CN108797617A - 一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法及其支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法及其支护结构，实施方法包括如下步骤：步骤1、设置排水系统；步骤2、沿基坑边缘均匀排列设置护坡桩，护坡桩为长螺旋钻孔灌注桩；步骤3、将锚杆倾斜打入地层穿过所述护坡桩张拉后通过锁口梁锚固；步骤4、在地基土中设置液氮冻土墙，通过液氮冻土墙的冻结作用与锚杆锚固在一起。本发明封水性好，能适应各种复杂的环境和地质条件，节省钢材和混凝土，安全环保，冻结速度快，冻结强度高的优点。

Description

一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法及其支护结构

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法及其支护结构。

背景技术

目前，桩锚式支护结构属于拉锚式结构，适用于砂土、粘性土等多种土质的深基坑支护，在城市地下工程中应用较多。桩锚支护结构主要由排桩维护系统、锚杆锚固体系和挡水体系组成。在基坑桩锚支护方案的设计过程中，必须合理选择桩的深度和刚度、支撑间隔、锚杆形式等，以便使方案在经济性、安全性和施工工艺上达到最佳匹配。深基坑支撑难度大、施工工期长、不稳定因素众多，特别是一些沿海地区属软弱地基，常伴有淤泥及流砂，在这种条件下进行大型基坑的开挖，坑壁支护越来越困难，传统的方法已经很难适应。

专利号2016111941544的发明专利公开了一种锚头置于桩身的深基坑桩锚支护体系及其实施方法。虽然该支护结构解决在桩锚支护体系中存在的因腰梁变形而引起的预应力损失问题，但是仍需要较多结构部件施工比较复杂，并且在实际支护效果上仍需进一步提高。

专利号2009100957680的发明专利提供了一种型钢冻结墙基坑组合围护方法及其结构，优点在利用冻结墙作为支护结构的主体，所用结构部件少，施工方案较简单，而且环保性能好。但该方案施工冻结成墙体需要时间长，因此效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，以解决现有技术中支护结构结构部件，施工复杂，冻土墙形成时间长，造成支护结构施工效率低的缺陷。

所述的桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，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上的静水压力；在基坑顶部四周可做散水和各排水沟，并在基坑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、沿基坑边缘均匀排列设置护坡桩；

步骤3、将锚杆倾斜打入地层穿过所述护坡桩张拉后通过锁口梁锚固；

步骤4、在地基土中设置液氮冻土墙，通过液氮冻土墙的冻结作用与锚杆锚固在一起。

优选的，所述步骤4具体工艺如下：

(1)在所述护坡桩外侧地基土下方具有所述锚杆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；

(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内；

(3)向冻结管供给液氮，地基土开始冻结后在冻结管附近布设测温管，每天进行测温以判断冻结帷幕发展速度，直至液氮冻土墙冻结完成后进行维护冻结；

(4)在基坑中施工完毕后，停止灌注液氮，撤除冻结施工相关设备，施工结束。

优选的，所述步骤2具体工艺如下：

(1)成孔：先对钻机进行调直，用钻杆钻孔至设计标高后停下；

(2)泵压混凝土：边提钻边泵送混凝土进行灌注，直到孔口；

(3)钢筋笼制作：钢筋笼绑扎成型，钢筋笼竖向钢筋伸至帽梁长度并超过帽梁中线；

(4)钢筋笼吊放：混凝土灌注好后，吊起钢筋笼对准桩孔孔口用力下放，用大功率振动锤将钢筋笼振送到位后固定；

(5)帽梁施工：护坡桩完成一定数量后，开始帽梁施工，绑扎帽梁钢筋，梁内侧支木模，外侧支土模，浇注混凝土并采用振捣棒振捣密实；

(6)桩间土支护施工：编钢筋网，在相邻护坡桩钻孔，在孔中置入压筋固定在桩上，桩与桩之间击入0.5m长的钢筋固定钢筋网，在钢筋网上喷射50mm厚的C20混凝土面层。

