一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统。该装置通过相关测量仪器实时监测基坑水位与变形，由电脑端基于监测数据智能控制冷冻桩冻结厚度与液压强度，进而调整冻土帷幕厚度、支护桩桩端冻土尺寸以及斜撑支护桩长度，可实现基坑变形监测与回复、提高支护结构承载力、基坑防渗的目的。基坑防渗的目的。基坑防渗的目的。

An intelligent supporting pile system for foundation pit based on freezing construction method

【技术实现步骤摘要】
一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统


[0001]本专利技术涉及冷冻施工法与基坑支护桩领域，具体的涉及一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统

技术介绍

[0002]现阶段，基坑工程向着深、密、差、频的方向发展，即开挖深度越来越大，基坑的周边建筑物越来越密集，工程地质条件和水文地质条件越来越差，基坑发生的事故越来越频繁；我国每年都会发生多起和基坑开挖有关的工程事故，而造成事故的主要原因有：锚固锚杆、支护桩等基坑支护体承载力不足；基坑降水失败，坡脚出现管涌或基底隆起而发生事故；基坑施工过程中未进行基坑监测，没有及时针对基坑变形采取相关措施等等。
[0003]在基坑防护工程中，含水的淤泥、流砂、地质破碎带等整体性差的地基土是防护的困难对象，而采用冷冻法冻结加固的土体整体性好，抗压强度、抗剪强度和抗拉强度等力学特性有显著提高，可实现不漏水，在富水层、裂隙岩层或一些不稳定的地层中施工有无可比拟的优越性，若能有效地将冷冻法与基坑支护结构相结合，提高基坑支护挡土能力，并使其具有良好的止水作用，将会给基坑防护带来可观的实际应用价值。
[0004]基于此，本专利技术提出了一种既可以冻结土又能承载的新型基坑智能支护桩，适用于深度大、工程与水文地质条件差的基坑防护，具有显著的实际应用意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统，该装置通过相关测量仪器实时监测基坑水位与变形，由电脑端基于监测数据智能控制冷冻桩冻结厚度与液压强度，进而调整冻土帷幕厚度、支护桩桩端冻土尺寸以及斜撑支护桩长度，可实现基坑变形监测与回复、提高支护结构承载力、基坑防渗的目的。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统，包括冷冻桩、支护监测组、支护调控组、连接组件，所述支护监测组由各测量仪器组成，其监测基坑水位与变形、冻土形成厚度；所述支护调控组由冷冻智控电脑端、冻结站、液压设备组成，所述冻结站与液压设备通过所述连接组件与所述冷冻桩连接，所述智控电脑端可基于监测数据智能调控冻结站与液压设备，调整所述冷冻桩的冻结功率与液压强度；
[0008]其中，所述冷冻桩包括长冷冻桩、斜撑冷冻桩、冷冻管，与支护排桩；所述长冷冻桩相对支护排桩平行布置，所述斜撑冷冻桩斜向支撑支护排桩，所述冷冻管设于支护排桩底部；
[0009]其中，所述支护监测组由水位测管、土压测管、测倾仪、测温管组成；所述水位测管设在长冷冻桩外侧，以监测基坑水位，所述土压测管设在支护排桩与长冷冻桩之间，以监测支护排桩的承压状态，所述侧倾仪固定在支护排桩上，以测量支护排桩相对垂直方向的偏
角，进而反映出基坑变形，所述测温管布置在所述冷冻桩周围，以测量冻土形成的厚度，各测量仪器的监测数据都共享至冷冻智控电脑端；
