北京地基加固/新型地基加固处理方法

1 概述
在工程建设中，我们经常需要对不良地基进行加固处理。在地基处理和加固方面，岩土工程界的科研工作者和技术人员进行了不懈的努力，在既有技术理论的基础上取得了许多成果，积累了丰富的经验，促使新技术、新方法不断涌现。下面就简要的介绍快速强化冻结法这种新型的地基加固处理方法。
1.1 快速强化冻结法定义
冻结法就是在施工地下构筑物之前，用人工制冷的方法，将构筑物周围含水地层进行冻结，形成具有临时承载和隔水作用并满足工程施工安全需要的冻结壁，从而起到加固地基的作用，然后在冻结壁的保护下进行构筑物掘砌作业的一种施工方法。人工冻结应用开始于19世纪，已有130余年的历史。初主要应用于矿山立井工程，是通过厚表土层建设深立井的主要工法。实践证明，冻结法是在松散含水土层中施工地下结构工程的一种较为安全可靠的工法。但随着冻结深度的不断加大，原有的设计方法已经不能适应冻结法施工发展趋势，研究快速强化冻结的动态设计方法势在必行。
1.2 快速强化冻结法原理
快速强化冻结法施工是利用冻土具有强度高、可隔水的性质进行土层加固，然后在冻土壁的围护下进行地下结构施工，其原理是将低温冷媒（通常为低温盐水）送入地层，通过热质交换来冻结地层。土冻结后强度显著提高，若冻土形成连续、封闭冻土壁则可以起到支护、隔水的作用，可以在冻土壁的维护下进行地下空间施工。人工水平冻结法能够适应复杂的工程地质和水文地质，其冻结管布置具有任意性，用作地层加固时，冻土壁形状不受加固场合的限制；冻土壁具有隔水性，不需进行基坑排水，可避免因抽水引起的地基沉降对邻近建筑物的影响；冻结地层具有复原性，施工结束土层恢复原状，对土层破坏小，不会影响日后建筑物管线的埋设。
1.3 快速强化冻结法处理地基的特点
快速强化冻结法适用于各类地层尤其适合在城市地下管线密布施工条件困难地段的施工，经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点：
1）可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；
2）冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5-10Mpa，能有效提高工效；
3）快速强化冻结法是一种环保型工法，对周围环境，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；
4）冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。
1.4 快速强化冻结法施工的阶段及工序
快速强化冻结施工可分为三个阶段。
1）积极冻结期：冻结壁从每个冻结管向外扩展，在每个洞接管周围形成冻结圆柱，当个冻结管的冻结圆柱连成一片时，随着冻结时间的延长，地层的平均温度逐渐下降，冻结墙的强度也逐渐增大。当地层温度达到设计温度时，该阶段结束。
2）维护冻结期：此阶段主要是补充地层的冷量流失，维持地层的温度稳定。
3）解冻期：当地层开挖和结构施工完成，就可以解冻，拔出冻结管。
冻结法施工分为四个工序。
1）冻结工作站的安装：冻结工作站主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀、中间冷却器、低温盐水循环等系统设备组成。
2）进行冻结管的施工：在安装好工作站以后，我们就可以对地层钻冻结孔，同时在冻结孔内设置冻结器，这样可以将不同冻结孔内的冻结器连成一个系统，并与冻结站连接。
3）地层冻结：在完成冻结管的施工以后，就可以开始冻结地层，通过在冻结孔内的冻结器使地层整体冻结。
4）地下工程的施工：在把土层冻结以后，该土层就具有足够的强度来进行开挖掘进。
在进行冻结施工中我们还需要对施工过程进行监控，主要分为两方面。
1）工程监测：工程监测的目的是根据量测结果，掌握地层及隧道的变形量及变形规律，以指导施工。工程监测的内容为：地表沉降监测，隧道变形监视，通道收敛变形监测，冻土压力监测。冻结孔施工监测内容为：冻结管钻进深度；冻结管偏斜率；冻结耐压度；供液管铺设长度。
2）冻结系统监测 冻结帷幕监测内容为：冻结壁温度场；冻结壁与隧道胶结；开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移；开挖后冻结壁表面温度。
1.5 快速强化冻结法处理地基的施工注意事项
1）采用通讯系统和视频系统有效的监控施工现场，对施工中发现的问题及时汇报处理，杜绝一切不安全的施工现象和违章的操作，把事故制止在萌芽状态。旁通道设安全防水门，一备发现险情关闭防水门，保护隧道之用。
2）采取必要的措施，防止打冻结孔时水土流失；在钻孔施工期间加强沉降的监测，发现跑泥漏沙水土流失严重引起的沉降，影响到建筑物和地下管线，应立即停止施工，立即注浆，防止沉降影响周围建筑物和地下管线，到没有沉降为止，待地层较稳定后再施工钻孔。
3）加大盐水在冻结管内的流量，采用串并联循环方式，加快冻结管的热交换。
1.6 快速强化冻结法发展趋势
随着我国以及经济建设的发展，快速强化冻结法在各类地下工程中有着广阔的应用前景，但实际上它在各类地
下工程中的运用还远远没有达到普及。除了一定的社会因素比如工程部门的观望态度等，主要是理论和技术储备还有欠缺。此外，在冻结过程中土体膨张和融化过程中土体下沉对施工和周围工程建筑物会产生不利的环境影响，这使其在城市土木工程中的推广受到很大的阻碍。冻融过程中土体性质的变化直接影响着地下及地上结构物。特别是在市政和隧道工程中，由于地表较浅，土壤冻胀融定会造成地面隆起和下陷。地下管线在土体的冻胀融沉中若受到过大的拉应力和剪切应力会遭到破坏。因此，要研究糯预测水平冻结法隧道施工的冻结壁温度场形成的规律，以确定冻结壁强度和稳定性。同时要分析冻结旌工中伴有的冻胀量和融沉量，从而可有效地预测水平冻结法在地铁隧道施工中的可行性及对周围环境的影响，对进一步推广水乎冻结法莲工具有积极的参考价值。随着国民经济的快速发展，冻结法在城市地下工程的应用会有辉煌的前景。
2 总结
从我国地基加固处理技术的发展历史中来看，我们还是取得了不错的成绩。通过不断地吸收国外的技术及其原理和方法，我国的科研人员和施工技术人员也创造了我国的技术工法。从多方面都拥有了与国外相媲美的技术，某些技术甚至已达到国际水平。但同时我们也应看到由于受我国仪表工业、机械制造业水平的限制，在机械设备的度和处理能力方面与国外水平还是有一定的差距。我们也应该立足现在，展望未来。相信我国的地基加固处理技术必将迎来更加辉煌灿烂的明天，诸多领域有待岩土工程界去开发和创新。我国地基处理技术必将在设计理论、计算方法、施工工艺、质量检测、信息反馈、临界报警、应变措施、设备等一系列方面有新的突破。

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