[发明专利]一种多年冻土区桩基础及其施工工艺

说明书

本发明涉及一种多年冻土区桩基础，该基础包括设在机械或人工成孔的基坑中心的预制混凝土桩及所述预制混凝土桩外部的现浇混凝土。所述预制混凝土桩内预埋制冷循环管，该制冷循环管上预设热棒套筒；所述基坑上部季节活动层段设置玻璃钢围筒；所述基坑的周围地表埋设保温材料。本发明还公开了该多年冻土区桩基础的施工工艺。本发明成本低、施工时间短，适用于多年冻土区输电线路工程、桥梁工程、架空管道工程以及房建工程。

技术领域

本发明涉及多年冻土区施工技术领域，尤其涉及一种多年冻土区桩基础及其施工工艺。

背景技术

为了支持西藏和青海经济社会发展，国家投入大量人力和财力修建多项重大工程，如青藏公路、青藏铁路、±400kV直流联网工程，以及“十三五”战略规划建设的京藏高速公路青海段和西藏段。青藏高原上的工程面临的一大难题就是冻土问题。对于工程而言，冻土属于不良地基土，易发生冻胀和融沉现象，如果处理措施不当，则会对工程建筑物造成一定的破坏。

桩基础深入冻土层内部，获得了较高的承载力以及长期热稳定性，因此在冻土区得到了广泛的应用。但由于桩基础与深部冻土的直接作用，使得对冻土的热扰动更为剧烈。桩基础对冻土的热扰动主要来自两个方面：第一是基坑开挖过程中的热扰动，第二是混凝土的水化热。第一种是施工过程中不可避免的。所以，有效降低水化热是减少冻土热扰动的重要方面。宁作君（一种多年冻土区降低钻孔灌注桩混凝土水化热的方法，CN105113489A）提出在施工时将热棒插入固定于基础内的套管来降低水化热、缩短回冻时间的方法。该技术具有一定的新颖性，但存在两方面的不足：第一，热棒仅在冬季条件下才能起到降温效果，不适用于暖季施工；第二，热棒对流换热效能缓慢，在较短的施工时间内，难以取得有效的降温效果。

冻土地基对温度变化最为敏感，冻土融化后力学性质显著变差，使得上部工程失稳，所以保持桩周土体处于冻结状态是工程长期安全运营、稳定的关键所在。热棒是保持冻土处于冻结状态的一种有效措施。俞祁浩（增强输电线路塔基冻土基础稳定性的结构，CN202519710U）在塔基周围埋设重力式热棒来保持输电线路塔基热稳定性； 刘纪福（应用于永久冻土地带的热管基础桩，CN2589513）采用环状钢筋将吸热板和热棒固定于桩基础的表面达到给基础降温的目的。上述两个专利具有一定的创新性，但也存在两方面的不足：第一，在塔基周围埋设热棒，由于距基础有一定距离，热棒对基础的降温效果有限且缓慢；第二，将热棒固定于基础的一侧，则只是一侧的降温效果明显，降温效果两侧不平衡。

为了避免施工过程中对冻土的扰动，基础施工均选择在冷季进行，但由于青藏高原冷季极端恶劣自然环境，使得冷季施工质量和施工难度均大大增加。因此，提出能够在暖季施工的新型基础和施工工艺，也是工程实际创新的重要内容。

综上所述，为了满足多年冻土区工程建设的需要，如何能够在保证基础热稳定性的同时，提出一种能够在夏季施工、机械化作业、大大缩短施工时间的新型基础形式及其施工工艺，是对现代化技术和设计中迫切需要解决的一个难题，对于多年冻土区的桩基础设计具有一定的理论意义和工程价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、施工时间短的多年冻土区桩基础。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该多年冻土区桩基础的施工工艺。

为解决上述问题，本发明所述的一种多年冻土区桩基础，其特征在于：该基础包括设在机械或人工成孔的基坑中心的预制混凝土桩及所述预制混凝土桩外部的现浇混凝土；所述预制混凝土桩内预埋制冷循环管，该制冷循环管上预设热棒套筒；所述基坑上部季节活动层段设置玻璃钢围筒；所述基坑的周围地表埋设保温材料。

所述基坑的直径为500~1500mm，深度为6~15m，底部扩孔展开角为15°~25°。

所述预制混凝土桩是指外径或边长为300~900mm、桩长6~15m的预制好的钢筋混凝土圆型或方形实心桩，其桩底呈尖角状，桩身表面设有预制沟槽。