CN111139844A - 热力耦合抗滑桩 - Google Patents

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Abstract

热力耦合抗滑桩，包括桩壁、桩心，所述桩壁由多块功能壁装配而成；所述功能壁外侧设置有含水率传感器、温度传感器。功能壁内侧设置有腔室，腔室内敷设有电热片，腔室设有进水孔，进水孔外敷设土工布。所述多块功能壁中，除位于桩壁底部的功能壁的腔室底端密封做储水腔室外；其余各个功能壁的腔室内设置有水蒸汽溢出管，它们的腔室底部呈开口式兼做排汽通道。所述含水率传感器、温度传感器均连接控制模块，控制模块连接电热片。本发明热力耦合抗滑桩实现了抗滑，集排水、精准控水，土性改良功能的融合。同时，该热力耦合抗滑桩的功能壁可替代护壁，从而减去护壁施工工序，极大地提高了滑坡治理的成效，减少投资。

Description

热力耦合抗滑桩
技术领域
本发明涉及边坡加固技术领域，具体涉及一种热力耦合抗滑桩。
背景技术
现有的边坡工程治理方案主要有：①、建抗滑构筑物；②、地表、地下排水；③、滑带土改良。纵观各方案采取的治理措施，抗滑构筑物常用如抗滑桩，排水常用如排水管、洞、井，滑带土改良如焙烧等，常常是各自单一功能实施，少见联合功能。近年，有出现抗滑、排水功能结合桩，但桩柱主体均设置为空心，这势必会削弱抗滑能力、同时增加建造成本，未见抗滑、排水、滑带土改良三项功能融合桩。
发明内容
为改变现有技术中边坡加固措施功能单一，投资大的问题，本发明提供一种热力耦合抗滑桩，融合抗滑、排水、土性改良功能；同时该热力耦合抗滑桩实施过程中可减去护壁施工工序、缩短工期。
本发明采取的技术方案为：
热力耦合抗滑桩，包括桩壁、桩心，所述桩壁由多块功能壁装配而成；所述功能壁外侧设置有含水率传感器、温度传感器。功能壁内侧设置有腔室，腔室内敷设有电热片，腔室设有进水孔，进水孔外敷设土工布。
所述多块功能壁中，除位于桩壁底部的功能壁的腔室底端密封做储水腔室外；其余各个功能壁的腔室内设置有水蒸汽溢出管，它们的腔室底部呈开口式兼做排汽通道。
所述含水率传感器、温度传感器均连接控制模块，控制模块连接电热片。
位于桩壁顶部的功能壁上方通过支撑架安装有太阳能电池板，控制模块设置在太阳能电池板背部或者支撑架上，控制模块通过总控开关连接含水率传感器、温度传感器、电热片。
所述功能壁外部设置有隔热线路管。
所述功能壁中部设置安装孔。
所述功能壁设有用于保护含水率传感器、温度传感器的保护钢片。
桩孔为非人工挖孔情况下，位于桩壁底部的功能壁下部为密封的锥形头，以便打入；桩孔为人工挖孔桩情况下，位于桩壁底部的功能壁底端水平密封。
所述桩心为钢筋混凝土、回填土、灌浆体、或者工字钢。
本发明一种热力耦合抗滑桩，实现了抗滑，集排水、精准控水，土性改良功能的融合。同时，该热力耦合抗滑桩的功能壁可替代护壁，从而减去护壁施工工序，极大地提高了滑坡治理的成效，减少投资。
附图说明
图1为本发明的排水功能工作流程图。
图2为本发明土性改良功能工作流程图。
图3为本发明的总体结构示意图。
图4为本发明的功能壁结构示意图。
图5为本发明位于桩壁顶部的功能壁、以及桩壁上部结构结合示意图。
图6为本发明位于桩壁中部的功能壁结构示意图。
图7为本发明位于桩壁底部的功能壁结构示意图（人工挖孔）。
图8为本发明位于桩壁底部的功能壁结构示意图（非人工挖孔）。
图9为实施例3实施示例简图
其中：1-控制模块，2-总控开关，3-太阳能电池板，4-支撑架，5-导线，6-水蒸汽溢出管，7-进水孔，8-土工布，9-保护钢片，10-含水率传感器，11-安装孔，12-温度传感器，13-电热片，14-腔室，15-功能壁，16-功能壁连接缝，17-隔热线路管，18-锥形头，19-排水沟，20-外接电源，21-桩心。
具体实施方式
如图1~图6所示，热力耦合抗滑桩，包括桩壁、桩心21，所述桩壁由多块功能壁装配而成；所述功能壁外侧设置有含水率传感器10、温度传感器12。功能壁内侧设置有腔室14，腔室14内敷设有电热片13，腔室14设有进水孔7，进水孔7外敷设土工布8。
所述多块功能壁中，功能壁为导热材料制作而成，如钢质。除位于桩壁底部的功能壁的腔室底端密封做储水腔室外；其余各个功能壁的腔室内设置有水蒸汽溢出管6，它们的腔室底部呈开口式兼做排汽通道。
保护钢片9用以保护含水率传感器10、温度传感器12。所述含水率传感器10、温度传感器12均连接控制模块1，控制模块1连接电热片13。
桩心21和功能壁组合实现抗滑功能。桩心21可跟根据工程需要设置为钢筋混凝土、回填土、灌浆、工字钢等。
所述功能壁组合断面可方、可圆等，形状可变，桩心21对应形状亦可变。功能壁各分段长度根据其排水影响范围确定，底端的功能壁长度由土性改良影响范围确定。
