CN114703907A - 一种桩柱运行期冻拔病害整治结构及其整治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩柱运行期冻拔病害整治结构及其整治方法，所述整治结构包括隔离层、砂砾压填区和保温隔热板，其中，所述隔离层包裹于所述柱体上，所述砂砾压填区围绕所述桩柱压填，所述砂砾压填区和柱体之间通过所述隔离层隔离，所述砂砾压填区的底部嵌入地表下层，所述砂砾压填区的高度接近最大冻深的深度，所述砂砾压填区的外表面覆盖保温隔热板。本发明的整治结构可起到隔热、弱化土体冻胀特性、减小季节冻土层对桩基的法向冻胀力、减小地下水对桩周冻土层的补给强度，可有效控制寒区桩基冻拔发展。
Description
技术领域
本发明涉及冻拔防控技术领域，特别是涉及一种桩柱运行期冻拔病害整治结构及其整治方法。
背景技术
我国冻土面积约占国土面积75％，在冻土地区蕴藏着丰富的矿产资源，但大部分属于经济欠开发地区，随着社会、经济发展及国情需要，冻土区的铁路、公路、电力等建筑工程活动越来越多。桩基因其对冻土区地温场扰动小、可有效减轻基础受季节性冻胀与融沉变形的影响，在我国冻土区工程建设中广泛被应用，尤其在道路工程等级提高、以桥代路不断发展的背景下，桩基将越来越得以广泛采用。
在季节冻土层反复的冻融作用下，浅埋桩基的长期稳定性面临着巨大威胁。此过程中冻拔是影响桩基稳定的重要问题，从正冻土与桩基的相互作用来看，桩周土在冻结过程中发生体积膨胀并对桩基产生冻胀力，根据冻胀力的作用方向及其与基础表面的相互关系，冻胀力可分为水平冻胀力、法向冻胀力和切向冻胀力。平行作用于桩基侧表面，依靠桩土间冻结强度，使桩基随土体冻胀变形而产生向上位移的拔起力为切向冻胀力。在桩基冻拔发展过程方面，冬季来临的冻结初期，桩周土与桩基冻结在一起，同时产生冻胀，在切向冻胀力的作用下，桩基被拔升起；在春季融化时，融土对桩基水平作用力明显减小，浅层融土开始回落，深层土对桩基的摩阻力作用，致使桩基未能随土体融化而完全回落，最终融化期的桩基残留了一定的竖向位移。这样的过程循环交替进行，冻拔量逐年积累，导致桩基被拔失稳。
从冻拔防控措施应用情况来看，较为常见并得到工程验证的冻拔防控措施包括涂刷隔离剂、桩外套管、增加桩长、扩大式基础及换填等。以上措施均需在桩基工程设计与施工阶段实施，而针对桩基运行期的冻拔病害整治措施鲜有报道。考虑到桩基运行期冻拔病害整治的迫切需要，以及确保冻拔病害桩基运行安全、服役寿命，有必要提出结构简单、施工方便、便于推广的桩基运行期冻拔病害整治措施。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中桩基运行期冻拔病害防控措施存在的技术问题，而提供一种桩柱运行期冻拔病害整治结构。
本发明的另一方面，是提供一种桩柱运行期冻拔病害整治方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种桩柱运行期冻拔病害整治结构，包括隔离层、砂砾压填区和保温隔热板，所述隔离层包裹于所述柱体上，所述砂砾压填区围绕所述桩柱压填，所述砂砾压填区和柱体之间通过所述隔离层隔离，所述砂砾压填区的底部嵌入地表下层，所述砂砾压填区的外表面覆盖保温隔热板。
在上述技术方案中，所述砂砾压填区呈空心圆台结构，空心用于容纳对应的部分桩基和部分柱体。
在上述技术方案中，所述砂砾压填区的高度大于等于最大季节冻深。
在上述技术方案中，空心圆台结构的上底面的半径比柱体的半径大。
在上述技术方案中，空心圆台结构的侧面坡度为1/2-1/1。
在上述技术方案中，所述保温隔热板的材质为EPS。
在上述技术方案中，所述隔离层由内到外依次为纱布层、润滑剂层和塑料布层，所述纱布层包裹于所述柱体外。
在上述技术方案中，所述润滑剂层的材质为渣油。
本发明的另一方面，一种桩柱运行期冻拔病害整治方法，包括以下步骤：
在柱体的底部包裹隔离层，在冻拔病害的桩基的周围挖除泥炭土，构筑砂砾压填区，所述砂砾压填区的底部嵌入地表下层，所述砂砾压填区的高度大于等于最大季节冻深，然后在砂砾压填区的表面铺设保温隔热板。
在上述技术方案中，包裹隔离层时，先在柱体外包裹纱布层，然后在所述纱布层外侧涂抹润滑剂，再在纱布层外包裹塑料布层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明从多个角度缓解桩基冻拔病害问题，本发明的整治结构可起到隔热、弱化土体冻胀特性、减小季节冻土层对桩基的法向冻胀力、减小地下水对桩周冻土层的补给强度，可有效控制寒区桩基冻拔发展。
2.本发明的整治方法经济环保、施工方便，本发明整治结构简单、便于市场化推广和应用。
3.本发明的整治结构采用主要材料包括EPS保温板、砂砾填料、以及渣油、纱布、塑料布组成的隔离层，均属土工及防冻胀的常见材料，价格低廉且用量较小，服役寿命较长；整治结构的构筑所用设备与工艺，均属土石方工程范畴，结构简单、施工方便、便于推广。
附图说明
图1所示为桩柱运行期冻拔病害整治结构的结构示意图。
图2是图1中A-A面的剖面图。
