CN111042105B - 湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基坑支护设备技术领域;湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,包括外桩管、外桩管接电柱、内桩管、内桩管接电柱、内桩管绝缘套和钢芯熔丝;其中,外桩管为塑料圆管,外桩管上端敞口,下端固定安装有金属桩尖,外桩管侧壁设置有多个周向C形开口,外桩管接电柱螺旋埋置在外桩管侧壁内,并通过每一个C形开口的外桩管上下连接处;内桩管为钢制圆管,套装在外桩管内;钢芯熔丝有多个,设置在每个C形开口内;本发明提供了一种用于湿陷性黄土环境基坑施工的支护桩设计,在不增加土方工程量的情况下,通过通电热熔金属材料渗入土壤缝隙后冷凝的方式,实现了接近加筋土的支护加固效果,有效提高了湿陷性黄土环境下基坑作业的安全性。

Description

湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩
技术领域:
本发明涉及基坑支护设备技术领域。
背景技术:
黄土作为一种特殊性土,其特性主要表现在结构性、欠压密性以及湿陷性。其中,湿陷性是黄土的核心特征,具体表现在,土体在受到水的浸入后,由于上覆土层的自重应力作用,或者在自重应力和附加应力的共同作用下,土体结构会迅速破坏并产生明显的附加下沉。甘肃省湿陷性黄土主要分布在陇西及陇东地区。该地区湿陷性黄土具有分布广,湿陷性黄土层厚度通常大于10m,地基湿陷等级多为III、IV级,湿陷性敏感程度大,对工程建设的危害程度较大。
对湿陷性黄土环境内的工程基坑进行加固作业有较大困难,单独使用基桩加固效果较差,使用排桩或砌筑围堰需要耗费较多的工程材料且该工程材料难以回收,如使用加筋土工程方式虽能达到最好的加固效果,但操作过程需要大幅增加基坑挖掘规模,工程土方量增加巨大且耗时较长,对工期有较大影响。
发明内容:
鉴于此,有必要设计一种用于湿陷性黄土基坑工程的支护装置,在接近基桩工程工作量的情况下获得接近加筋土的支护效果。
湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,包括外桩管、外桩管接电柱、内桩管、内桩管接电柱、内桩管绝缘套和钢芯熔丝。
其中,外桩管为塑料圆管,外桩管上端敞口,下端固定安装有金属桩尖,外桩管侧壁设置有多个周向C形开口,外桩管接电柱螺旋埋置在外桩管侧壁内,并通过每一个C形开口的外桩管上下连接处。
内桩管为钢制圆管,套装在外桩管内,其下端通过外桩管底面与金属桩尖间接接触,内桩管绝缘套安装在内桩管内侧,内桩管接电柱螺旋盘绕安装在内桩管绝缘套内侧。
钢芯熔丝由钢芯和包裹在钢芯外的热熔层组成,钢芯熔丝有多个,每个钢芯熔丝设置在一个C形开口内,其一端穿过内桩管管壁电性连接至内桩管接电柱,另一端连接伸入C形开口的外桩管上下连接处与外桩管接电柱电性连接。
上述多个钢芯熔丝与内桩管接电柱、外桩管接电柱的连接均同向;热熔层为铅或铝;外桩管接电柱与内桩管接电柱分别于外桩管上端和内桩管上端设置接电桩。
工作时,支护桩整体钉入土中,适当搅动使支护桩周围土质松动,之后根据钢芯熔丝连接方向转动内桩管,使C形开口内的钢芯熔丝内桩管连接端接近外桩管连接端,从而使钢芯熔丝向外挤出楔入土中。通过外桩管接电柱与内桩管接电柱向钢芯熔丝通电使钢芯熔丝升温,当其温度高于热熔层材料熔点时,热熔层开始熔化并渗入之前震动形成的土壤缝隙中,断电冷却后凝固形成围绕支护桩、表面粗糙的枝状、片状金属结构,增大黄土内的摩擦从而实现对黄土的加固作用。
在使用铝作为热熔层时,因铝在加热熔融后易氧化形成氧化铝废渣,且其密度低低较难渗入土壤缝隙,因此通电加热时间相对采用铅做热熔层的方案应减小,同时其预期加固效果低于铅热熔层方案。
