CN115059061A - 冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法 - Google Patents

冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及寒区桩基工程领域，特别涉及冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法，桩基在结构上形成分区控温结构，实现桩心区域和桩侧区域的独立控温结构，并通过设计方法提前确定控温温度和控温时间，在多年冻土区桩基成桩过程中进行分区分阶段控温，能够同时满足桩基混凝土在强度形成阶段的养护正温需求和桩基承载力形成阶段桩周冻土的回冻负温需求，降低桩基养护温度对桩侧冻土的影响，加快桩基混凝土强度的形成，实现冻土区域混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基快速成型，缩短了工期，减少工程投资。

Description

冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法
技术领域
本发明涉及寒区桩基工程领域，特别涉及冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法。
背景技术
青藏高原多年冻土区气候恶劣，平均海拔4500m以上，冰冻期一年约8个月，年平均气温-2℃~-6℃，在青藏高原多年冻土地区进行现浇混凝土的施工意味着混凝土的拌合、运输、浇筑只能在较低的温度下进行，而对于混凝土来说，其强度和养护的温度有着直接的联系，过低的养护温度会导致混凝土的强度上升缓慢，甚至达不到设计强度，研究表明，在多年冻土地区，较高的早期养护温度有利于增加混凝土的早期强度，所以，目前常采用棚罩法、蒸汽套法、内部通气法、电加热养护法等，以通过提高早期养护温度来增加混凝土的早期强度，但是，由于桩基属于隐蔽工程，很多加热养护方法无法实现，尤其是寒区桩基工程，桩基与桩周冻土耦合作用，单一加热方式会对冻土产生严重扰动，影响桩周冻土的回冻。
对于多年冻土地区的混凝土灌注桩，现阶段实际工程中桩周回冻一般采用自然回冻法，桩基周围的负温环境即是桩基混凝土的养护温度，桩基混凝土水化反应过程释放出的大量水化热，会对桩周冻土产生较大的热扰动，造成桩周冻土融化，引发扩孔、积水等问题，影响桩周冻土回冻时间，而多年冻土地区，桩基的承载力大部分来自于桩周冻土的冻结力，桩周冻土的回冻时间对桩基承载力的形成及后续施工时间都有重要影响，若控制桩基水化过程温度，使其在负温下反应，虽然可以保障桩周冻土稳定，但是过低的温度又对混凝土强度形成和养生不利，影响桩身强度，因此，导致出现了桩基成桩过程中养护正温需求与冻土负温环境的矛盾、桩基承载力形成对桩周负温需求与冻土受热融化的矛盾。
现阶段控制多年冻土地区灌注桩桩基强度的手段主要有：提高混凝土入模温度、采用高性能抗冻混凝土、采用低温早强高性能复合外加剂等，在桩周冻土回冻过程中主要采用自然冷却、延长工期或插入热棒的方式实现冻土回冻。但是，过高的入模温度会影响冻土回冻时间，延缓桩基承载力的形成，延长施工工期；高性能抗冻混凝土的成本较高，增加了施工总成本；早强剂的使用会影响桩基的耐久性，同时，由于热棒的启动温差过大，不能为桩基养护提供持续准确的控温温度且成本极高，所以，导致现有冻土回冻方案与确保桩基强度的措施相独立，未能考虑桩基与冻土的耦合作用，导致多年冻土区混凝土灌注桩强度形成困难、桩周冻土回冻困难。
因此，目前亟需要一种技术方案，也解决现有寒区灌注桩桩基养护阶段的正温环境需求与桩周冻土负温环境之间的矛盾，导致桩基强度形成困难、桩周冻土回冻困难的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有寒区灌注桩桩基养护阶段的正温环境需求与桩周冻土负温环境之间的矛盾，导致桩基强度形成困难、桩周冻土回冻困难的技术问题，提供了冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