优选的，所述步骤3具体工艺如下：

(1)锚杆施工场地平整后，锚杆钻机进场，调整角度，钻进锚杆布置孔，钻至设计深度后，抽出钻杆，移机至下一个孔位；

(2)杆体采用钢绞线加工而成，杆体中间插入注浆管，锚杆自由段套塑料管并扎牢，插入锚杆布置孔；

(3)杆体插入后注浆，浆液搅浆采用专用搅拌桶搅拌均匀，浆液按设计配制，水灰比为1:0.5，注浆时采用胶泥或编织袋封住孔口，第一次注浆后将塑料管拔出6～8m，二次注浆后可将塑料管全部拔出；

(4)锚杆注浆强度达到设计强度的70％后可进行张拉，首先进行试拉，根据试拉结果调整锁定值，锚杆张拉后对其伸出端以锁口梁进行锚固。

优选的，所述步骤4第(3)步还包括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，使用每个冻结管对应进路中设置的截止阀调节冻结管出口的温度和压力，液氮储罐出口的温度控制在-150℃～-170℃，压力控制在0.10MPa～0.15MPa，所述冻结管出口的温度控制在-50℃～-70℃，压力控制在0.05MPa～0.1MPa。

优选的，所述步骤4的第(2)步中，所述冻结管选用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灌注热水解冻，解冻后拔除冻结管，之后再撤除冻结设备。

优选的，所述步骤4的第(2)步中，所述冻结管选用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4的第(4)步中无需拔除冻结管。

优选的，所述步骤4的第(1)步中，所述液氮冻土墙采用曲面冻土墙，曲面跨距小，所述冻结管沿曲线布设，两片液氮冻土墙相交处增大冻结管布置密度和面积形成冻结柱桩，降低冻土温度，提高其强度，防止剪坏；液氮冻土墙的受拉侧中也设置有作为抗拉材料的钢筋、玻璃纤维筋或竹筋。

优选的，在所述步骤2之后，在所述护坡桩背部插入长度400～600mm，直径不小于40mm的水平导水管，所述水平导水管外端伸出护坡桩将护坡桩后积水排出，所述水平导水管的间距1.5～2.0m。

本发明还提供了依据上述桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法制造的支护结构，包括沿基坑边缘均匀排列设置的护坡桩、设在地基土中的液氮冻土墙和倾斜打入地基土中的锚杆，所述锚杆较高一端穿出所述护坡桩通过锁口梁锚固，另一端穿过所述液氮冻土墙，所述液氮冻土墙固定所述锚杆，所述液氮冻土墙有多片，各所述液氮冻土墙相交处体积增大形成冻结柱桩，所述液氮冻土墙的受拉侧中设置有抗拉材料，所述液氮冻土墙顶部位于地表下1m-1.5m处，所述液氮冻土墙上方的土层为保温层。

本发明的优点在于：桩锚结构能保证基坑的稳定、限制基坑周边土体的水平位移及沉降。对锚杆施加预应力后对基坑变形可以进行主动控制；护坡桩占用面积小，不会影响正常的施工；施工方便快捷，噪声污染小；适用于各种土质的工程，实用性强。

冻结墙封水性好，能适应各种复杂的环境和地质条件，节省钢材和混凝土，工程造价相对较低。采用液氮冻结，无需耗电，环境友好，无污染且安全环保，还具有超低温(-195.8℃)、冻结速度为低温盐水冻结的10倍、冻结墙高强度的优点。在深基坑的支护结构中，本发明优势更加明显。

附图说明

图1为本发明实施例1的支护结构的结构示意图；

图2为本发明实施例1的支护结构的结构示意图；

图3为本发明实施例1中实施方法步骤2的施工工艺的流程图；

图4为本发明实施例1中实施方法步骤3的施工工艺的流程图；

图5为本发明实施例1中实施方法步骤4的施工工艺的流程图。

其中，1、护坡桩，2、液氮冻土墙，3、锚杆，4、冻结管，5、基坑，6、锁口梁，7、冻结柱桩。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-图5所示，本发明提供了一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法。

实施例1：

该实施方法具体如下：

步骤1、首先设置排水系统，避免地下水对本支护结构施工造成影响，设置地表排水，支护内部排水，以及基坑5排水等排水结构，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。

