[发明专利]一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩及其施工方法

权利要求书

1.一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，其特征在于，包括依次连接的桩帽(1)、桩柱(2)和桩尖(4)；

桩帽(1)端面面积大于桩柱(2)端面面积，桩柱(2)顶部部分伸入至桩帽(1)底部，桩柱(2)为管状，桩柱(2)内部顶部与桩帽(1)一体式连接，下半部外周面设置有若干凹槽(3)，桩尖(4)采用十字型的锥形钢桩尖(4)；

当将管桩设置在冻土地基中时，桩柱(2)的凹槽(3)部分位于冻土上限下方，桩柱(2)伸入冻土上限至少3m。

2.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，其特征在于，桩帽(1)为端面为正方形，边长为3～3.5倍的桩柱(2)外径，桩帽(1)厚度至多等于桩柱(2)外径，桩柱(2)顶部部分伸入桩帽(1)底部至少10cm。

3.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，其特征在于，桩柱(2)内部顶部设置有两根平行的第一配筋(5)伸入桩帽(1)内部，第一配筋(5)与桩柱(2)轴线平行，桩帽(1)内部设置有与轴线垂直的第二配筋(5)。

4.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，其特征在于，桩柱(2)上的凹槽(3)宽度为30～50mm，深度为0.2～0.3倍桩柱(2)的壁厚；相邻凹槽(3)间距不小于20cm。

5.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，其特征在于，桩柱(2)外径为400～600mm，壁厚为100～150mm。

6.一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩的施工方法，基于权利要求1-5任意一项所述的混凝土管桩，其特征在于，包括以下步骤；

步骤一，确定混凝土管桩进入钻孔前的温度T；

式中：r₁为混凝土管桩内径，单位为cm；r₂为混凝土管桩外径，单位为cm，r₃为混凝土管桩间距，单位为cm；ρ_d为冻土干密度，单位g/cm³；ρ_c为桩体混凝土密度，单位为g/cm³；ω_f为冻土中的总含水率；ω_u为冻土中未冻水的含量；c为混凝土的比热容，单位为J/(g·℃)；T₁为冻土地温，单位为℃；H_w为冰融化成水的相变潜热，单位为J/g；

步骤二，进行成孔后，将连接在一起的桩柱(2)和桩尖(4)进行打桩，保证桩柱(2)的凹槽(3)部分位于冻土上限下方，桩柱(2)伸入冻土上限至少3m；

步骤三，沉桩完成后，在桩柱(2)顶部开挖土体，形成与桩帽(1)形状形相同的盲孔，采用混凝土浇筑桩帽(1)，浇筑成型后，将土体进行回填，保证地表平整。

7.根据权利要求6所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩的施工方法，其特征在于，成孔时，采取先钻孔后沉桩的施工顺序，钻孔时采用泥浆进行护壁。

8.根据权利要求7所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩的施工方法，其特征在于，钻孔直径为桩柱(2)外径的0.7～0.9倍。

9.根据权利要求6所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩的施工方法，其特征在于，步骤二之前，先进行试桩，在桩孔中设置温度传感器(6)和变形传感器(7)，待桩间冻土融化、变形稳定后，进行复合地基承载力测试与单桩竖向抗压静载试验，确定复合地基承载力特征值及单桩极限承载力与单桩承载力特征值是否符合实际需要。

10.根据权利要求9所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩的施工方法，其特征在于，温度传感器(6)与变形传感器(7)均由近到远依次设置三个。