冻土区域分区控温桩基，包括第一控温体：沿桩基中心线设置，并至少从桩基顶面延伸至桩基底面；第二控温体：沿桩基外壁环绕设置，并至少从桩基的地面分界面延伸至桩基底面；控温系统：用于调整所述第一控温体和所述第二控温体温度，所述第一控温体至少具有升温功能，所述第二控温体具有升温和降温功能，形成分区控温结构；温度监测系统：包括若干成列埋设的测温传感器，所述温度监测系统与所述控温系统联动控制。
本发明的冻土区域分区控温桩基，第一控温体具有升温功能，第二控温体具有降温功能且靠近冻土设置，所述第一控温体和所述第二控温体均设于桩基内；第一控温体沿桩基中心线设置，用于实现对桩心区域的持续正温养护，第二控温体沿桩基外壁内侧设置，用于实现对桩侧区域的持续控温，第一控温体和第二控温体在桩基内进行预设，能够对桩侧区域进行主动冷却，降低桩基养护温度对桩侧冻土的影响；第一控温体和第二控温体组合，形成养护过程中的持续、分区控温结构，结合温度监测系统的实时温度监测，使桩基在成桩过程中通过持续的分区控温，既保证桩基快速达到设计强度，又能够减少混凝土养护正温对桩侧冻土的影响，有利于实现桩基混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基快速成型，缩短施工周期，减少工程投资。
作为本发明的优选方案，所述第一控温体包括管件和/或电加热结构，所述第二控温体包括管件，所述控温系统包括工质供应装置和电控系统，所述工质供应装置连接制热制冷装置。第一控温体可根据施工条件选择管件或电加热结构，电加热结构的第一控温体在桩基高度方向上温度差异较小，能够实现桩基高度方向控温的一致性，确保桩基在不同深度上成桩强度基本一致，提高成桩质量，延长桩基使用寿命；管件的第一控温体和第二控温体，通过导入设定温度的工质，具有升温和降温功能，适应于冻土区域施工条件；制冷制热装置用于对工质进行制冷或制热，制冷或制热后的工质在管件中流动，通过控制工质流动速度、温度和时间，采用热交换方式实现控温；当第一控温体采用管件时，第一控温体和第二控温体均连接至工质供应装置，工质供应装置和制热制冷装置均连接至电控系统；当第一控温体采用电加热结构时，第一控温体连接至电控系统。
作为本发明的优选方案，所述第一控温体包括主管和至少一根支管，所述主管沿桩基中心线延伸至桩底，所述支管底部与所述主管连通，所述支管顶部位于地面以上的桩基上；所述第二控温体螺旋盘绕于桩基钢筋笼。管件的第一控温体的入口侧位于主管顶部，即桩基顶部中心，出口侧根据实际情况设置在桩基顶部或桩基侧壁，且位于桩基地面分界面以上；第二控温体入口侧和出口侧均位于桩基地面分界面以上，根据实际情况也可设置在桩基顶部；第一控温体和第二控温体分别形成循环通道，工质在入口侧进行控温，进入桩基后通过管件进行热交换，由于桩基为圆柱结构，第二控温体位于桩基外侧，涉及表面积较大，将第二控温体螺旋盘绕设置可达到均匀控温、施工方便、工质回流顺畅的目的。
作为本发明的优选方案，所述支管沿所述主管周向螺旋盘绕设置。螺旋设置的支管结构覆盖桩基内区域面较宽，有利于增大散热面积，提高热量的利用率，提高控温效果。
作为本发明的优选方案，所述支管为多根时，所有所述支管环绕所述主管排列，所述支管为直管或螺旋型管道。通过多支管结构进一步提高第一控温体的散热面积。
冻土区域分区控温群桩系统，包括如上所述的冻土区域分区控温桩基，至少两根桩基排列组合形成群桩结构，所述群桩结构作为一个控温单元，所述控温单元外围冻土内设置若干第三控温体，若干所述第三控温体环绕所述控温单元设置，形成至少一层外控温壁，所述第三控温体具有降温功能。
