季节性冻土地区基坑底越冬防护结构及施工方法与流程

1.本发明涉及基坑工程技术领域，尤其涉及季节性冻土地区基坑底越冬防护结构及施工方法。


背景技术：

2.我国北温带大陆性季风地区，冬季气温较低，导致土体发生冻结，次年春季融化，冻土影响范围一般位于地面以下几十公分至数米，由此形成季节性冻土。
3.季节性冻土层土体中的水分在冬季负温条件下结成冰晶，使得土体体积膨胀，进而引起基础底板的冻胀破坏，危害基础结构的安全。常规的季节性冻土地区基坑工程冬期维护措施，一般是在基坑或基槽底部预留的土层上，覆盖保温材料，以防止基础底部受冻，属于被动的越冬防护措施。一旦在基坑工程越冬保护薄弱区域发生冻胀破坏，较难直接消除冻胀风险。
4.因此，为预防和及时处理季节性冻土地区基坑底部土体和基础底板冻胀破坏危害，保证基坑工程的顺利越冬以及基础结构的安全可靠，亟需一种适用于季节性冻土地区有效的基坑底越冬防护结构及施工方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种季节性冻土地区基坑底越冬防护结构及施工方法。
6.这种季节性冻土地区基坑底越冬防护结构，包括防护层、加热排水槽、架空越冬防护囊袋和保温防冻层；
7.所述防护层为具有保温、防水、防火功能的覆盖层，铺设在季节性冻土地区的基坑底部；
8.所述加热排水槽与防护层周侧连续防水搭接，并且加热排水槽与排水系统连接；所述加热排水槽的槽内底部设置加热模块；所述加热排水槽和加热模块均进行绝缘和防水处理；所述加热模块采用电加热；
9.所述架空越冬防护囊袋由充气囊袋、进气阀和出气阀组成，架空越冬防护囊袋布设在基坑底部易积水区域；所述进气阀和出气阀设有气体压力控制模块、流速控制模块和温度测试模块；
10.所述保温防冻层铺设在防护层覆盖区域内的土层上，保温防冻层自下而上依次为草垫和珍珠岩袋。
11.作为优选：所述防护层自下而上为防水布和防火布；所述防火布和防水布选用宽幅一致，沿一个方向铺设，防水布的搭接宽度不小于500mm，防火布的搭接长度不小于300mm；防火布和防水布搭接处均密封连接；防火布搭接处压盖方木或土袋；所述防护层1设有防水排气孔。
12.作为优选：所述防护层周侧与加热排水槽搭接部位通过锚固或压盖固定在基坑底
部。
13.作为优选：所述进气阀与加热气泵连接。
14.这种季节性冻土地区基坑底越冬防护结构的施工方法，包括以下步骤：
15.1)针对季节性冻土地区因入冬无法继续施工的基坑，对基坑底进行覆盖保温防冻施工；基坑底设计标高以上预留土层后，对基坑底部的建筑垃圾和积水进行清理；
16.2)在基坑底部易积水区域依次铺设保温防冻层和未充气的架空越冬防护囊袋；将进气阀与加热气泵连接，出气阀保持关闭，通过加热气泵向充气囊袋注入未加热的气体，待气压值达到设定值后，关闭进气阀和加热气泵；
17.3)在基坑底部其他需进行越冬防护的区域全面铺设保温防冻层；在基坑底部的特征部位布设测温点后，通铺防护层；
18.4)通过锚固或压盖的方式，将加热排水槽固定安装在防护层周侧；将加热排水槽与排水系统连接，排除收集的雨水或雪水；
19.5)每天对防护层内气温进行测温，当防护层内的气温低于0摄氏度时，通过加热气泵经进气阀向充气囊袋注入加热过的空气，通过出气阀排出充气囊袋的气体，使得充气囊袋内气体的压力值维持在一定范围内，排出充气囊袋的气体温度不小于0摄氏度；通过充气囊袋排除的气体，使得防护层内气体流通起来；
20.6)基坑工程冬期结束后，清理防护层上的杂物和水；充气囊袋排出气体，断开加热气泵与进气阀的连接；依次对加热排水槽、防护层、架空越冬防护囊袋和保温防冻层进行回收再利用。