注意：基坑5侧壁水压较大时，在步骤2护坡桩1设置后可在护坡桩1背部插入长度400～600mm，直径不小于40mm的水平导水管，外端伸出护坡桩1，间距1.5～2.0m，以便将护坡桩1后积水排出。

步骤2、沿基坑5边缘均匀排列设置护坡桩1，本实施例中护坡桩1为长螺旋钻孔灌注桩，具体工艺如下：

(1)成孔：采用长螺旋钻机进行钻孔施工，先对钻机进行调直，用钻杆钻至设计标高后停下。

(2)泵压混凝土：边提钻边泵送220±20mm塌落度混凝土进行灌注，直到孔口。开始浇筑混凝土时，先由钻机司机鸣哨示意，泵车负责人开始泵送混凝土并向钻机司机鸣哨回应，钻机司机在收到明确回应后开始提钻。如浇筑过程中地泵内储存的混凝土已不多，泵车负责人应及时向钻机司机鸣哨示意，钻机司机应立即停止提钻。

(3)钢筋笼制作：钢筋笼严格按设计图纸和施工规范进行绑扎成型，钢筋笼竖向钢筋伸至帽梁长度应超过帽梁中线。钢筋笼成品经监理检验是否合格，在前述钻孔步骤之前或钻孔同时用钢筋制作钢筋笼，以节约时间。

(4)钢筋笼吊放：灌注好后，用钻机卷扬机(或吊车)迅速吊起钢筋笼，对准桩孔孔口，由3-4人用力下放。钢筋笼吊放入孔后，应使钢筋笼与桩孔同心，钢筋笼采取均匀配筋，并在计算的基础上进行了加强，不必考虑钢筋笼朝向。然后用特制的大功率振动锤将钢筋笼振送到位，并将钢筋笼顶标高控制准确后固定。

(5)帽梁施工：护坡桩1完成一定数量后，开始帽梁施工。帽梁施工前应凿去桩顶浮浆并清理干净。帽梁钢筋按设计图纸绑扎，主钢筋保护层不小于20mm，梁内侧支木模，外侧支土模；混凝土浇注时，采用振捣棒振捣密实。

(6)桩间土支护施工，编钢筋网，上下间距每1.0m在相邻护坡桩1钻100mm深小孔置入压筋固定在桩上，采用Φ14压筋。桩与桩之间击入0.5m长的钢筋固定钢筋网的网片，在钢筋网上喷射50mm厚C20混凝土面层。

步骤3、将锚杆3倾斜打入地层穿过护坡桩1张拉后通过锁口梁6锚固，具体工艺如下：

(1)锚杆3施工场地平整后，锚杆3钻机进场，调整角度，对准预先设计标定的孔位中心开始钻进，钻至设计深度后，抽出钻杆，移机至下一个孔位。

(2)杆体采用1860型钢绞线加工而成，杆体中间插入注浆管，注浆管朝内一端距孔底50～100mm，保证孔底顺利返浆。锚杆3自由段套塑料管(也可以裹以塑料布)，并扎牢。钢绞线拉杆每2.0m米间距设置一个固定支架，张拉段长度约为0.8～1.0m。锚杆3杆体长度为自由段、锚固段与张拉段之和。

(3)杆体插入后注浆，浆液搅浆采用专用搅拌桶，浆液按设计配制，水灰比为1:0.5。浆液搅拌均匀，搅拌时间不得少于3分钟，随拌随用。注浆时应采用胶泥或编织袋封住孔口，水泥浆水灰比为1:0.5。二次注浆间隔时间为2～4h，注浆压力不小于0.8Mpa。第一次注浆后将塑料管拔出6～8m，二次注浆后可将塑料管全部拔出，冲洗干净后塑料管重复使用。

锚杆3注浆后进行养护，同时可进行钢梁施工。

(4)锚杆3注浆强度达到设计强度的70％(约7d)后方可张拉，首先进行试拉，根据试拉结果调整或确定锁定值。锚杆3试验与验收试验遵循《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—2012)，锚杆3张拉时锚具与钢梁之间应加设钢制角度板。锚杆3张拉后对其伸出端以锁口梁6进行锚固。

