冻土墙墙体嵌固深度 冻土墙墙体的厚度
三
四
冻土墙的高度 热工设计计算
五
1、作用在冻土墙上的主要荷载
在深基坑围护结构中，外界荷载由冻 土墙和混凝土内衬共同来承担，但冻土墙 对围护探基坑的稳定性及地下结构工程的 施工安全性定到主导作用。因此，在进行 深基坑围护结构设计之前，有必要清楚冻 土墙承受的主要荷载情况，为设计出安全、 可靠的深基坑围护结构提供可靠的依据。
作用在冻土墙上的土压力称为侧土压力，侧土压力 分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种， 侧土压力是作用在冻土墙上的最主要荷载。
侧土压力 冻土自重 温度荷载 其他荷载
在深基坑围护体系结构中，作为承担主要外界荷载 的冻土墙，其自重在围护体系的设计和计算中是不 容忽视的 冻土墙与板桩、重力式挡土墙、地下连续墙、土钉 墙等支护方式所受荷载有一个显著不同之处，即其 在自身温度场作用下，要承受温度荷载。 基坑施工现场周围存在的建筑物、大型管道等地下构 筑物会产生永久荷载；同时，冻土墙周围道路上汽车 的行驶会产生振动荷载，由于降水使地下水位受到影 响以及现场施工设备的重量和工作会产生施工荷载。
常用冻结壁的形式
2、加固地层的具体方法
通过冻结管同周围地层发生热 交换而形成冻土柱。控制冻结管与 地层产生热交换的长度，就可控制 冻土柱的长度，若干管子排列在一 起，控制冻土墙的高度或范围。
另一方面，由于冻土墙的强度取决 于其平均温度，而平均温度又取决 于冷媒的温度及流量，从而可通过 控制冷媒的温度或流量，来控制冻 土墙的强度，以及发展范围。因而， 可随时根据工程进展和结构要求来 改变冷媒温度和流量，以达到所需 冻土墙的强度。
5、热工设计计算
（3）冷冻机容量确定。
5、热工设计计算
（4）冻结时间计算。
Qs T1 = 24Qd
R d T 1.15Q R r DN T 24Qd
2
5、热工设计计算
（4）冻结时间计算。 式中： T——冻结时间（d）； R——冻结半径（m）； r——冻结管半径（m）； D——冻结管插入深度（m）； N——冻结孔数。
5、热工设计计算
Q=Q1 Q2 Q3
Q1 =Cv = Cs Cw d 0 f
5、热工设计计算
Cv、Cs、Cw
Cv、Cs、Cw
d
0、f
Q2 = Cs Cw -u CI d f d
u
CI
d
d
冻结法的适用范围
75%
（1）冻结松散不稳定的冲积层和 裂隙发育的含水岩层。 （2）淤泥、松软泥岩. （3）饱和含水和水头特别高的地 层。 （4）对于土中含水率非常小或地 下水流速相当大的处所不适用。
冻结法的发展状况
75%
人工冻结技术的应用始1886 年瑞典24m长人行隧道建设工程。 在此后的一个多世纪里，人工冻结 技术在许多国家的煤矿、隧道、地 铁、建筑基础、工程抢险和环境保 护等领域中得到不断应用和发展， 并且成为许多工程唯一可选的方法。
5、热工设计计算
（4）冻结时间计算。
Rg =a 2 D
Tg
1.15Q Rg r DN
2
24Qd
5、热工设计计算
（4）冻结时间计算。 ④冻结交排时间计算。
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BREAD PPT DESIGN
人工地层冻结法技术
班级：地质1204班 组员：田嵩山 高炎林 魏大川 吕波 主讲：王少华
目前，地层加固的方法有 多种，不论何种方式，目的是 1、特殊地层凿井 的有效特殊方法，在国外的应用 提高地层的强度和稳定性，以 已有100多年的历史，在我国 煤 及隔水性能，从而形成一个支 2、地铁工程土层加固 炭建设中的应用也有整整 40年的 护系统。人工冻结的应用和研 历史了。而在其它岩土工程中的 究是以天然冻结条件下冻土的 3、隧道工程土体加固 应用则刚刚起步。一方面是岩土 物理力学性质研究为基础，并 界对这一特殊方法还比较陌生， 随着人工冻结凿井逐步发展起 4、桥梁桩基工程 另一方面冻结法的成本，应用条 来的。 件及随之而生的问题，也有影响。 人工地层冻结法(简称:冻结 5 、特殊地段工程事故处理 目前在以下几个方面应用较多： 法)作为岩土工程(包括地下工程) 建设中一种建造临时隔水支护
01 现场勘探
冻结法围护 的工艺流程
阶段一
积极冻结期
Байду номын сангаас
阶段二
维护冻结期
阶段三
解冻(恢复)期
冻结法施工的三个阶段
01 冻结站安装 02 冻结管施工. 03 地层冻结 04 地下工程掘进施工
冻结法施工四大工序
冻结法施工阶段及各阶段的作业内容
冻结法施工按进度顺序可分为四个阶段：
（1）准备期 指进行冻结管、输液管、监测设备和冷冻机械安 装平行作业的时间 （2）积极冻结期 指从低温盐水在冻结管内循环、地基土冻结开始 至冻结壁达到设计厚度和强度的时间 （3）维护冻结期 指挖掘、砌筑时间，在此期间内只需保持冻土墙 不升温即可。 （4）解冻期 指完成工程项目所需时间。
