[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

说明书

本发明公开了一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩及其施工方法，包括依次连接的桩帽、桩柱和桩尖；桩帽端面面积大于桩柱端面面积，桩柱顶部部分伸入至桩帽底部，桩柱为管状，桩柱内部顶部与桩帽一体式连接，下半部外周面设置有若干凹槽，桩尖采用十字型的锥形钢桩尖；当将管桩设置在冻土地基中时，桩柱的凹槽部分位于冻土上限下方，桩柱伸入冻土上限至少3m。能够提高桩与土体之间的粘聚力与桩间土的承载特性，提高地基的承载力。

技术领域

本发明属于工程施工领域，涉及一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩及其施工方法。

背景技术

我国岛状冻土地区位于多年连续冻土退化的边缘，冻土地温一般在0～-1℃之间，大多属于高温不稳定冻土，容易受到外界干扰而迅速发生退化，且已有明显退化趋势。随着岛状冻土地区工程的建设，地基受到扰动后产生融沉现象，进而引发公路工程及房屋建筑等结地基发生不均匀变形，导致地基上部结构的变形破坏。由于岛状冻土的这些特点，其地基处理宜减小其受扰动的程度。

目前，国内岛状冻土地基处治原则主要有预先融化冻土、控制冻土融化速率和保护冻土，其中在岛状冻土地区应用技术主要有热棒技术、换填法、CFG复合桩基及石灰桩预融等。热棒技术可以保护多年冻土，但是公路为线性工程，使用热棒路基技术成本大幅升高。换填法适用范围较小，仅适用于冻土埋设较浅、厚度较小的冻土地区。CFG复合地基对岛状冻土扰动较大，致使多年冻土上限下移且很难恢复，因此在应用时保证混凝土入模温度较为关键。石灰桩预融技术，桩间距过小造成在打桩过程中桩间土体极易破坏，且石灰遇水产生的热量较多，破坏了多年冻土层的稳定状态。

现有混凝土管桩多应用于软土地区，其作用机理主要是通过桩-土协调作用共同承担上部建筑荷载，增大地基承载力。岛状冻土融化后其工程性质与软土类似，混凝土管桩对冻土的扰动也较小，将混凝土管桩应用于岛状冻土地区可以极大的提高地基承载力。由于在岛状冻土地区，混凝土管桩单桩承载力主要由多年冻土层产生的冻结应力提供，加之桩帽的作用使上部荷载更多的由管桩承担，因此在岛状冻土地区对管桩单桩承载力要求较高，为了满足地质特点需求，亟需一种单桩承载力高的混凝土管桩。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩及其施工方法，能够提高桩与土体之间的粘聚力与桩间土的承载特性，提高地基的承载力。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，包括依次连接的桩帽、桩柱和桩尖；

桩帽端面面积大于桩柱端面面积，桩柱顶部部分伸入至桩帽底部，桩柱为管状，桩柱内部顶部与桩帽一体式连接，下半部外周面设置有若干凹槽，桩尖采用十字型的锥形钢桩尖；

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

优选的，桩帽为端面为正方形，边长为3～3.5倍的桩柱外径，桩帽厚度至多等于桩柱外径，桩柱顶部部分伸入桩帽底部至少10cm。

优选的，桩柱内部顶部设置有两根平行的第一配筋伸入桩帽内部，第一配筋与桩柱轴线平行，桩帽内部设置有与轴线垂直的第二配筋。

优选的，桩柱上的凹槽宽度为30～50mm，深度为0.2～0.3倍桩柱的壁厚；相邻凹槽间距不小于20cm。

优选的，桩柱外径为400～600mm，壁厚为100～150mm。

一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩的施工方法，基于上述任意一项所述的混凝土管桩，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；