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，具体工艺如下：

(1)在护坡桩1外侧地基土下方具有锚杆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。

垂直钻机选择XY－2型垂直钻机，电机功率22KW。以泥浆护壁钻进，因此须选用BW-250/50型泥浆泵，电机功率14.5KW。在施工前将所需的各种材料设备准备好。

此过程中应注意冻结孔的施工应满足施工组织设计要求；冻结孔的深度以到达设计深度为准；冻结管4焊缝要经过验收后才能进行冻结管4的下放；如需要补焊，不锈钢焊条要用专业的保温筒进行烘烤，使其干燥，保证焊接的质量。

液氮冻土墙2一般有多片，采用直立的平面墙体。两片液氮冻土墙2相交处增大冻结管4布置密度和面积形成冻结柱桩7，降低冻土温度，提高其强度，防止剪坏。为了加强液氮冻土墙2的抗拉性能，在液氮冻土墙2的受拉侧(即靠近护坡桩1一侧)中设置有作为抗拉材料的钢筋、玻璃纤维筋或竹筋。

(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，供液管出口应设到距离冻结孔底部15cm处，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；

供液管应下设到距离冻结孔底部15cm，保证冻结深度和液氮流通畅通。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，供液管和系统连接管选用Ф32×3.0mmR304不锈钢管。系统连接管的各管路之间的连接及其与液氮储罐出口的连接可以与供液管的布设安装同时进行以提高效率。

相邻的冻结管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。液氮冻土墙2顶部位于地表以下1m-1.5m处，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，地基土开始冻结后在冻结管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。

测温系统包括布设在液氮冻土墙2区域的若干测温管，测温管中在不同深度设置有温度感应器，与各温度感应器相连的温度检测台用于观察各温度感应器测得的温度。注意液氮冻土墙2边缘和各冻结管4冻结范围相交处都要布设测温管以监控该区域冻结情况。

通过液氮储罐上的散热板和总阀门控制液氮在液氮储罐出口的温度和压力，液氮储罐出口的温度控制在-150℃～-170℃，压力控制在0.10MPa～0.15MPa。系统连接管将液氮储罐中的液氮分配到各个支路再输入到供液管。使用每个冻结管4对应支路中设置的截止阀调节冻结管4出口的温度和压力，冻结管4出口的温度控制在-50℃～-70℃，压力控制在0.05MPa～0.1MPa。液氮从供液管到达冻结管4底部后再向上达到顶部的管路，并可由此流入邻近液面较低的冻结管4中，这样形成回路对周围地基土进行冻结，并能令各冻结管4中液氮量相近。

注意，液氮供给管路首次充入液氮时，要使液氮以气体形式进入冻结系统管路，维持3-4小时的预冷时间，以避免各道焊缝因急冷造成脆裂渗漏，发现管路渗漏严重的地方要及时停氮补焊处理。

并在开始冻结时注意利用测温管检测检查各回路温度，调节各管路阀门，通过各支路间隙向冻结管4供应液氮来调节回路温度和冻结的速度。调节阀门使各回路温度相近，保证各个冻结孔冻结发展速度均匀，厚度和强度均匀。但也要根据冻结需要进行重点冻结(比如各液氮冻结墙相交处)。

液氮正常冻结后每天对测温孔温度进行监测，判断冻结帷幕发展速度。因液氮温度极低，所以值班人员在调节液氮阀门时要带保温棉手套，以免冻伤人手。

液氮冻结由于温度极低，冻土的发展速度也较快，根据液氮在冻结管4中单位时间的蒸发量不同，冻土的发展速度约在1～5cm/h，根据以往工程的施工经验，取冻土的发展速度为10cm/天。灌注液氮冻结过程需11天，在此过程中通过测温管测温判断冻结效果，开始冻结时进行积极冻结每天每立方米冻土需液氮200Kg，计入25％的损耗，为250Kg，液氮冻土墙成型后，继续进行维护冻结，每天每立方米冻土需液氮125Kg。液氮总需求量为积极冻结阶段与维护冻结阶段的需求之和，在冻结前应计算好冻结各阶段需求量，并安排好液氮供应槽车，保证各阶段都不缺少液氮供应。