作用在冻土墙上的主要荷载
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
（1）按临时支护作用考虑 冻土墙的嵌固深度与基坑抗隆起稳定、 挡墙抗滑动稳定、墙体整体稳定、管涌等因 素有关。墙体嵌固深度主要取决于土的强度 与墙体的稳定性，而不是变形的大小，即嵌 固深度满足墙体稳定最小值要求的条件下， 与变形量关系不大。因此，确定冻土墙嵌固 深度时应通过稳定性验算取最不利条件下所 需的嵌固深度。
为避免冻土墙解冻后地基土的融沉，应在起拔冻结 管的同时，用砂砾充填，注意夯实。若遇有沉降很 大的地基时，应采用下列方法：设计的结构物应具 有一定柔性；冻结前在结构物下面设支承桩或灌注 灰浆、化学浆液增加地基承载力。 (3)做好主体工程施工和冻结施工两者的密切配合是 完成冻结法施工的必要条件，应组织设计、施工和 监测人员组成的施工领导小组，统一协调施工。
3、冻结法的冻结系统
在开挖之前，用人工制冷的 方法，将开挖空间周围含水地层 冻结成一个封闭的不透水帐幕一 冻结壁，用以抵抗地压、水压， 隔绝地下水；而后， 在其保护下 进行挖砌施工。大体上由三个主 要的循环系统构成。
制冷三大循环系统
盐水 循环
氨循环
冷却水 循环
三大系统构成 热泵，其功能 是将地层中的 热量通过压缩 机排到大气中 去。
4、冻土墙墙体高度的确定
冻土墙高度(包括挡土部分高度和基坑底面 下的入土深度)与基坑设计深度、土压力、墙体 稳定系数关系密切。当基坑设计深度以下有含 水层且其埋藏深度在基坑设计深度70％一80％ 范围内时，冻土墙高度应穿过含水层，坐落在 隔水层中，并进行坑底抗隆起和管涌验算。
5、热工设计计算
（1）冻结负荷计算。
各阶段的作业内容如下表
冻结法施工应注意的事项
(1)做好现场监测是冻结法施工成败的关键步骤之一。
应定时重点检测循环盐水的温度和流量、冻土墙的温度、开 挖期冻土墙体的变形量、地面冻胀和融沉量等。
(2)地基土的冻结膨胀和解冻后的融沉及其对邻近 建筑物的影响
为减少冻胀影响，施工中应设置一定数量的减压孔。对于 有2-3排冻结孔的情况，可采用不同时冻结的方法，避免 封闭型冻结。在冻结维护期也可采用间歇冻结法。 为减缓开挖过程中侧向冻胀力的释放速度，基坑开挖宜 由中心向边缘逐步推进。
结 系 统
围护 工艺 流程
E
施 Click here 工 to add your text. 技 Click here to add 术 your text.
适用 的地 基条 件
F
G
现 场 监 测
原理示意图
冻结的方式 冻结壁形式
加 固 地 基 原 理
冻结管并联和串联冻结原理示意图
直接式冻结法
间接式冻结法
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
（2）按止水作用考虑 冻土墙作为止水帐幕有两种作用，一种 是防止流土出现；另一种是阻止或减少坑外 地下水向坑内的渗流。
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
①防止流土的嵌固深度验算
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
5、热工设计计算
Q3 =q -u d
Qs =1.15QT
5、热工设计计算
（2）冻结管配置。 根据所需冻土墙的壁厚和深度及地基土的 条件和工期，配置冻结管。一般配置原则为单 排冻结管间距1．0一2．5m，双排或双排以上 的辅助冻结管间距可放宽至3m左右。软弱地基、 高含水量土层及地下水流速大且工期紧时，冻 结管间距宜相应缩小；冻结管的排数视冻土墙 的厚度而定：墙厚≤3m以单排为宜；＞3m以双 排为宜。排间冻结管布设以梅花状为宜。冻结 管的插入深度与冻土墙的深度相同。
地基土宜 为砂性土、 粘性土及强 风化基岩。.
地基土 的含水量 ＞10％。.
地下水 临界流速 ＜2m／d。
冻结法围护适用的地基条件
低温盐水温度 和流量监测
冻土壁及外围地 基土温度监侧 土体水平、竖 向位移和应力 监测 地下水位监测
冻结法现场监测主要内容
冻 结 法 的 设 计 计 算
一
二
作用在冻土墙上的主要荷载
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
2、冻土墙墙体嵌固深度的确定
②按抗隆起稳定确定嵌固深度 抗隆起稳定采用极限承载力法来计算， 该方法是将围护结构的底平面作为极限承载 力的基准面，其滑动线如图9-3-3所示。参 照普朗德尔极限承载力公式及抗隆起安全因 素可以反算嵌固深度，要求抗隆起安全系数 KL=1.10～1.20
冻结法的优点
1.可有效隔绝地下水
冻结法的缺点
1.需要较大功 率的电源
2.几乎不受地 层条件限制 3.施工灵活