一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构，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，锚杆较高一端穿出护坡桩通过锁口梁锚固，另一端穿过液氮冻土墙，液氮冻土墙固定锚杆。本发明专利技术具有封水性好，能适应各种复杂的环境和地质条件，节省钢材和混凝土，无需耗电，无污染且安全环保，施工速度快，强度高。在深基坑的支护结构中，本发明专利技术优势更加明显。

【技术实现步骤摘要】
一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构及其施工方法
本专利技术涉及建筑施工领域，具体涉及一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构及其施工方法。
技术介绍
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的专利技术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的专利技术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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构，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，锚杆较高一端穿出护坡桩通过锁口梁锚固，另一端穿过液氮冻土墙，液氮冻土墙固定锚杆。优选的，液氮冻土墙有多片，各液氮冻土墙相交处体积增大形成冻结柱桩。优选的，液氮冻土墙顶部位于地表下1m-1.5m处，液氮冻土墙上方的土层为保温层。本专利技术还提供了一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，以实现施工方便快捷，噪声污染小；适用于各种土质的工程，实用性强的目的。该施工方法包括如下步骤：步骤1、沿基坑边缘均匀排列设置护坡桩，步骤2、将锚杆倾斜打入地层穿过护坡桩张拉后通过锁口梁锚固，步骤3、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，具体工艺如下：(1)在护坡桩外侧地基土下方具有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，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；(3)向冻结管供给液氮，液氮冻土墙厚度不小于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，关闭液氮供给；(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，步骤3的第(2)步中，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，供液管和系统连接管选用Ф32×3.0mmR304不锈钢管；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，步骤3的第(2)步中，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，供液管和系统连接管选用Ф32×3.0mmR304耐低温塑料管，步骤3的第(4)步中无需拔除冻结管。优选的，步骤3的第(1)步中，液氮冻土墙有多片，两片液氮冻土墙相交处增大冻结管布置密度和面积，加大该处冻土体积，以形成一冻结柱桩，降低冻土温度，提高其强度，防止剪坏。优选的，步骤3的第(2)步中，相邻的冻结管每6个通过位于液氮冻土墙顶部位置的管路串连成一组，液氮冻土墙顶部位于地表以下1m-1.5m处，液氮冻土墙上方的土层充当保温层。优选的，步骤3的第(3)步中，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。本专利技术的优点在于：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，本专利技术优势更加明显。附图说明图1为本专利技术实施例1的支护结构的结构示意图；图2为本专利技术实施例1的支护结构的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中施工方法步骤一的施工工艺的流程图；图4为本专利技术实施例1中施工方法步骤二的施工工艺的流程图；图5为本专利技术实施例1中施工方法步骤三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，对本专利技术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专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1-图5所示，本专利技术提供了一种桩锚与液氮冻土墙复合支护结构。该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。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可以是人工挖孔或者机械钻孔的灌注桩、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，如果当低本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海霖，
申请(专利权)人：王海霖，
类型：发明
国别省市：安徽,34