所述功能壁外部设置有隔热线路管17，便于布线保护电路。
所述功能壁中部设置安装孔11，打入钢筋等使其固定位置。
所述功能壁左、右、上、下段连接方式为插入、或契合、或焊接等。
集排水、控水步骤：
位于桩壁顶部的功能壁上方通过支撑架4安装有太阳能电池板3，控制模块1设置在太阳能电池板3背部或者支撑架4上，控制模块1通过总控开关2连接含水率传感器10、温度传感器12、电热片13。
进水孔7外敷设土工布8的技术特征为实现截水功能设计，汇集岩土体内游离水，可初步有效降低岩土体含水。截得水汇入进水孔7下腔室14，即实现集水。集水也可直接通过虹吸或泵排出。控制模块1预设各段含水率阈值。当含水率传感器10监测得到的所在位置岩土体含水率高于阈值，控制模块1控制对应电热片13工作支电路连通；低于等于阈值，控制模块1控制对应电热片13工作支电路断开。含水率传感器10将坡体含水率实时传递到控制模块1，若高于控制模块1设定的阈值，控制模块1开启对应支路的电热片13工作发热，通过水蒸汽溢出管6排出水分，如此反复，实现集排水、精准控水功能。
滑带岩土体改良功能实施步骤：
待功能壁安装设置完成后，开启滑带土段的功能壁的电热片13工作电路，接入外接电源20，电热片13急聚升温，滑带土段对应的功能壁外侧的温度传感器1监测升温，达滑带岩土改性温度，持续时间后关闭对应电热片13工作电路，实现土体改良功能。滑带岩土改性温度、持续时间通过滑带岩土的取样实验得到。
实施例1：
所述桩壁由安置在桩孔中的依次由上至下，左右相对拼接的功能壁组成。
功能壁分段安装：挖孔至设计距离，功能壁左右相对安装，通过安装孔11打入钢筋至壁外土体固定功能壁。于此反复，完成下接段功能壁的拼接安装。
架设左、右太阳能电池板，并分别安设控制模块1，连接电路，开启总控开关2，功能壁开始通电工作。
接入外接电源20，通过控制模块1，开启滑带段的功能壁工作电路，电热片13升温至滑带土变性温度，保持至滑带土变性，实现土体改良功能。
桩心施工，根据工程需要设置为钢筋混凝土、回填土、灌浆、工字钢等。土性改良也可在桩心施工后实施。
热力耦合抗滑桩施工完毕，实现抗滑功能。
太阳能电池板3为系统提供电能，含水率传感器实时持续监测岩土体含水率，若含水率高于预设阈值，控制模块1将触发对应的电热片13工作支路，电热片13工作发热，功能壁周围岩土及储水腔内水分蒸发，腔室14内水蒸汽上升，通过水蒸汽溢出管6溢出，热力耦合抗滑桩设置在排水沟19内，溢出水蒸汽液化滴落在排水沟19内，最终将坡内水分排出坡体外。持续加热岩土体直至监测岩土体含水率低于阈值，控制模块1触发断开对应电热片工作支路。如此循环，始终使岩土体保持在预设含水率阈值内，实现排水、精准控水功能。
实施例2：
所述桩壁由功能壁于桩孔外拼接成型，位于桩壁底部的功能壁下部为锥形头18，桩壁桩孔外成型整体打入桩孔。
架设左、右太能电池板，并分别安设控制模块1，连接电路，开启总控开关2，功能壁开始通电工作。
接入外接电源20，通过控制模块1开启滑带段的功能壁工作电路，电热片13升温至滑带土变性温度，保持至滑带土变性，实现土体变性功能。
桩心施工，根据工程需要设置为钢筋混凝土、回填土、灌浆、工字钢等。
热力耦合抗滑桩施工完毕，实现抗滑功能。
太阳能电池板3为系统提供电能，含水率传感器实时持续监测岩土体含水率，若含水率高于预设阈值，控制模块1将触发对应的电热片13工作支路，电热片13工作生热，功能壁周围岩土及储水腔内水分蒸发，腔室14内水蒸汽上升，通过水蒸汽溢出管6溢出，热力耦合抗滑桩设置在排水沟19内，溢出水蒸汽液化滴落在排水沟19内，最终将坡内水分排出坡体外。持续加热岩土体直至监测岩土体含水率低于阈值，控制模块1触发断开对应电热片工作支路，如此循环，始终使岩土体保持在预设含水率阈值内，实现排水、精准控水功能。
实施例3：
所述桩心外钢模整体成形，桩心外钢模两侧预设嵌入缝；功能壁除去腔室14以外壁中部的桩心外模连接部分，换设嵌入边，带嵌入边的功能壁依次嵌入桩心外钢模嵌入缝，与桩心外钢模契合成一个整体，打入桩孔，如图9所示。如此，也保证了桩心外钢模的整体性，充分发挥钢管的抗剪性能。
桩心施工，根据工程需要设置为钢筋混凝土、回填土、灌浆、工字钢等。
热力耦合抗滑桩施工完毕，实现抗滑功能。
太阳能电池板3为系统提供电能，含水率传感器实时持续监测岩土体含水率，若含水率高于预设阈值，控制模块1将触发对应的电热片13工作支路，电热片13工作生热，功能壁周围岩土及储水腔内水分蒸发，腔室14内水蒸汽上升，通过水蒸汽溢出管6溢出，热力耦合抗滑桩设置在排水沟19内，溢出水蒸汽液化滴落在排水沟19内，最终将坡内水分排出坡体外。持续加热岩土体直至监测岩土体含水率低于阈值，控制模块1触发断开对应电热片工作支路，如此循环，始终使岩土体保持在预设含水率阈值内，实现排水、精准控水功能。

