本发明涉及基坑支护领域，具体涉及一种防护网与液氮冻土墙复合支护结构及其施工方法。
背景技术
随着高层建筑、地铁、城市地下工程等的兴建，深基坑工程大量涌现。由于深基坑的支护是工程安全性和经济性的重要保证，研究可靠经济的支护技术具有深远的意义。基坑支护形式设计受到众多因素的影响，目前我国常用的支护结构有开挖简易支护结构、悬臂式支护结构、重力式支护结构、内撑式支护结构、拉锚式支护结构、土钉墙支护结构等，工程中根据其土体性质、地质条件及基坑深度和宽度来确定支护形式。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，这已成为我国软弱地基中施工深基坑的工程技术难题之一。如何找到一种新的基坑围护结构及其施工方法是目前亟待解决的技术难题。
中国专利cn207295740u公开了一种新型绿色永久性边坡支护结构，包括主支护、辅助支护，其中辅助支护位于主支护的前方，主支护坡率缓于辅助支护，主支护与辅助支护的坡底均固定于基座上；主支护与埋在土层地质中的锚杆连接，辅助支护通过加强筋与主支护连接。主支护与辅助支护之间填充有轻质高强材料，轻质高强材料与加强筋形成一体，该结构虽然具有很好的景观美学效应且支护效果好，但是该结构使用大量钢筋，造价成本高。
中国专利cn101487261a公开了一种型钢冻结墙基坑组合围护方法及其结构，该结构虽然强度高，适用于各种土层，但是施工冻结成墙体需要时间长，因此效率低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种防护网与液氮冻土墙复合支护结构及其施工方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
一种防护网与液氮冻土墙复合支护结构，包括防护网、锚杆、液氮冻土墙、混凝土面层，所述防护网采用主动柔性防护网并覆盖在基坑的坡面上，所述锚杆一端通过锁口梁锚固防护网，另一端倾斜穿过地基与液氮冻土墙冻结固定，所述液氮冻土墙垂直于地基中且内部设有冻结孔和冻结管，所述混凝土面层位于基坑顶部。
优选的，所述液氮冻土墙有多片，所述锚杆材料为矿用树脂。
优选的，所述防护网表面喷涂一层聚氨酯硬质泡沫。
本发明还提供了一种防护网与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法，以解决现有技术中多项缺陷。该施工方法包括如下步骤：
(1)清理基坑坡面及顶部的危险杂物，在基坑坡面钻孔，沿基坑四周坡面挂防护网；
(2)将锚杆穿过防护网置入孔内，再注入水泥浆锚固锚杆，张拉防护网后通过锁口梁锚固锚杆的一端，在坡面喷涂聚氨酯硬质泡沫；
(3)在地层下设置液氮冻土墙，通过液氮冻土墙的冻结作用与锚杆锚固在一起，具体方法如下：
在基坑坡面顶部，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，每6个冻结孔串接成一组，冻结孔以泥浆护壁钻进后再在其中安装冻结管，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，将液氮输送到冻结管内，冻结11天，在冻结管附近还设有测温管，每天测温监控工程进度，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，待液氮冻土墙施工完成后，停止灌注液氮，撤除冻结施工相关设备；
(4)基坑顶部喷射混凝土面层。
优选的，所述步骤(3)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32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(3)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)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(3)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，施工结束后，撤除冻结设备前无需拔除冻结管。
优选的，所述步骤(3)中，所述液氮冻土墙顶部位于地表以下1m-1.5m处，所述液氮冻土墙上方的土层、所述防护网与液氮冻土墙之间的土层均充当保温层。
优选的，所述步骤(3)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，预冷3-4小时，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。
本发明的优点在于：结构简单，采用防护网与液氮冻土墙复合支护的形式，能够节省钢材和混凝土，工程造价相对较低；采用液氮冻结，无需耗电，减少环境污染且操作安全；防护网占用面积小，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。
附图说明
图1、图2为本发明的结构示意图；
图3本发明中施工方法步骤2的施工工艺的流程图；
图4为本发明中施工方法步骤1的施工工艺的流程图；
图5为本发明中施工方法步骤3的施工工艺的流程图。
