凍結(jié)排樁法的基本思路是以含水地層凍結(jié)形成的凍結(jié)惟幕墻為基坑的封水結(jié)構(gòu)，以排樁及內(nèi)支撐系統(tǒng)為抵抗水土壓力的受力結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。在施工深、大基坑時(shí)，采用排樁作為結(jié)構(gòu)支撐體系工藝成熟，凍結(jié)帷幕具有良好的封水性能，兩種技術(shù)的結(jié)合不僅解決了基礎(chǔ)維護(hù)結(jié)構(gòu)的受力間題而且解決了封水間題，施工可操作性強(qiáng)。兩種技術(shù)的結(jié)合既是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，又是一種大膽的技術(shù)創(chuàng)新。

土層凍結(jié)技術(shù)源于天然凍結(jié)現(xiàn)象，是人工制冷使地層中的水結(jié)冰，將天然含水土層變成凍結(jié)，形成凍結(jié)帷幕，增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性并隔絕地下水，方便地下工程開挖掘砌。1862年英國威爾士的建筑基礎(chǔ)施工中首次成功使用人工制冷加固土壤；1880年德國工程師F. H. Poetch提出人工凍結(jié)法原理，并于1883年在德國阿爾巴里煤礦中采用凍結(jié)法建造井筒，隨后該方法被廣泛應(yīng)用到世界許多國家的地鐵隧道、基坑邊坡、礦井市政等工程中，成為巖土工程施工的重要方法之一。我國凍結(jié)法應(yīng)用也有50多年歷史，主要是用人工制冷技術(shù)暫時(shí)加固不穩(wěn)定地層和隔絕地下水，目前也用于一些深基坑工程和地鐵隧道工程。

目前，國內(nèi)外凍結(jié)圍護(hù)技術(shù)在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用大致可分為以下5種方式。

(1) 凍結(jié)圍護(hù)技術(shù)作為服務(wù)于其他主工法的措施性工程的應(yīng)用：凍結(jié)法具有封水性能好、適應(yīng)性強(qiáng)、與混凝土壁等有極好的粘結(jié)性。凍結(jié)法優(yōu)良的防水性能使得它既可以作為主工法應(yīng)用也可以作為其他工法的輔助工法的應(yīng)用。   

(2)  凍結(jié)圍護(hù)技術(shù)同其他工法的配合應(yīng)用方式：凍結(jié)技術(shù)可以和旋噴法、注漿法、排樁法、地下連續(xù)墻技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用，使各種工法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，揚(yáng)長避短。   

(3) 凍結(jié)圍護(hù)技術(shù)作為預(yù)防已有建筑地基變形的預(yù)防性工程的應(yīng)用：主要是在地層中形成密封的凍結(jié)壁，使土層的局部區(qū)域得到預(yù)加固，土層強(qiáng)度和剛度得以提高，可大大減少基坑開挖過程中已有建筑物地基基礎(chǔ)的變形。   

(4) 凍結(jié)壁作為基坑工程的主要圍護(hù)和承載結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方式：其特點(diǎn)是所設(shè)計(jì)的凍結(jié)壁作為主要的承載結(jié)構(gòu)物，要求在整個(gè)施工期都必須滿足強(qiáng)度和變形的要求，在實(shí)際工程中多采用逆作法。   

(5) 凍結(jié)圍護(hù)技術(shù)也可以作為事故處理方法的應(yīng)用，尤其是在防水方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

深基坑凍結(jié)排樁技術(shù)

在現(xiàn)代深基坑工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的成敗關(guān)系整個(gè)工程的命脈。凍結(jié)排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系是一種全新的深基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)，其設(shè)計(jì)思想是：排樁加內(nèi)支撐作為受力圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)人工凍結(jié)排樁外側(cè)四周土層形成凍結(jié)壁用于止水。其工法特點(diǎn)是：充分利用人工凍結(jié)壁良好的封水性能、鉆孔灌注樁易于嵌巖施工、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)受力體系明確易控制等優(yōu)點(diǎn)，排樁的外荷載為水土壓力和凍脹力，整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系清晰明了、封水性能好、易于施工和保證質(zhì)量。充分發(fā)揮兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是排樁內(nèi)撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)與凍結(jié)工法的有機(jī)結(jié)合，也是巖土工程領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。

① 凍結(jié)排樁技術(shù)施工工序

排樁凍結(jié)工法的原理是利用排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土，人工凍結(jié)帷幕擋水形成臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)基坑開挖。即在基坑開挖之前，根據(jù)基坑開挖深度利用鉆孔灌注樁技術(shù)超前施工一排灌注樁，并用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁把排樁頂端固定在一起使排樁形成支撐結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)在排樁外側(cè)施工一排凍結(jié)孔，利用人工凍結(jié)技術(shù)形成凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)帷幕封堵基坑側(cè)面來水。為了預(yù)防凍結(jié)帷幕底部不因坑底繞流水沖刷而破壞，可視地層情況采取局部注漿、延伸凍結(jié)帷幕深度等保護(hù)措施。凍結(jié)帷幕形成后，可在排樁支撐結(jié)構(gòu)和凍結(jié)帷幕的保護(hù)下進(jìn)行基坑開挖。   

為了保護(hù)凍結(jié)墻體，增加封水深度減少基底涌水量和壓力，通過凍結(jié)孔外側(cè)設(shè)置的多個(gè)注漿孔在一定標(biāo)高范圍內(nèi)形成注漿帷幕。同時(shí)考慮到凍結(jié)過程中凍結(jié)體積膨脹會(huì)產(chǎn)生一定的凍脹力，為降低凍脹力對(duì)排樁結(jié)構(gòu)的影響，在凍結(jié)孔外側(cè)距其中心一定位置處插花布設(shè)多個(gè)卸壓孔。

②凍結(jié)排樁技術(shù)的特點(diǎn)

深基坑凍結(jié)排樁技術(shù)是排樁內(nèi)支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)與凍結(jié)工法的有機(jī)結(jié)合，其特點(diǎn)為：  

a.排樁作為結(jié)構(gòu)支撐體系，凍結(jié)帷幕作為封水結(jié)構(gòu)，分工明確。  

b.凍結(jié)帷幕封水嚴(yán)密可靠，確?；痈赏谑┕ぁ?/span>

c.排樁加內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)受力清楚，實(shí)施過程中質(zhì)量容易控制。   

d.凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度與強(qiáng)度可以控制，可以形成任意的連續(xù)凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有靈活性。   

e.比其他地層加固方法可靠，對(duì)地層的污染小。

③凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形分析

 凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩種變形方式：

a.凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的豎直方向變形特點(diǎn)  凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移場(chǎng)主要呈斜直線，下部位移小，上部位移大，因此抗傾覆穩(wěn)定性是凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，當(dāng)坑底以卜土層為軟粘土?xí)r，凍結(jié)深度應(yīng)深入坑底0.5~1h以下。凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的剛性，其變形主要受控于傾覆力矩。實(shí)測(cè)曲線反映了豎直方向上的變形特點(diǎn)。電動(dòng)挖掘機(jī)豎井開挖案例圖片。

 b.凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平方向變形特點(diǎn)  凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)跨中部位的位移最大，在拐角處位移基本為零，向兩側(cè)逐漸減小。凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移場(chǎng)曲線從上向下逐漸平緩，整個(gè)墻體的變形呈曲面形狀，最大位移發(fā)生在墻跨中的上端。圖3表示凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)上端表面水平位移變形的曲線。