[发明专利]一种防冻拔和融沉的桩基自制冷装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种防冻拔和融沉的桩基自制冷装置及其使用方法，装置包括桩侧壁自制冷冻结结构和锁扣，桩侧壁自制冷冻结结构设于桩基的外围，其包括温度传感器、温度控制装置、控制开关、液氮储藏罐、蛇型管和真空发生器，温度传感器用于设在桩基的侧壁，温度传感器连接所述温度控制装置，温度控制装置连接并控制控制开关，控制开关连接液氮储藏罐和蛇形管的一端，液氮储藏罐靠近桩基设置，蛇型管设于桩基的外围，蛇型管的另一端连接真空发生器，空发生器靠近桩基设置，锁扣设于桩基上。该装置使桩基有效的抵抗冻土膨胀力所产生的上拔力和融沉作用，尤其适用于在高寒地区特别是多年冻土或季节性冻土地区，防止输电线路塔基冻拔和融沉的桩基。

技术领域

本发明涉及一种防冻拔和融沉的桩基自制冷装置，属于基础设施建设技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展和信息化全网覆盖各个地区的需求，针对信息化建设的基础设施建设需求在不断增加。因此，将有大量的输电线路将在高海拔、严寒等恶劣条件下修建。而在常年冻土地区的输电线路，常常因冻拔和融沉导致破坏，而修复需要花费巨大的人力物力，造成了严重的经济损失，因此在青藏高原等多年冻土区输电线路塔基的建设和运营过程中，确保冻土与塔基的整体稳定性是首要的任务，成为人们关注的对象。

目前，针对冻土区塔基防冻拔和融沉的施工技术和研究仍然存在很大的劣势，如下：(1)、在多年冻土地区设置的输电线路塔基大部分采用大开挖，换土直埋的方法，即预先将冻土地区的季节性冻土挖去，形成基础坑，然后将在基础坑中浇筑混凝土基础，等浇筑养护完成后，将电杆插入其中，再将新土填入基坑中，并用机器进行夯实。但这种方式很难解决冻土地区桩基因受水平和竖向的荷载组合作用导致的上拔作用，从而致使桩基因受冻融循环作用发生倾斜或倒塌的倾覆问题。(2)、由于现场浇筑混凝土过程中产生的水化热会导致冻土周围温度升高，产生冻土复融，导致桩基的不稳，甚至会直接造成桩基的失稳破坏。(3)、采用开挖回填的方式将会在一定程度上破坏寒区原本薄弱的生态环境，致使冻土退化，会导致的桩基融沉灾害问题。(4)、现场施工过程中因为受施工活动包括车辆行驶以及长时间的材料堆积等对多年冻土的扰动作用，所导致的冻土承载能力下降的问题；同时，现有冻土地区的施工方法会加剧施工成本。

冻土地区传统的施工方法采用的是大开挖换填土的现浇混凝土桩基，但这种施工方法很难解决桩基因受冻土区冻胀力产生的上拔作用而导致的倾覆问题；同时现浇混凝土由于水化热的产生，导致周围冻土的复融，降低冻土的承载力；除此之外，导致冻土地区冻拔和融沉现象的因素中施工的扰动和材料堆积也常常被忽视。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种防冻拔和融沉的桩基自制冷装置及使用方法，该装置不仅能有效防止输电线路桩基因冻土冻胀力产生的上拔力而失稳倾斜，同时能够避免因冻土复融导致桩基下沉失稳，进而破坏输电线路，解决了多年冻土和季节性冻土的塔基稳定性问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种防冻拔和融沉的桩基自制冷装置，包括桩侧壁自制冷冻结结构和锁扣，所述桩侧壁自制冷冻结结构设于桩基的外围，所述锁扣设于桩基的外壁上，所述桩侧壁自制冷冻结结构包括温度传感器、温度控制装置、控制开关、液氮储藏罐、蛇型管和真空发生器，所述温度传感器用于设在桩基的侧壁，所述温度传感器连接所述温度控制装置，所述温度控制装置连接并控制所述控制开关，所述控制开关连接所述液氮储藏罐和蛇形管的一端，所述液氮储藏罐靠近所述桩基设置，所述蛇型管设于所述桩基的外围，所述蛇型管的另一端连接所述真空发生器，所述空发生器靠近所述桩基设置。

如上所述的防冻拔和融沉的桩基自制冷装置，优选地，所述锁扣包括两个锁片、螺栓和螺母，所述两个锁片的形状与桩基适配，用于围绕在桩基上，并通过螺栓和螺母固定。