优选的,内桩管上端密封并设置有进气口,内桩管与C形开口叠合处设置有多个气孔,气孔贯穿内桩管与内桩管绝缘套。在通电时通过进气口向内桩管内通入加热的空气,该方式可以提高土层温度减慢冷凝速度;气压可以制造新的土壤缝隙;在土中有少量植物纤维等可燃物时,通入空气可以使其在接触热熔层后氧化燃烧,形成新的土壤缝隙,上述效果均利于热熔层渗入。但因熔融的铝易氧化的原因,该方案不适宜采用铝作为热熔层的情况。
优选的,内桩管接电柱与外桩管接电柱外表面均设置有绝缘橡胶套;防止内桩管接电柱与外桩管接电柱引使用磨损等问题直接接触内桩管,造成安全隐患。
优选的,金属桩尖与外桩管螺纹连接,便于在金属桩尖磨损后更换。
优选的,内桩管上端设置有扭转把手;进一步的,扭转把手为空心,空心区域用于穿过钢钎,方便转动内桩管的操作。
优选的,钢芯熔丝中,钢芯截面为楔形,楔尖指向内桩管;热熔层截面为楔形,楔尖背向内桩管;在通电加热前,楔面朝向土层方便楔入,通电加热后,热熔层材料大量脱离钢芯,楔面朝向支护桩,基坑作业完成后拆除支护时,方便反转内桩管使钢芯收回C形开口,利于回收支护桩设备。
本发明提供了一种用于湿陷性黄土环境基坑施工的支护桩设计,在不增加土方工程量的情况下,通过通电热熔金属材料渗入土壤缝隙后冷凝的方式,实现了接近加筋土的支护加固效果,有效提高了湿陷性黄土环境下基坑作业的安全性。
附图说明:
附图1是本发明湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩具体实施例结构示意图;
附图2是本发明湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩具体实施例剖视结构示意图;
附图3是本发明湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩具体实施例金属桩尖局部结构示意图;
附图4是本发明湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩具体实施例钢芯熔丝截面结构示意图。
图中:外桩管1、外桩管接电柱2、金属桩尖3、C形开口4、外桩管上下连接处5、内桩管6、内桩管接电柱7、内桩管绝缘套8、钢芯熔丝9、钢芯10、热熔层11、气孔12、绝缘橡胶套13、扭转把手14。
具体实施方式:
湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,包括外桩管1、外桩管接电柱2、内桩管6、内桩管接电柱7、内桩管绝缘套8和钢芯熔丝9。
其中,外桩管1为塑料圆管,外桩管1上端敞口,下端螺纹安装有金属桩尖3,外桩管1侧壁设置有多个周向C形开口4,外桩管接电柱2螺旋埋置在外桩管1侧壁内,并通过每一个C形开口4的外桩管上下连接处5。
内桩管6为钢制圆管,套装在外桩管1内,其下端通过外桩管1底面与金属桩尖3间接接触,内桩管绝缘套8安装在内桩管6内侧,内桩管接电柱7螺旋盘绕安装在内桩管绝缘套8内侧。
钢芯熔丝9由钢芯10和包裹在钢芯10外的热熔层11组成,钢芯熔丝9有多个,每个钢芯熔丝9设置在一个C形开口4内,其一端穿过内桩管6管壁电性连接至内桩管接电柱7,另一端连接伸入C形开口4的外桩管上下连接处5与外桩管接电柱2电性连接。
多个钢芯熔丝9与内桩管接电柱7、外桩管接电柱2的连接均同向;热熔层11为铅或铝;外桩管接电柱2与内桩管接电柱7分别于外桩管1上端和内桩管6上端设置接电桩。
工作时,支护桩整体钉入土中,适当搅动使支护桩周围土质松动,之后根据钢芯熔丝9连接方向转动内桩管6,使C形开口4内的钢芯熔丝9内桩管6连接端接近外桩管1连接端,从而使钢芯熔丝9向外挤出楔入土中。通过外桩管接电柱2与内桩管接电柱7向钢芯熔丝9通电使钢芯熔丝9升温,当其温度高于热熔层11材料熔点时,热熔层11开始熔化并渗入之前震动形成的土壤缝隙中,断电冷却后凝固形成围绕支护桩、表面粗糙的枝状、片状金属结构,增大黄土内的摩擦从而实现对黄土的加固作用。