21.作为优选：所述步骤2)中，架空越冬防护囊袋铺设前检查气密性，经气密性测试合格后使用；加热气泵置于防护层外，做好绝缘和防火保护措施；所述进气阀与加热气泵通过保温气管连接；当充气囊袋内的低压低于设定值时，通过进气阀向充气囊袋注入气体，使得充气囊袋内气体压力值保持在设定值。
22.作为优选：所述步骤5)中，进气阀位于防护层内；经进气阀排出气体的温度低于防护层的承受温度；所述防护层设有防水排气孔，排出多余气体。
23.作为优选：所述步骤6)中，将保温防冻层的草垫和珍珠岩袋干燥后回收。
24.本发明的有益效果是：
25.1、本发明中通过加热排水槽与架空越冬防护囊袋协同作业，形成主动越冬防护体系，能及时有效地预防和治理季节性冻土地区基坑底部土体和基础底板冻胀破坏灾害。
26.2、本发明中防护层中的防水布和防火布能有效避免发生雨水或积雪融化后浸泡土层后降低保温效果的情况，保证越冬防护效果；防火布能进一步地防止发生火灾，保障基坑工程安全越冬。
27.3、本发明中加热排水槽中的加热模块采用电加热，在出现冻雨或冻雪时启用，防止加热排水槽内的积水冻结，有助于及时排除积水或积雪，进一步地预防基坑底部冻胀破坏。
28.4、本发明中通过加热气体在充气囊袋内流通，保证布置有架空越冬防护囊袋的易积水区域(如集水坑、独立基础超挖区域等)的空气温度高于0度，有效防止易积水区域土体和基础底板发生冻胀破坏。
29.5、本发明中架空越冬防护囊袋排出的加热气体在防护层内流通后，经防水排气孔
排出，有助于提高防护层内空气温度，减少冻胀风险；充气的架空越冬防护囊袋能起到架空的作用，可以保证防护层上的积水或积雪顺利地排到加热排水槽内，便于雨水或雪水及时收集和排除；越冬防护结束后，架空越冬防护囊袋排出气体后，可以较方便地收纳起来；架空越冬防护囊袋较传统的方木架空材料质轻，多用途，且便于收纳和铺设。
30.6、本发明中保温防冻层的草垫、珍珠岩袋铺设前为充分干燥状态，铺设后能够吸收基坑底部土体中多余的水分，降低土层中积水，在一定程度上能够起到更好的保温防冻效果，减少土体以及基础底板冻胀破坏风险。
31.7、本发明中防护层、加热排水槽、架空越冬防护囊袋和保温防冻层均可回收再利用，节能环保，符合绿色工地节能减排要求。
附图说明
32.图1是季节性冻土地区基坑底越冬防护结构的示意图；
33.图2是架空越冬防护囊袋的示意图；
34.附图标记说明：防护层1、加热排水槽2、加热模块2
‑
1、架空越冬防护囊袋3、充气囊袋3
‑
1、进气阀3
‑
2、出气阀3
‑
3、保温防冻层4、基坑底部易积水区域5、基坑底部6。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
36.实施例一
37.所述季节性冻土地区基坑底越冬防护结构，包括防护层1、加热排水槽2、架空越冬防护囊袋3和保温防冻层4。
38.所述防护层1为具有保温、防水、防火功能的覆盖层，铺设在季节性冻土地区的基坑底部6，作为越冬防护主体。所述防护层1自下而上为防水布、防火布；所述防火布、防水布选用宽幅一致，沿一个方向铺设，防水布的搭接宽度不小于500mm，防火布的搭接长度不小于300mm；防火布、防水布搭接处均密封连接，防止雨水或雪水浸入；防火布搭接处压盖方木或土袋。所述防护层1设有防水排气孔，可及时排出多余气体。
39.所述加热排水槽2与防护层1周侧连续防水搭接，并与排水系统连接，辅助防护层1集水和排水。所述加热排水槽2的槽内底部设置加热模块2
‑
1；所述加热排水槽2和加热模块2
‑
1均进行绝缘和防水处理；所述加热模块2
‑
1采用电加热，在出现冻雨或冻雪时启用，防止加热排水槽2内的积水冻结，及时排除积水或积雪。所述防护层1周侧与加热排水槽2搭接部位通过锚固或压盖的措施固定在基坑底部6。
40.所述架空越冬防护囊袋3由充气囊袋3
‑
1、进气阀3
‑
2和出气阀3
‑
3组成，布设在基坑底部易积水区域5(如集水坑、独立基础超挖区域等)。所述进气阀3
