[发明专利]一种适于多年冻土区的钢筋混凝土预制桩及其制作方法

说明书

发明提供一种适于多年冻土区的钢筋混凝土预制桩及其制作方法。该预制桩包括植入多年冻土地基中的预制钢筋混凝土空心桩和制冷热管。所述预制钢筋混凝土空心桩包括桩身和桩尖。所述桩身包括上部桩和下部桩。所述下部桩外壁上具有若干个导热小孔。所述下部桩穿过多年冻土上限后，嵌入下方的永冻层中。所述制冷热管的蒸发段插入桩身内腔中，冷凝段伸出桩体外。该预制桩的制作方法包括制作制冷热管和预制钢筋混凝土空心桩、沉桩施工、安装制冷热管和处理桩头等步骤。该预制桩避免了桩身混凝土凝固过程中产生的水化热对桩周多年冻土地基的影响，使桩周土体温度降低，保持冻结状态。

技术领域

本发明涉及地基与基础工程技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土预制桩。

背景技术

多年冻土是指持续多年冻结的土石层。可分为上下两层：上层每年夏季融化，冬季冻结，称活动层或冰融层；下层常年处在冻结状态，称永冻层或多年冻层。我国多年冻土的分布面积较广，约215万平方公里，按照地理位置的不同分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土。高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭，面积为38～39万平方公里。高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山，以及东部某些山地，如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等。

随着我国经济、社会发展，多年冻土区的工程建设规模不断增大，基础埋深也在不断加大。在非冻土区和季节性冻土区，桩基础是成熟的基础类型之一，在各类建筑工程中均大量应用。但在多年冻土区，桩基础的应用需要解决好如下几个方面的问题：(1)桩基础施工期间容易造成桩周冻土融化，使得地基土承载力显著减小甚至丧失；(2)桩基础施工完成后桩周土体回冻时间长，使得桩基础的承载力需要很长时间才能逐渐达到设计值，上部结构的施工时间不得不推后；(3)工程竣工后，由于桩基础的导热性，使得桩周冻土上限下降，进一步造成桩基础的承载力降低。

对于上述3个问题，现有的解决方案只是尽量降低问题后果的严重性，并没有形成很好的解决方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于多年冻土区的钢筋混凝土预制桩及其制作方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种适于多年冻土区的钢筋混凝土预制桩，其特征在于，包括：植入多年冻土地基中的预制钢筋混凝土空心桩和制冷热管。

所述预制钢筋混凝土空心桩包括桩身和桩尖。所述桩身包括上部桩和下部桩。所述下部桩设置于上部桩的底部。所述上部桩和下部桩为一个整体。

所述下部桩外壁上具有若干个导热小孔。所述导热小孔沿下部桩的径向分布，连通桩周外侧和预制钢筋混凝土空心桩的桩身内腔。所述下部桩穿过多年冻土上限后，嵌入下方的永冻层中。

所述制冷热管从下至上依次包括蒸发段、冷凝段Ⅰ和冷凝段Ⅱ。所述制冷热管的蒸发段插入桩身内腔中，冷凝段伸出桩体外。所述冷凝段Ⅰ的管壳外表面连接有若干散热片。所述冷凝段Ⅱ管壳外表面连接有太阳能半导体制冷装置。所述太阳能半导体制冷装置外壁套设有若干散热片。

所述桩身内腔中由下至上设置有导热层和封闭层。所述导热层采用导热材料填充蒸发段与下部桩桩身内腔之间的空隙。所述封闭层采用混凝土或砂浆压实填充至桩顶。所述导热层和封闭层与桩身胶结凝固为一个整体。

进一步，所述桩身的横截面形状为圆环。

进一步，所述桩身内具有桩体主筋和桩体螺旋箍筋。所述桩体主筋和桩体螺旋箍筋共同构成钢筋笼。

本发明还公开一种关于上述钢筋混凝土预制桩的制作方法，包括以下步骤：

1)工厂预制制冷热管和预制钢筋混凝土空心桩。

2)采用打入法或压入法，按照设计基桩位置和入土深度将制作好的预制钢筋混凝土空心桩沉入多年冻土地基中。