一旦液氮冻结开始后，要关注液氮供应槽车中的液氮储量，避免出现液氮中断及停冻现象产生，换车情况除外。为保证液氮供液冻结的持续进行，每次要提前通知下一车提前到达现场。液氮供应槽车的液氮储罐容积不小于20方，作为冻结期间液氮的储备，以防液氮供应出现中断。

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

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：在步骤4的第(2)步，液氮供给管路采用不同材质的管路。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，供液管和系统连接管选用Ф32×3.0mmR304耐低温塑料管，塑料材质可以采用PVC、PPR、ABS、PE等塑料材质。在本实施例中，步骤3的第(4)步中无需拔除冻结管4。减少了拔除冻结管4的步骤，减少施工步骤，提高了效率。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：液氮冻土墙2的形状不采用直立的平面墙体而采用曲面冻土墙，在步骤1中所述冻结管4沿曲线布设。曲面冻土墙的跨距较小，须保证液氮冻土墙2端部刚度和液氮冻土墙2整体稳定性，该冻结柱桩7需要承受曲面冻土墙传递的推力和桩范围内土的压力。液氮冻土墙2的受拉侧中也设置有作为抗拉材料的钢筋、玻璃纤维筋或竹筋。这样能适应更多形状的基坑5需要。

使用该复合支护结构在基坑5中开挖施工时需注意：

(1)为保证开挖时绝对不存在液氮伤人事故，应做到：在人员进入清理和开挖时，液氮提前2小时停止冻结，使其管路中无液氮存在；

(2)在开挖时不能用水冲洗冻土，以防液氮冻土墙2升温；

(3)在液氮停冻开挖过程中，加强地面测温孔温度的监测；

(4)在开挖和锚杆3施工过程中为保证坑内和地面上通讯的畅通，坑内和地面应安排专人值班，并配备对讲机及时沟通两地的情况；

(5)在开挖和锚杆3施工过程中，现场备置一些应急沙袋，以防出现冒水和冒砂现象。当冒水和冒砂较小时可用沙袋封堵，如太大，则立即撤出所有施工人员，并同时通知地面值班人员，以保证现场施工人员的生命安全。

以上述实施方法制造的支护结构包括沿基坑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。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。液氮冻土墙2的受拉侧中设置有钢筋、玻璃纤维筋或竹筋作为抗拉材料。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。

护坡桩1的作用是保护基坑5边坡，阻挡土体下落。护坡桩1除长螺旋钻孔灌注桩外也可以是人工挖孔或者机械钻孔的其他形式的灌注桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、钢板桩等，甚至可以采用预制桩。护坡桩1可以布置一排或多排，护坡桩1的直径、强度以及相互间排列间隔等参数根据现场实际情况而定，如果土质比较松散，容易崩塌，则直径、强度应加大，护坡桩1之间的间隔应当减小。这些设置参数将直接影响支护性能。

锚杆3由锚固体系构成，用来约束护坡桩1的水平位移，通过锚杆3倾斜打入地层，锚杆3较高一端穿出护坡桩1为锚杆3外端，此端部与锁口梁6锚固实现约束。锚杆3可以采用全长粘结型锚杆、端头锚固型锚杆、摩擦型锚杆等。考虑到液氮冻土墙2对其的影响，锚杆3最好用导热系数低的材料，如矿用树脂锚杆。

护坡桩1与液氮冻土墙2之间的距离由现场实际情况而定，越容易崩塌下落的土质两者间间距越小。液氮冻土墙2从地表以下开始冻结，顶部可设置在地表以下1m-1.5m处，这样其上的土层正好可以充当保温层。冻土墙主要是通过液氮进行冻结形成，如果当低温盐水冻结的经济性优于液氮冻结，而对施工时间的要求较低时，也可以采用低温盐水冻结。锚杆3位于地基土内的部分穿过液氮冻土墙2，液氮冻土墙2冻结后能固定锚杆3。