本发明的冻土区域分区控温群桩系统，多桩基排列组合，围合形成具有一定控温区域的群桩结构，通过将多桩基组合的群桩结构作为控温单元控温，成桩过程通过第三控温体形成外控温壁对控温单元外围冻土提供持续低温，为群桩结构提供隔离于低温冻土的养护区域，减少单桩基养护正温以及多桩基养护正温的叠加对外控温壁外侧冻土的扰动，实现桩基的桩心区域养护正温、桩侧区域动态控温、外控温壁阻隔下的群桩结构快速成型，缩短施工周期，保证桩基强度的快速成型。
作为本发明的优选方案，所述控温单元的中心区域和/或相邻桩基之间设置若干所述第三控温体，形成内控温壁，所述外控温壁和所述内控温壁之间形成桩基养护区域。内控温壁和外控温壁的组合，对桩基养护正温进行区域限定，避免相邻桩基养护正温的叠加造成冻土回冻困难，实现了桩基混凝土养护和冻土耦合作用下的群桩结构桩基强度的快速成型，缩短施工周期，减少工程投资。
作为本发明的优选方案，所述第一控温体、第二控温体和第三控温体可同步控温。第一控温体、第二控温体和第三控温体联动设置、同步控温，以在成桩过程中提供持续、稳定的分区养护区域，为桩基强度的形成提供适宜的环境温度，且减少桩基养护对冻土的扰动。
冻土区域分区控温桩基的设计方法，包括如下步骤：步骤1：结构设计：根据桩基应用工程需求及施工条件，确定桩基结构参数；步骤2：成桩工艺设计：根据冻土区域相关地勘资料，结合桩基混凝土材料配比，确定包括控温温度和控温时间的成桩工艺参数；步骤3：结合步骤1确定在桩基浇筑前的钢筋笼结构设置方案，结合步骤2确定在桩基浇筑后的分区分阶段控温养护方案，组合形成桩基成桩方案。
本发明的冻土区域分区控温桩基的设计方法，将桩基结构参数与成桩工艺参数相结合，桩基成桩过程通过结构特点进行分区控温，控温参数与冻土环境相适应，使桩基成桩方案与实际施工环境相适应，缩短桩基成桩时间，并减少对冻土环境的影响，充分考虑了冻土环境与桩基养护温度的耦合作用，既保证了成桩质量又减少了对冻土的扰动。
作为本发明的优选方案，所述步骤1包括：
步骤1.1：根据桩基应用工程结构设计需求，确定桩基直径和桩基高度；
步骤1.2：根据施工条件，确定第一控温体结构参数：若第一控温体为电加热结构，设置电加热结构配套电控系统；若第一控温体为管件，设置主管、支管和配套工质供应装置；主管内径为桩基直径的20‰-70‰；若支管为一根，支管的直径与主管直径相等；若支管为多根，所有支管的直径之和与主管直径相等，10cm≤支管外壁与主管外壁间隔距离≤1/2桩基直径；主管竖直安装，用于将工质沿桩基高度方向从桩基顶部输送至桩基底部，再经过支管将工质沿桩基径向方向由下至上分散，使第一控温体以桩基中轴线为中心，形成桩心控温区域；
步骤1.3：根据施工条件，确定第二控温体结构参数：若第二控温体采用非金属管件，设置管件内径为桩基直径的20‰-70‰；若第二控温体采用金属管件，设置管件内径≥14mm且小于桩基直径的25‰；第二控温体通过热交换方式控温，金属管件相对于非金属管件热交换效率更高，所需工质流量更少，能够在减少管件内径的情况下完成相同的控温效果；
步骤1.4：根据桩基结构，确定测温传感器的设置位置：至少一列的所述测温传感器与所述第一控温体贴靠设置，至少一列的所述测温传感器与桩基外壁贴靠设置，至少一列的所述测温传感器设置在桩基外侧冻土内，与桩基间隔设置，每一列的所述测温传感器数量为至少两个。各测温传感器互为备用，对桩基中心、桩基侧壁及桩侧冻土进行多点位、不同深度的温度监测，为温控系统提供准确的控温依据。
作为本发明的优选方案，步骤2具体包括：步骤2.1：根据桩基应用工程设计资料及冻土区域相关地勘资料，配合桩基混凝土材料参数，准备桩基养护室内试验；步骤2.2：确定试验养护温度θ，θ的取值范围为20-50℃；步骤2.3：进行桩基养护室内试验，获取桩基混凝土试块水化升温然后降温至养护温度θ的时间t1；获取桩基混凝土试块在养护温度θ下达到设计强度的时间△t；步骤2.4：根据获取的数据绘制等效龄期曲线图。桩基设计阶段通过室内试验，准确获取桩基成桩过程的工艺控制参数，获取包括阶段划分、各阶段控温温度、各阶段控温时间的工艺控制参数，使桩基成桩过程中，能够同时满足桩基混凝土在强度形成阶段的养护正温需求和桩基承载力形成阶段的桩周冻土的回冻负温需求，结合桩基结构，实现对多年冻土地区桩基混凝土的分阶段、分区控温，保证多年冻土地区桩基快速成桩，缩短了工期，节约工程投资，同时，在室内试验中引入等效龄期的计算过程，使获取的数据参数与实际施工过程更匹配，达到最优的成桩效果和最短的成桩时间。