[0010]其中，所述连接组件包括汇入支管、流出支管、连接管、管道放置架、盐水汇入管道、盐水流出管道、管接构件，所述汇入支管通过连接管与盐水汇入管道连接，所述流出支管通过连接管与盐水流出管道；管道间通过所述管接构件实现连接，汇入支管与流出支管与所述斜撑冷冻桩连接，以进行冷冻桩内的盐水循环，所述盐水汇入管道、盐水流出管道放置在管道放置架上。
[0011]具体的，所述冷冻管由流出管口、汇入管口、冷冻管道组成，所述冷冻管道内设有管内分隔壁，将管道分隔为汇入管腔、流出管腔，所述汇入管口与盐水汇入管道连接，所述流出管口与盐水流出管道连接。
[0012]具体的，所述斜撑冷冻桩由方形钢板、续接桩节、冷冻桩节、斜撑冷冻桩转换头构成，所述续接桩节、冷冻桩节为管桩桩节，通过与所述斜撑冷冻桩转换头嵌套焊接实现连接，所述方形钢板焊接在所述续接桩节端部，所述冷冻桩节埋入地基内，所述方形钢板与混凝土横梁一起浇筑，对支护排桩斜向支撑。
[0013]具体的，所述长冷冻桩包括续接管桩、锥形管桩、长冷冻桩转换头，续接管桩、锥形管桩焊接连接，所述长冷冻桩转换头嵌套焊接在续接管桩上。
[0014]具体的，所述斜撑冷冻桩转换头为内设横向孔、纵向孔的连接头，由推压柱体、嵌套柱体、内套柱体、法兰盘方接头、法兰盘圆接头构成；所述嵌套柱体内设横向孔与纵向孔，两侧接有法兰盘方接头并设有液压孔，下接内套柱体，上部由内镂空，可嵌入所述推压柱体；所述推压柱体外设支承盘，其宽度与续接桩节的管壁厚度相同，即续接桩节可密合放置在所述推压柱体与所护嵌套柱体之间。
[0015]具体的，嵌入续接桩节前先垫入密封橡胶垫；所述支承盘距推压柱体端部有一定距离，在推压柱体嵌放到嵌套柱体内部后，与嵌套柱体形成液压腔，液压腔通过所述液压孔与液压设备连接，可实现液压调整，改变续接桩节的嵌入长度。
[0016]具体的，所述长冷冻桩转换头也内设横向孔、纵向孔，由连接柱体、内套柱体、法兰盘方接头、法兰盘圆接头构成。
[0017]具体的，所述法兰盘圆接头内设有支管通道，所述法兰盘方接头通过螺母与法兰盘圆接头连接，所述支管通道与汇入支管、流出支管密合连接。
[0018]具体的，通过斜撑冷冻桩转换头向桩内通入桩内盐水管，以实现所述斜撑冷冻桩的桩内盐水循环，所述桩内盐水管通过管接构件与汇入支管连接，所述桩内盐水管的末端设有管口脚撑。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下显著的进步：
[0020]提出了一种新型冷冻桩，除了可承受荷载，还可冻结基坑土体形成厚度可调的封水帷幕，且能调整长度，通过在管桩节连接处设置转换头，向管桩内通入盐水流通管道，实现盐水在管桩内流动进而冻结桩周土体，并排打入多根冷冻桩，冻结土体相连形成封水帷幕，可通过冻结站调整冻结厚度进而调整封水帷幕厚度，转换头内置液压腔，可以调整斜撑冷冻桩的支撑长度。
[0021]利用冷冻施工法提高已有支护结构的端承载力与防渗能力，排桩底部设置有冷冻管，斜撑排桩的管桩桩端为冷冻桩节，冻结桩周土体后，排桩桩底、斜撑冷冻桩桩端土体的
整体性和力学强度显著增加，增加支护桩的端承载力和防渗路径长度。
[0022]可监测基坑水位与变形并对支护结构作出相应的调整，通过水位测管、土压测管、测倾仪对基坑的水位与变形进行监测，监测数据汇入冷冻智控电脑端，电脑端可根据水位的增减、变形的幅度来调整封水帷幕的厚度、桩基端部土体的冻结尺度以及液压斜撑的长度，使得基坑支护可视、可控。
[0023]缩小排桩尺寸，减少材料用量与施工量，具有绿色、经济的效果，当潜水层比较厚时，排桩需要打入较长，采用冷冻法可以大大缩短排桩长度，起到缩短排桩施工量的作用。
附图说明
[0024]图1：一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统的整体布置正视图；
