[发明专利]一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩及其施工方法

权利要求书

1.一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，主要包括：护筒和混凝土桩两部分组成；所述的护筒包括聚苯乙烯塑料泡沫板(1)、膨胀螺栓(6)、透气孔(7)、防水层(10)、保温层(11)，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)为圆柱形的桶状结构，桶内侧附着保温层(11)，桶外侧附着防水层(10)，所述的透气孔(7)贯通分布在桶壁上，透气孔(7)的深度与聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f相同，所述的膨胀螺栓(6)将聚苯乙烯塑料泡沫板(1)与基坑内壁固定连接；所述的混凝土桩包括二次浇注细石混凝土(3)、配筋(4)、螺旋箍(5)、支撑板(2)、桩体(8)、固定孔(9)、包囊(12)、混凝土浇注孔(13)，所述的螺旋箍(5)环绕在配筋(4)的四周，配筋(4)的顶部嵌入安装在二次浇注细石混凝土(3)上，所述的二次浇注细石混凝土(3)的外侧被包囊(12)紧密包裹，所述的包囊(12)顶部与混凝土浇注孔(13)连接，所述的二次浇注细石混凝土(3)高度b的中心位置与配筋(4)的顶部在同一水平线上，所述的桩体(8)上部为圆柱形，下部为锥形，上下部的连接处设置支撑板(2)，所述的支撑板(2)上分布若干固定孔(9)，所述的固定孔(9)为正六边形形状。

2.如权利要求1所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，所述的基础桩的柱长e为地下深度与出地面高度c之和，所述的出地面高度c通过地面标高a的位置决定，所述的膨胀螺栓(6)长度为聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f的1.5-2.5倍，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f根据冻土性质计算确定，聚苯乙烯塑料泡沫板(1)的长度与冻土深度d保持一致。

3.如权利要求1所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，所述的桩基础的外径h尺寸是内径g的1.1-1.3倍，所述的出地面高度c为柱长e的0.15-0.25倍。

4.如权利要求1所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，所述的防水层(10)采用聚丙烯防水基布，厚度为2-4mm。

5.如权利要求1所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，所述的保温层(11)为由EPS形成，厚度为2-3cm。

6.如权利要求1所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，所述的螺旋箍(5)的箍筋长度计算公式为：其中，L＝每米桩螺旋箍筋长度(m)；S＝螺旋箍筋螺距(m)；R＝桩直径(m)；C＝保护层厚度(m)；d＝螺旋箍筋直径(m)；保护层厚度为纵向钢筋外缘至混凝土表面的最小距离。

7.如权利要求1所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩的施工方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤一：根据冻土区域的光伏支架分布方案选择确定的施工区域，确定地面标高a，然后根据光伏支架的尺寸确定灌注桩的外径h及数量，在桩位处施打设计深度的钻孔，桩孔底部施工成锥形，施工完成后，将相关工具提出，四周粘质土夯实；

步骤二：将支撑板(2)放入桩孔内，水平卡在桩孔底部的锥形上方的位置，将粘附好防水层(10)的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)放入桩孔内，聚苯乙烯塑料泡沫板(1)的高度与冻土的深度对应一致，通过膨胀螺栓(6)将聚苯乙烯塑料泡沫板(1)固定，然后使用长管发泡装置深入，发泡形成保温层(11)，将配筋(4)和螺旋箍(5)固定成整体框架放入桩孔内，使用钢丝从上方吊住，在地上部分使用金属板进行固定，形成混凝土包囊(12)，包囊(12)上端固定混凝土浇注孔(13)，然后向浇注孔(13)内插入混凝土导管，并通过混凝土导管连续浇筑混凝土，直到包囊(12)内混凝土接近包囊(12)内顶端，最终与桩孔侧壁土体粘结固化为一体，固结达到设计强度要求；

步骤三：向浇注孔(13)进行二次浇注细石混凝土(3)，所述的二次浇注细石混凝土(3)是在混凝土桩的顶部平铺一层细石混凝土保护层，二次浇注细石混凝土(3)高度b为50mm。

8.如权利要求1-7任意一项所述的一种用于冻土地区光伏支架的防冻基础桩，其特征在于，所述的基础桩的制作方法包括以下步骤：

步骤一：支撑板(2)制备：在厚度为20mm的钢板机械加工出一个直径为桩孔直径1.05-1.1倍的的圆形钢板，然后将圆形钢板的边缘加工成若干个等边三角形，所述的等边三角形的边长为圆形钢板直径的0.06-0.08倍，然后在圆形钢板上机加出若干固定孔(9)，固定孔(9)的直径为支撑板(2)直径的0.2-0.3倍，即得到所述的支撑板(2)；

步骤二：整体框架制备：将四根竖向配筋(4)作为长方体的四个较长的边，每个相邻配筋(4)之间的距离相同，添加八根横向配筋(4)，焊接形成长方体状框架，所述的配筋(4)直径为2.0-2.2cm，然后将螺旋箍(5)缠绕在长方体状框架的四周，螺旋箍(5)与每个配筋(4)接触的地方，使用铁丝固定，即得到所述的整体框架；

步骤三：聚苯乙烯塑料泡沫板(1)制备：根据所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f、长度以及桩基础的外径h对聚苯乙烯塑料泡沫进行加工，即得到所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)。