在使用铝作为热熔层11时,因铝在加热熔融后易氧化形成氧化铝废渣,且其密度低低较难渗入土壤缝隙,因此通电加热时间相对采用铅做热熔层11的方案应减小,同时其预期加固效果低于铅热熔层11方案。
内桩管6上端密封并设置有进气口,内桩管6与C形开口4叠合处设置有多个气孔12,气孔12贯穿内桩管6与内桩管绝缘套8。在通电时通过进气口向内桩管6内通入加热的空气,该方式可以提高土层温度减慢冷凝速度;气压可以制造新的土壤缝隙;在土中有少量植物纤维等可燃物时,通入空气可以使其在接触热熔层11后氧化燃烧,形成新的土壤缝隙,上述效果均利于热熔层11渗入。但因熔融的铝易氧化的原因,该方案不适宜采用铝作为热熔层11的情况。
内桩管接电柱7与外桩管接电柱2外表面均设置有绝缘橡胶套13;防止内桩管接电柱7与外桩管接电柱2引使用磨损等问题直接接触内桩管6,造成安全隐患。
内桩管6上端设置有扭转把手14;进一步的,扭转把手14为空心,空心区域用于穿过钢钎,方便转动内桩管6的操作。
钢芯熔丝9中,钢芯10截面为楔形,楔尖指向内桩管6;热熔层11截面为楔形,楔尖背向内桩管6;在通电加热前,楔面朝向土层方便楔入,通电加热后,热熔层11材料大量脱离钢芯10,楔面朝向支护桩,基坑作业完成后拆除支护时,方便反转内桩管6使钢芯10收回C形开口4,利于回收支护桩设备。

Claims (7)

1.湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,包括外桩管、外桩管接电柱、内桩管、内桩管接电柱、内桩管绝缘套和钢芯熔丝;
其中,外桩管为塑料圆管,外桩管上端敞口,下端固定安装有金属桩尖,外桩管侧壁设置有多个周向C形开口,外桩管接电柱螺旋埋置在外桩管侧壁内,并通过每一个C形开口的外桩管上下连接处;
内桩管为钢制圆管,套装在外桩管内,其下端通过外桩管底面与金属桩尖间接接触,内桩管绝缘套安装在内桩管内侧,内桩管接电柱螺旋盘绕安装在内桩管绝缘套内侧;
钢芯熔丝由钢芯和包裹在钢芯外的热熔层组成,钢芯熔丝有多个,每个钢芯熔丝设置在一个C形开口内,其一端穿过内桩管管壁电性连接至内桩管接电柱,另一端连接伸入C形开口的外桩管上下连接处与外桩管接电柱电性连接;
多个所述钢芯熔丝与内桩管接电柱、外桩管接电柱的连接均同向;热熔层为铅或铝;外桩管接电柱与内桩管接电柱分别于外桩管上端和内桩管上端设置接电桩。
2.如权利要求1所述的湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,所述内桩管上端密封并设置有进气口,内桩管与C形开口叠合处设置有多个气孔,气孔贯穿内桩管与内桩管绝缘套。
3.如权利要求1所述的湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,所述内桩管接电柱与外桩管接电柱外表面均设置有绝缘橡胶套。
4.如权利要求1所述的湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,所述金属桩尖与外桩管螺纹连接。
5.如权利要求1所述的湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,所述内桩管上端设置有扭转把手。
6.如权利要求5所述的湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,所述扭转把手为空心,空心区域用于穿过钢钎。
7.如权利要求1所述的湿陷性黄土基坑防滑塌融铅融铝板结支护桩,其特征在于,所述钢芯熔丝中,钢芯截面为楔形,楔尖指向内桩管;热熔层截面为楔形,楔尖背向内桩管。
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