[发明专利]一种结合液氮冻土墙的桩锚式复合支护结构及其施工方法

权利要求书

1.一种结合液氮冻土墙的桩锚式复合支护结构，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),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，所述液氮冻土墙(2)中等距离设置有若干冻结管(4)和测温管，所述冻结管(4)在所述液氮冻土墙(2)不与其它液氮冻土墙(2)相交的部分等距离间隔设置，所述冻结管(4)内设有通过系统连接管与液氮供应槽车的液氮储罐出口相连通的供液管。

2.根据权利要求1所述的一种结合液氮冻土墙的桩锚式复合支护结构，其特征在于：相邻的所述冻结管(4)每6个通过位于液氮冻土墙(2)顶部位置的管路串连成一组，所述供液管下端设在距离冻结孔底部15cm处。

3.根据权利要求1所述的一种结合液氮冻土墙的桩锚式复合支护结构，其特征在于：所述护坡桩(1)包括上部的水泥土搅拌桩和下部的钢筋混凝土桩，所述护坡桩(1)是一体结构的。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种结合液氮冻土墙的桩锚式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、设置排水系统，包括设置地表排水，支护内部排水，以及基坑(5)排水的排水结构，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于护坡桩(1)上的静水压力；在基坑(5)顶部四周可做散水和各排水沟，并在基坑(5)内设置排水沟和集水坑，排水沟和集水坑与边壁保留0.5～1.0m的距离，集水坑内积水应及时抽出；

步骤2、沿基坑(5)边缘均匀排列设置护坡桩(1)；

步骤3、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4、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。

5.根据权利要求4所述的一种结合液氮冻土墙的桩锚式复合支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤4的具体工艺如下：

(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，相邻的所述冻结管(4)每6个通过位于液氮冻土墙(2)顶部位置的管路串连成一组，所述液氮冻土墙(2)顶部位于地表以下1m-1.5m处，所述液氮冻土墙(2)上方的土层充当保温层；

(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。

6.根据权利要求4所述的一种结合液氮冻土墙的桩锚式复合支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤4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。