作为本发明的优选方案，等效龄期的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
式中：
te为等效龄期，单位为h；
Ea 为混凝土活化能，单位为kJ/mol；
R为气体常数，取值为8.134J/(mol·K)；
θr为混凝土参考温度，单位为℃，取值为标准养护条件的20℃；
θ为龄期为t时的养护温度，单位为℃；
△t为混凝土养护时间，单位为h。
冻土区域分区控温桩基的施工方法，包括如下步骤：S1：钻孔：根据桩基设计尺寸钻桩基孔；S2：钢筋笼绑扎：绑扎桩基钢筋笼，在桩基钢筋笼两端面沿直径方向焊接连接钢筋，沿桩长方向焊接竖向钢筋连接两连接钢筋，在竖向钢筋上绑扎第一控温体，在钢筋笼外壁环绕绑扎管件形成第二控温体；S3：测温传感器安装：在竖向钢筋、钢筋笼外壁设置通过信号线缆连接的测温传感器，在桩基外围冻土内钻测温孔设置通过信号线缆连接的测温传感器，将所有信号线缆连接温度监测系统；S4：钢筋笼入坑；S5：控温系统安装：将第一控温体和第二控温体连接至相应的控温系统；S6：桩基灌注；S7：分阶段分区控温养护：根据成桩工艺参数，在混凝土养护阶段，进行第一控温体持续加热、第二控温体动态控温的分区控温；在养护阶段结束后，进行第二控温体持续负温的主动冷却控温；S8：桩基成型：当桩基外壁测温传感器或测温孔内测温传感器监测温度与年平均地温相同时，桩基成型完成。
本发明的冻土区域分区控温桩基的施工方法，充分利用桩基结构，在冻土区灌注桩成桩过程中进行分区、分阶段控温，既保证桩基快速达到设计强度，又能够减少混凝土养护正温对冻土影响，有利于实现桩基混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基快速成型，减少冻土区域桩基成桩时间，缩短工期节约工程投资。
作为本发明的优选方案，S7具体包括如下步骤：S7.1：分区养护：桩基灌注完成后，当桩心区域温度降至养护温度θ或在桩基灌注完成后时间达到控温时间t1时，第一控温体提供持续加热养护；第二控温体提供持续动态控温，维持桩基侧壁温度为5℃；S7.2：自然降温：当分区养护时间达到控温时间△t后，第一控温体和第二控温体均停止工作，进入自然降温阶段；S7.3：冻土回冻：当桩基侧壁与桩心区域温度差小于0.5℃，进入缓慢降温阶段，第二控温体导入负温工质进行主动冷却，负温工质的温度根据前期地勘获取的该桩位的多年冻土年平均地温进行确定。
作为本发明的优选方案，若所述第一控温体采用管件，在S7.1前进行：S7.0：工质预热：桩基灌注完成24小时后开始预热工质，工质预热温度养护温度θ，且不超过养护温度1.05θ。
作为本发明的优选方案，S8之后通过向管件中持续导入加压空气回收工质或导入胶凝材料置换工质。
作为本发明的优选方案，当至少两根桩基排列组合形成群桩结构时，S7养护过程中，通过在群桩结构外围冻土内设置若干第三控温体形成外控温壁，所述外控温壁提供持续负温，所述外控温壁控温温度根据前期地勘获取的该桩位的多年冻土年平均地温进行确定。以通过外控温壁在冻土内限定桩基养护区域，将桩基养护正温阻隔在外控温壁内，减少对冻土的扰动。
作为本发明的优选方案，还包括在群桩结构中心区域和/或相邻桩基之间设置若干所述第三控温体，形成内控温壁，所述内控温壁控温温度为负温下多年冻土年平均地温的1.5-3倍。内控温壁和外控温壁组合，将桩基养护正温限定在内控温壁和外控温壁之间，在确保桩基养护正温的情况下，减少对外控温壁外侧和内控温壁内侧的冻土扰动，有利于桩基强度的顺利形成。
作为本发明的优选方案，还包括贴合内控温壁、贴合外控温壁、在外控温壁以外2-3m分别设置通过信号线缆连接的测温传感器。