‑
2和出气阀3
‑
3设有气体压力控制模块、流速控制模块和温度测试模块，可控制进出充气囊袋3
‑
1的空气压力和流速、以及测定进出充气囊袋3
‑
1的空气温度。所述进气阀3
‑
2与加热气泵连接。所述充气囊袋3
‑
1内气体的压力值范围由充气囊袋3
‑
1的强度、上覆压力确定；所述进出充气囊袋3
‑
1的空
气压力和流速、进入充气囊袋3
‑
1的加热空气温度根据现场试验确定；所述加热空气温度不超过架空越冬防护囊袋3主体和零部件的承受温度。
41.当防护层1内的气温高于0摄氏度时，充气囊袋3
‑
1充满气体后关闭进气阀3
‑
2和出气阀3
‑
3，充气囊袋3
‑
1内气体的压力值保持在一定范围内；当防护层1内的气温低于0摄氏度时，通过加热气泵经进气阀3
‑
2向充气囊袋3
‑
1注入加热过的空气，通过出气阀3
‑
3排出充气囊袋3
‑
1的气体，保证充气囊袋3
‑
1内气体的压力值维持在一定范围内，排出充气囊袋3
‑
1的气体温度应不小于0摄氏度。
42.所述保温防冻层4铺设在防护层1覆盖区域内的土层上，自下而上依次为草垫、珍珠岩袋。所述保温防冻层4的草垫、珍珠岩袋铺设前为充分干燥状态，以起到更好的保温防冻效果；所述草垫、珍珠岩袋的厚度由防冻要求确定。
43.实施例二
44.所述季节性冻土地区基坑底越冬防护结构的施工方法，包括以下步骤：
45.1)针对季节性冻土地区因入冬无法继续施工的基坑，对基坑底进行覆盖保温防冻施工。基坑底设计标高以上预留土层后，对基坑底部6的建筑垃圾和积水进行清理，确保其干净、无异物、无积水。
46.2)在基坑底部易积水区域5(如集水坑、独立基础超挖区域等)依次铺设保温防冻层4、未充气的架空越冬防护囊袋3；将进气阀3
‑
2与加热气泵连接，出气阀3
‑
3保持关闭，通过加热气泵向充气囊袋3
‑
1注入未加热的气体，待气压值达到设定值后，关闭进气阀3
‑
2和加热气泵。
47.架空越冬防护囊袋3铺设前应检查气密性，经气密性测试合格后方可使用；加热气泵置于防护层1外，做好绝缘和防火保护措施；所述进气阀3
‑
2与加热气泵通过保温气管连接；当充气囊袋3
‑
1内的低压低于设定值时，通过进气阀3
‑
2向充气囊袋3
‑
1注入气体，使得充气囊袋3
‑
1内气体压力值保持在设定值。
48.3)在基坑底部6其他需进行越冬防护的区域全面铺设保温防冻层4；在基坑底部6的特征部位布设测温点后，通铺防护层1。
49.4)通过锚固或压盖的方式，将加热排水槽2固定安装在防护层1周侧，应保证防护层1上的积水或积雪能够顺利地排到加热排水槽2内；将加热排水槽2与排水系统连接，及时排除收集的雨水或雪水。
50.充气的架空越冬防护囊袋3起到架空的作用，用于保证防护层1上的积水或积雪顺利地排到加热排水槽2内，便于雨水或雪水及时收集和排除。
51.5)每天对防护层1内气温进行测温，当防护层1内的气温低于0摄氏度时，通过加热气泵经进气阀3
‑
2向充气囊袋3
‑
1注入加热过的空气，通过出气阀3
‑
3排出充气囊袋3
‑
1的气体，保证充气囊袋3
‑
1内气体的压力值维持在一定范围内，排出充气囊袋3
‑
1的气体温度应不小于0摄氏度；通过充气囊袋3
‑
1排除的气体，使得防护层1内气体流通起来，有效防止极寒天气条件下基坑底部6的土体和基础底板发生冻胀破坏。
52.进气阀3
‑
2位于防护层1内；经进气阀3
‑
2排出气体的温度应低于防护层1的承受温度；所述防护层1设有防水排气孔，可及时排出多余气体。
53.6)基坑工程冬期结束后，清理防护层1上的杂物和水，保持其干燥整洁；充气囊袋3
‑
1排出气体，断开加热气泵与进气阀3
‑
2的连接；依次对加热排水槽2、防护层1、架空越冬
防护囊袋3和保温防冻层4进行回收再利用，应将保温防冻层4的草垫、珍珠岩袋干燥后回收。