[0025]图2：图1的A
‑
A剖视图；
[0026]图3：冷冻管的正视图；
[0027]图4：冷冻管的俯视图；
[0028]图5：图3中冷冻管的正视图的B
‑
B剖视图；
[0029]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统，包括冷冻桩、支护监测组、支护调控组、连接组件，所述支护监测组由各测量仪器组成，其监测基坑水位与变形、冻土形成厚度；所述支护调控组由冷冻智控电脑端、冻结站、液压设备组成，所述冻结站与液压设备通过所述连接组件与所述冷冻桩连接，所述智控电脑端可基于监测数据智能调控冻结站与液压设备，调整所述冷冻桩的冻结功率与液压强度；其中，所述冷冻桩包括长冷冻桩(11)、斜撑冷冻桩(4)、冷冻管(9)，与支护排桩(1)；所述长冷冻桩(11)相对支护排桩(1)平行布置，所述斜撑冷冻桩(4)斜向支撑支护排桩(1)，所述冷冻管(9)设于支护排桩(1)底部；其中，所述支护监测组由水位测管(10)、土压测管(2)、测倾仪(18)、测温管(8)组成；所述水位测管(10)设在长冷冻桩(11)外侧，以监测基坑水位，所述土压测管(2)设在支护排桩(1)与长冷冻桩(11)之间，以监测支护排桩(1)的承压状态，所述侧倾仪(18)固定在支护排桩(1)上，以测量支护排桩(1)相对垂直方向的偏角，进而反映出基坑变形，所述测温管(8)布置在所述冷冻桩(11)周围，以测量冻土形成的厚度，各测量仪器的监测数据都共享至冷冻智控电脑端；其中，所述连接组件包括汇入支管(5)、流出支管(6)、连接管(5
‑
1)、管道放置架(7)、盐水汇入管道(12)、盐水流出管道(13)、管接构件(17
‑
1)，所述汇入支管(5)通过连接管(5
‑
1)与盐水汇入管道(12)连接，所述流出支管(6)通过连接管(5
‑
1)与盐水流出管道(13)；管道间通过所述管接构件(17
‑
1)实现连接，汇入支管(5)与流出支管(6)与所述斜撑冷冻桩(4)连接，以进行冷冻桩内的盐水循环，所述盐水汇入管道(12)、盐水流出管道(13)放置在管道放置架(7)上。2.根据权利要求1所述的一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统，其特征在于：所述冷冻管(9)由流出管口(9
‑
1)、汇入管口(9
‑
2)、冷冻管道(9
‑
6)组成，所述冷冻管道(9
‑
6)内设有管内分隔壁(9
‑
5)，将管道分隔为汇入管腔(9
‑
3)、流出管腔(9
‑
4)，所述汇入管口(9
‑
2)与盐水汇入管道(12)连接，所述流出管口(9
‑
1)与盐水流出管道(13)连接。3.根据权利要求1所述的一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统，其特征在于：所述斜撑冷冻桩(4)由方形钢板(4
‑
1)、续接桩节(4
‑
2)、冷冻桩节(4
‑
3)、斜撑冷冻桩转换头(15)构成，所述续接桩节(4
‑
2)、冷冻桩节(4
‑
3)为管桩桩节，通过与所述斜撑冷冻桩转换头(15)嵌套焊接实现连接，所述方形钢板(4
‑
1)焊接在所述续接桩节(4
‑
2)端部，所述冷冻桩节(4
‑
3)埋入地基内，所述方形钢板(4
‑
1)与混凝土横梁(3)一起浇筑，对支护排桩(1)斜向支撑。4.根据权利要求1所述的一种基于冷冻施工法的基坑智能支护桩系统，其特征在于：所述长冷冻桩(11)包括续接管桩(11
‑
1)、锥形管桩(11
‑
2)、长冷冻桩转换头(14)，续接管桩(11
‑
1)、锥形管桩(11

【专利技术属性】
技术研发人员：黄挺，罗成未，戴国亮，赵仲新，彭惠，
申请(专利权)人：南京东固建设科技有限公司河海大学，
类型：发明
国别省市：