图中：1-桩基，2-砂砾压填区，3-保温隔热板，4-柱体，5-隔离层，6-季节冻土层。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种桩柱运行期冻拔病害整治结构，其中：
所述桩柱包括埋设在天然地表下方的桩基1和固定在桩基1上的柱体4，所述桩基1的顶部高出天然地表。
所述冻拔病害整治结构包括隔离层5、砂砾压填区2和保温隔热板3，其中，该结构可起到减小冻深，及控制桩周冻结层竖向分布作用，致使切向冻胀力主要由砂砾压填区2与柱体4之间的摩阻力(或冻结强度)提供，所述隔离层5包裹于所述柱体4上，所述砂砾压填区2围绕所述桩柱压填，所述砂砾压填区2的底部围绕桩基1的上部压填，所述砂砾压填区2的顶部围绕所述柱体4的底部压填，砂砾压填区2呈空心圆台结构，圆台上底面半径比柱体4大1m，以便于分层填压过程中施工机械作业；高度在1-2m之间(依季节最大冻深而调整)；为了确保圆台边坡稳定，侧面坡度在1/2-1/1之间(根据地表水文情况进行调整)。空心结构用于容纳对应的部分桩基1和部分柱体4，空心的形状尺寸与对应桩柱的形状尺寸相同。所述砂砾压填区2和柱体4之间通过所述隔离层5隔离，所述砂砾压填区2的底部嵌入地表下层，所述砂砾压填区2的高度大于等于或接近季节最大冻深，所述砂砾压填区2的外表面覆盖保温隔热板3，起到保温作用。
实施例2
本实施例对实施例1中的保温和隔离结构进行进一步的说明。
所述保温隔热板3的材质为EPS。所述隔离层5由内到外依次为纱布层、润滑剂层和塑料布层，所述纱布层包裹于所述柱体4外，在所述纱布层外侧涂抹润滑剂后，再在纱布层外包裹塑料布层，构成“一油两布”隔离层。在润滑剂的作用下，有效削弱土体冻胀对桩(柱)产生的冻结强度与切向冻胀力。其中通过纱布的吸持作用，提高润滑剂储存空间，包裹塑料布可以较好的抑制润滑剂消散。作为优选的，所述润滑剂层的材质为渣油，润滑效果好，且适合相对应的工况。
实施例3
一种桩基运行期冻拔病害整治方法，在柱体4的底部包裹隔离层5，所述隔离层5由内到外依次为纱布层、润滑剂层和塑料布层，在冻拔病害的桩基1的周围挖除泥炭土，构筑砂砾压填区2，改善桩周季冻层冻胀性，减小桩周土冻胀率；同时在砂砾压填区2表面设置保温隔热板3，阻止冬季砂砾压填区2热量流失，进而减小桩周季节冻土层6厚度，二者综合作用可将桩周最大冻深控制在砂砾压填区2；除此之外，砂砾压填区2明显高出地表且周围无约束，可有效减小季节冻土层6对桩基的法向冻胀力；改变冻结层与地下水的位置关系，加之砂砾压填区2的填料以粗颗粒为主，削弱桩周季冻层的持水作用与毛细作用，进而减小地下水对桩周冻土层的补给强度，抑制土体冻胀的发展。隔离层5可起到削弱土体冻胀对桩(柱)产生的冻结强度与切向冻胀力。本发明从以上两个方面，控制寒区桩基累计冻拔量发展，整治、补救运行期桩基冻拔病害。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，包括隔离层、砂砾压填区和保温隔热板，所述隔离层包裹于柱体上，所述砂砾压填区围绕桩柱压填，所述砂砾压填区和柱体之间通过所述隔离层隔离，所述砂砾压填区的底部嵌入地表下层，所述砂砾压填区的外表面覆盖保温隔热板。
2.如权利要求1所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，所述砂砾压填区呈空心圆台结构，空心用于容纳对应的部分桩基和部分柱体。
3.如权利要求1所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，所述砂砾压填区的高度大于等于最大季节冻深。
4.如权利要求1所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，空心圆台结构的上底面的半径比柱体的半径大。
5.如权利要求1所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，空心圆台结构的侧面坡度为1/2-1/1。
6.如权利要求1所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，所述保温隔热板的材质为EPS。
7.如权利要求1所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，所述隔离层由内到外依次为纱布层、润滑剂层和塑料布层，所述纱布层包裹于所述柱体外。
8.如权利要求7所述的桩柱运行期冻拔病害整治结构，其特征在于，所述润滑剂层的材质为渣油。
9.一种桩柱运行期冻拔病害整治方法，其特征在于，包括以下步骤：
在柱体的底部包裹隔离层，在冻拔病害的桩基的周围挖除泥炭土，构筑砂砾压填区，所述砂砾压填区的底部嵌入地表下层，所述砂砾压填区的高度大于等于最大季节冻深，然后在砂砾压填区的表面铺设保温隔热板。
10.如权利要求9所述的桩柱运行期冻拔病害整治方法，其特征在于，包裹隔离层时，先在柱体外包裹纱布层，然后在所述纱布层外侧涂抹润滑剂，再在纱布层外包裹塑料布层。
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