其中，1-防护网，2-锚杆，3-液氮冻土墙，31-冻结孔，32-冻结管，4、混凝土面层，5、基坑，6、锁口梁，7-聚氨酯硬质泡沫。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，一种防护网与液氮冻土墙复合支护结构，包括防护网1、锚杆2、液氮冻土墙3、混凝土面层4，所述防护网1采用主动柔性防护网并覆盖在基坑5的坡面上，所述锚杆2一端通过锁口梁6锚固防护网1，另一端倾斜穿过地基与液氮冻土墙3冻结固定，所述液氮冻土墙3垂直于地基中且内部设有冻结孔31和冻结管32，所述混凝土面层4位于基坑5顶部，所述液氮冻土墙3有多片，所述锚杆2材料为矿用树脂，所述防护网1表面喷涂一层聚氨酯硬质泡沫7。
本发明还提供了一种防护网与液氮冻土墙复合支护结构的施工方法。
实施例1
该施工方法的步骤如下：
(1)清理基坑5坡面及顶部的危险杂物，在基坑5坡面钻孔，沿基坑5四周坡面挂防护网1；
(2)将锚杆2穿过防护网1倾斜打入地基中，张拉防护网1后通过锁口梁6锚固锚杆2的一端，在坡面喷涂聚氨酯硬质泡沫7；
(3)在地基下设置液氮冻土墙3，通过液氮冻土墙3的冻结作用与锚杆2锚固在一起，具体方法如下：
在基坑5坡面顶部，使用垂直钻机钻冻结孔31，冻结孔31呈梅花形布置，孔间距0.6m-0.8m，每6个冻结孔31串接成一组，冻结孔31以泥浆护壁钻进后再在其中安装冻结管32，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，将液氮输送到冻结管32内，冻结11天，在冻结管32附近还设有测温管，每天测温监控工程进度，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，待液氮冻土墙3施工完成后，停止灌注液氮，撤除冻结施工相关设备；
(4)基坑5顶部喷射混凝土面层5。
在本实施例中，所述步骤(3)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32对应进路中设置的截止阀调节冻结管32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32出口的温度控制在-50℃～-70℃，压力控制在0.05mpa～0.1mpa，所述步骤(3)中，所述冻结管32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)中，停止灌注液氮后对冻结管32灌注热水解冻，解冻后拔除冻结管32之后再撤除冻结设备，所述步骤(3)中，所述液氮冻土墙3顶部位于地表以下1m-1.5m处，所述液氮冻土墙3上方的土层、所述防护网1与液氮冻土墙3之间的土层均充当保温层所述步骤(3)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，预冷3-4小时，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。
实施例2
该施工方法的步骤如下：
(1)清理基坑5坡面及顶部的危险杂物，在基坑5坡面钻孔，沿基坑5四周坡面挂防护网1；
(2)将锚杆2穿过防护网1倾斜打入地基中，张拉防护网1后通过锁口梁6锚固锚杆2的一端，在坡面喷涂聚氨酯硬质泡沫7；
(3)在地基下设置液氮冻土墙3，通过液氮冻土墙3的冻结作用与锚杆2锚固在一起，具体方法如下：
在基坑5坡面顶部，使用垂直钻机钻冻结孔31，冻结孔31呈梅花形布置，孔间距0.6m-0.8m，每6个冻结孔31串接成一组，冻结孔31以泥浆护壁钻进后再在其中安装冻结管32，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，将液氮输送到冻结管32内，冻结11天，在冻结管32附近还设有测温管，每天测温监控工程进度，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，待液氮冻土墙3施工完成后，停止灌注液氮，撤除冻结施工相关设备；
(4)基坑5顶部喷射混凝土面层5。
在本实施例中，所述步骤(3)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32对应进路中设置的截止阀调节冻结管32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32出口的温度控制在-50℃～-70℃，压力控制在0.05mpa～0.1mpa；所述步骤(3)中，所述冻结管32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，施工结束后，撤除冻结设备前无需拔除冻结管32，所述步骤(3)中，所述液氮冻土墙3顶部位于地表以下1m-1.5m处，所述液氮冻土墙3上方的土层、所述防护网1与液氮冻土墙3之间的土层均充当保温层所述步骤(3)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，预冷3-4小时，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。
基于上述，本发明结构简单，采用防护网1与液氮冻土墙3复合支护的形式，能够节省钢材和混凝土，工程造价相对较低；采用液氮冻结，无需耗电，减少环境污染且操作安全；防护网1占用面积小，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。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。