Claims (10)

1.热力耦合抗滑桩，包括桩壁、桩心（21），其特征在于：所述桩壁由多块功能壁装配而成；所述功能壁外侧设置有含水率传感器（10）、温度传感器（12）；
功能壁内侧设置有腔室（14），腔室（14）内敷设有电热片（13），腔室（14）设有进水孔（7），进水孔（7）外敷设土工布（8）；
所述多块功能壁中，除位于桩壁底部的功能壁的腔室底端密封做储水腔室外；其余各个功能壁的腔室内设置有水蒸汽溢出管（6），它们的腔室底部呈开口式兼做排汽通道；
所述含水率传感器（10）、温度传感器（12）均连接控制模块（1），控制模块（1）连接电热片（13）。
2.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：位于桩壁顶部的功能壁上方通过支撑架（4）安装有太阳能电池板（3），控制模块（1）设置在太阳能电池板（3）背部或者支撑架（4）上，控制模块（1）通过总控开关（2）连接含水率传感器（10）、温度传感器（12）、电热片（13）。
3.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述功能壁外部设置有隔热线路管（17）。
4.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述功能壁中部设置安装孔（11）。
5.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述功能壁设有用于保护含水率传感器（10）、温度传感器（12）的保护钢片（9）。
6.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：
桩孔为非人工挖孔情况下，位于桩壁底部的功能壁下部为锥形头（18）；
桩孔为人工挖孔桩情况下，位于桩壁底部的功能壁底端水平密封。
7.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述桩心为钢筋混凝土、回填土、灌浆体、或者工字钢。
8.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述桩壁由安置在桩孔中的依次由上至下，左右相对拼接的功能壁组成。
9.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述桩壁由功能壁于桩孔外拼接成型，位于桩壁底部的功能壁下部为锥形头（18），桩壁桩孔外成型整体打入桩孔。
10.根据权利要求1所述热力耦合抗滑桩，其特征在于：所述桩心外钢模整体成形，桩心外钢模两侧预设嵌入缝；功能壁除去腔室（14）以外壁中部的桩心外模连接部分，换设嵌入边，带嵌入边的功能壁依次嵌入桩心外钢模嵌入缝，与桩心外钢模契合成一个整体，打入桩孔。
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