[发明专利]一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构及其施工方法

权利要求书

1.一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构，其特征在于：包括沿基坑(5)边缘均匀排列设置的护坡桩(1)、设在地基土中的液氮冻土墙(2)和倾斜打入地基土中的锚杆(3)，所述锚杆(3)较高一端穿出所述护坡桩(1)通过锁口梁(6)锚固，另一端穿过所述液氮冻土墙(2)，所述液氮冻土墙(2)固定所述锚杆(3)。

2.根据权利要求1所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构，其特征在于：所述液氮冻土墙(2)有多片，各所述液氮冻土墙(2)相交处体积增大形成冻结柱桩(7)。

3.根据权利要求1所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构，其特征在于：所述液氮冻土墙(2)顶部位于地表下1m-1.5m处，所述液氮冻土墙(2)上方的土层为保温层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、包括沿基坑(5)边缘均匀排列设置护坡桩(1)，步骤2、将锚杆(3)倾斜打入地层穿过所述护坡桩(1)张拉后通过锁口梁(6)锚固，步骤3、在地基土中设置液氮冻土墙(2)，通过液氮冻土墙(2)的冻结作用与锚杆(3)锚固在一起，具体工艺如下：

(1)在所述护坡桩(1)外侧地基土下方具有所述锚杆(3)的范围使用垂直钻机钻冻结孔，冻结孔呈梅花形布置，孔间距0.6m-0.8m，冻结孔以泥浆护壁钻进后再在其中布设冻结管(4)；

(2)液氮供应槽车设置在地面离冻结位置较近位置，连接包括系统连接管和供液管在内的液氮供给管路，液氮供应槽车经系统连接管和供液管将液氮输送到冻结管(4)内，所述供液管出口应设到距离冻结孔底部15cm处，所述液氮供给管路上各进路设置有低温液氮阀门控制，所有暴露的液氮供给管路用保温泡沫板或棉胎保温；

(3)向冻结管(4)供给液氮，液氮冻土墙(2)厚度不小于1.6m，需要冻土的发展半径不小于1100mm，需冻结11天，液氮正常冻结后在冻结管(4)附近布设测温管，每天进行测温以判断冻结帷幕发展速度，直至液氮冻土墙(2)冻结完成后进行维护冻结，关闭液氮供给；

(4)在基坑(5)中施工完毕后，停止灌注液氮，撤除冻结施工相关设备，施工结束。

5.根据权利要求4所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤3的第(3)步中，通过液氮储罐上的散热板和总阀门控制液氮的压力和温度，使用每个冻结管(4)对应进路中设置的截止阀调节冻结管(4)出口的温度和压力，液氮储罐出口的温度控制在-150℃～-170℃，压力控制在0.10MPa～0.15MPa，所述冻结管(4)出口的温度控制在-50℃～-70℃，压力控制在0.05MPa～0.1MPa。

6.根据权利要求4所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤3的第(2)步中，所述冻结管(4)选用Ф108×8mm低碳不锈钢管，测温管选用Ф89×5mm不锈钢钢管，所述供液管和所述系统连接管选用Ф32×3.0mmR304不锈钢管；所述步骤3的第(4)步中，停止灌注液氮后对冻结管(4)灌注热水解冻，解冻后拔除冻结管(4)，之后再撤除冻结设备。

7.根据权利要求4所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤3的第(2)步中，所述冻结管(4)选用Ф108×8mm耐低温塑料管，测温管选用Ф89×5mm耐低温塑料管，所述供液管和所述系统连接管选用Ф32×3.0mmR304耐低温塑料管，所述步骤3的第(4)步中无需拔除冻结管(4)。

8.根据权利要求4所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤3的第(1)步中，液氮冻土墙(2)有多片，两片所述液氮冻土墙(2)相交处增大冻结管(4)布置密度和面积，加大该处冻土体积，以形成一冻结柱桩(7)，降低冻土温度，提高其强度，防止剪坏，在液氮冻土墙(2)的受拉侧中设置有作为抗拉材料的钢筋、玻璃纤维筋或竹筋。