順序組織施工，保證開挖和結(jié)構(gòu)施工的連續(xù)性。整個(gè)施工范圍分為五個(gè)施工分段，考慮到相互之間的施工影響，分段一和分段五可以同時(shí)開始施工，然后進(jìn)行分段二和分段四的施工，最后進(jìn)行分段三的施工。各凍結(jié)分段內(nèi)部，中間凍結(jié)孔的凍結(jié)速度快，開挖施工可以從中間向四周開挖，提前開挖施工，節(jié)省施工工期。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)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(shuō)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。