本发明的优点在于：桩锚结构能保证基坑5的稳定、限制基坑5周边土体的水平位移及沉降。长螺旋钻孔灌注桩单桩承载力高，支护性能可靠，成孔灌注成桩一体化完成，高效快速，适合于各种地层，实用性强。对锚杆3施加预应力后对基坑5变形可以进行主动控制。

冻结墙封水性好，能适应各种复杂的环境和地质条件，节省钢材和混凝土，工程造价相对较低。采用液氮冻结，无需耗电，环境友好，无污染且安全环保，还具有超低温(-195.8℃)、冻结速度为低温盐水冻结的10倍、冻结墙高强度的优点。在深基坑5的支护结构中，本发明优势更加明显。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，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。

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实施方法，其特征在于：所述步骤4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；

(3)向冻结管(4)供给液氮，地基土开始冻结后在冻结管(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；

(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。

3.根据权利要求1或2所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：所述步骤2具体工艺如下：

(1)成孔：先对钻机进行调直，用钻杆钻孔至设计标高后停下；

(2)泵压混凝土：边提钻边泵送混凝土进行灌注，直到孔口；

(3)钢筋笼制作：钢筋笼绑扎成型，钢筋笼竖向钢筋伸至帽梁长度并超过帽梁中线；

(4)钢筋笼吊放：混凝土灌注好后，吊起钢筋笼对准桩孔孔口用力下放，用大功率振动锤将钢筋笼振送到位后固定；

(5)帽梁施工：护坡桩(1)完成一定数量后，开始帽梁施工，绑扎帽梁钢筋，梁内侧支木模，外侧支土模，浇注混凝土并采用振捣棒振捣密实；

(6)桩间土支护施工：编钢筋网，在相邻护坡桩(1)钻孔，在孔中置入压筋固定在桩上，桩与桩之间击入0.5m长的钢筋固定钢筋网，在钢筋网上喷射50mm厚的C20混凝土面层。

4.根据权利要求1或2所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：所述步骤3具体工艺如下：

(1)锚杆(3)施工场地平整后，锚杆(3)钻机进场，调整角度，钻进锚杆(3)布置孔，钻至设计深度后，抽出钻杆，移机至下一个孔位；

(2)杆体采用钢绞线加工而成，杆体中间插入注浆管，锚杆(3)自由段套塑料管并扎牢，插入锚杆(3)布置孔；

(3)杆体插入后注浆，浆液搅浆采用专用搅拌桶搅拌均匀，浆液按设计配制，水灰比为1:0.5，注浆时采用胶泥或编织袋封住孔口，第一次注浆后将塑料管拔出6～8m，二次注浆后可将塑料管全部拔出；

(4)锚杆(3)注浆强度达到设计强度的70％后可进行张拉，首先进行试拉，根据试拉结果调整锁定值，锚杆(3)张拉后对其伸出端以锁口梁(6)进行锚固。

5.根据权利要求2所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：所述步骤4第(3)步还包括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2所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：所述步骤4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2所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：所述步骤4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4的第(4)步中无需拔除冻结管(4)。

8.根据权利要求1所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：所述步骤4的第(1)步中，所述液氮冻土墙(2)采用曲面冻土墙，曲面跨距小，所述冻结管(4)沿曲线布设，两片液氮冻土墙(2)相交处增大冻结管(4)布置密度和面积形成冻结柱桩(7)，降低冻土温度，提高其强度，防止剪坏；液氮冻土墙(2)的受拉侧中也设置有作为抗拉材料的钢筋、玻璃纤维筋或竹筋。

9.根据权利要求1所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法，其特征在于：在所述步骤2之后，在所述护坡桩(1)背部插入长度400～600mm，直径不小于40mm的水平导水管，所述水平导水管外端伸出护坡桩(1)将护坡桩(1)后积水排出，所述水平导水管的间距1.5～2.0m。

10.根据权利要求1-9所述的一种桩锚与液氮冻土墙复合支护实施方法制造的支护结构，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)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)，所述液氮冻土墙(2)的受拉侧中设置有抗拉材料，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。