一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩制造技术

本实用新型专利技术公开了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。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。

A kind of concrete pipe pile for dealing with island frozen soil foundation

【技术实现步骤摘要】
一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩
本技术属于工程施工领域，涉及一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，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，本技术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。优选的，桩柱顶部部分伸入桩帽底部。进一步，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。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术公开了一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩，通过在桩柱下半部外周面上设置有凹槽，将下半部设置在冻土层上限以下，冻土上限退化的厚度一般取3m左右，则持力层在冻土上限3m以下，因此桩柱下半部应进入多年冻土上限以下3m。当桩周土体回冻后，凹槽内土体与桩周土体冻结为一体，当管桩承受竖向荷载时，此部分土体提供的抗剪力可以极大的增大管桩的侧摩阻力，可以增加桩体的抗剪强度，进而提高单桩承载力。附图说明图1为本技术的混凝土管桩结构示意图；图2为本技术的桩尖结构示意图；图3为本技术的混凝土管桩埋设示意图；图4为本技术的混凝土管桩排布示意图。其中：1-桩帽；2-桩柱；3-凹槽；4-桩尖；5-配筋；6-温度传感器；7-变形传感器。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：如图1所示，本技术混凝土管桩包括桩帽1，桩柱2，凹槽3，尖底十字钢桩尖4与配筋5。桩帽1采用C25混凝土现场浇筑而成，桩帽1尺寸拟定时应满足抗弯、抗冲切和抗剪切要求，形状多为正方形，边长根据桩柱2的外径与桩距确定，一般为3～3.5倍桩柱2的外径；桩帽1厚度一般不大于桩柱2的外径，进入桩柱2顶部不小于10cm，防止桩帽1倾斜、脱落。配筋5按双向均匀通长布置，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，保证桩帽的使用需求。桩帽1不仅可以保护桩头不受破坏，且能协调桩土变形。桩柱2采用C80混凝土预制而成，桩柱2的外径400～600mm，壁厚100～150mm；长度根据地质条件确定，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，桩柱2的凹槽部分选择取决于多年冻土上限的深度，则凹槽部分在冻土上限以下部位。由于冻土层退化导致冻土上限下降的深度一般取3m左右，因此管桩应进入多年冻土上限以下3m，以多年冻土层作为管桩的持力层。桩柱2分为有凹槽段和无凹槽段，以多年冻土上限为界。无凹槽段的长度为处于地表和多年冻土上限之间，有凹槽段位于多年冻土上限与下限之间，这是因为季节活动层在道路建成后始终属于融化状态，其性质与软土类似，凹槽对单桩承载力并无显著提高；有凹槽段管桩，凹槽内土体与槽外土体呈整体冻结状态，可以增加管桩的抗剪强度，进而提高单桩承载力。凹槽3沿桩身一周开凿，宽度取为30～50mm，深度根据桩壁厚度确定，取为桩柱2壁厚的0.2～0.3倍；凹槽间距根据现场需要确定，不小于20cm，间距太近会降低混凝土管桩强度，不宜过小。桩尖4采用尖底十字型钢桩尖，顶部与桩柱2焊接为一体，由于多年冻土层处于冻结冻结状态，十字尖底可以更好的进入持力层。图3为管桩埋设示意图，管桩应进入多年冻土上限以下3m，且以多年冻土层上限为界，桩柱2分为有凹槽段和无凹槽段。无凹槽段的长度为处于地表和多年冻土上限之间，有凹槽段位于多年冻土上限与下限之间，这是因为季节活动层在道路建成后始终属于融化状态，其性质与软土类似，桩柱2的凹槽对单桩承载力并无显著提高；有凹槽段管桩位于多年冻土层，管桩施工完成后，桩周围土体逐渐回冻，凹槽内土体与槽外土体呈整体冻结状态，可以增加桩柱的抗剪强度，进而提高单桩承载力。以上内容仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本技术权利要求书的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)；/n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)；/n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。/n

【技术特征摘要】
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。


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)顶部部分伸入桩帽(1)底部。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵影，毛雪松，张宝龙，吴谦，刘龙旗，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61