作为本发明的优选方案，在混凝土养护阶段，通过第一控温体提供持续的桩心养护正温，通过第二控温体提供持续的桩侧动态控温，通过第三控温体提供冻土持续降温，形成分区控温；在养护阶段结束后，通过第二控温体和第三控温体进行冻土的主动冷却。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的冻土区域分区控温桩基，第一控温体和第二控温体组合，形成分区控温结构，在成桩过程中通过分区控温，对桩心区域提供养护正温，对桩侧区域提供主动冷却，既保证桩基快速达到设计强度，又能够减少混凝土养护正温对冻土影响，有利于实现桩基混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基快速成型，缩短施工周期，减少工程投资。
2、本发明的冻土区域分区控温群桩系统，通过将多桩基组合的群桩结构作为控温单元控温，成桩过程通过第三控温体形成外控温壁对桩周外围冻土提供持续低温，为群桩结构提供隔离于低温冻土的养护区域，减少单桩基养护正温以及多桩基养护正温的叠加对外控温壁外侧冻土的扰动，实现桩基的桩心区域养护正温、桩侧区域动态控温、外控温壁阻隔下的群桩结构快速成型，缩短施工周期，保证桩基强度。
3、本发明的冻土区域分区控温桩基的设计方法，将桩基结构参数与成桩工艺参数相结合，桩基成桩过程通过结构特点进行分区控温，控温参数与冻土环境相适应，使桩基成桩方案与实际施工环境相适应，缩短桩基成桩时间，并减少对冻土环境的影响，充分考虑了冻土环境与桩基养护温度的耦合作用，既保证了成桩质量又避免了对冻土扰动。
4、本发明的冻土区域分区控温桩基的施工方法，充分利用桩基结构，在冻土区灌注桩成桩过程中进行分区、分阶段控温，既保证桩基快速达到设计强度，又能够减少混凝土养护正温对冻土影响，有利于实现桩基混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基快速成型，减少冻土区域桩基成桩时间，缩短工期节约工程投资。
附图说明
图1是实施例1的冻土区域分区控温桩基结构示意图；
图2是实施例2的冻土区域分区控温桩基结构示意图；
图3是本发明的冻土区域分区控温桩基测温传感器的布置结构示意图；
图4是实施例中群桩系统的结构示意图一；
图5是实施例中群桩系统的结构示意图二；
图6是实施例中群桩系统的结构示意图三；
图7是实施例中群桩系统的结构示意图四；
图8是本发明的冻土区域分区控温桩基的设计方法的流程示意图；
图9是本发明的冻土区域分区控温桩基的施工方法的流程示意图；
图10是本发明的冻土区域分区控温桩基的成桩工艺原理示意图；
图11是常规冻土区域桩基混凝土水化热温度与时间对应的曲线图；
图12是本发明分区控温桩基混凝土水化热温度与时间对应的曲线图；
图标：
1-第一控温体，11-主管，12-支管，2-第二控温体，3-桩基，4-控温系统，41-工质供应装置，42-制热制冷装置，43-电控系统，5-温度监测系统，51-信号线缆，52-测温传感器，6-第三控温体，7-外控温壁，8-内控温壁。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-图3所示，冻土区域分区控温桩基，包括第一控温体1、第二控温体2和控温系统4，第一控温体1为电加热结构，连接电控系统，第二控温体2为管件，连接工质供应装置41，工质供应装置41连接热制冷装置42，制冷制热装置42连接电控系统43。
本实施例的冻土区域分区控温桩基，第一控温体1沿桩基3中心线设置，并从桩基3顶面延伸至桩基3底面；第二控温体2沿桩基3外壁环绕设置，并从桩基3顶面延伸至桩基3底面，形成包括第一控温体1控温范围对应的桩心区域、第二控温体2控温范围对应的桩侧区域的分区控温结构。
本实施例的冻土区域分区控温桩基，在成桩过程中通过分区控温，通过第一控温体1对桩心区域提供养护正温，使桩基3混凝土在适宜的养护温度下快速达到设计强度，同时，通过在第二控温体3管件内导入加热或制冷的工质，使流动中的工质进行热交换，实现对桩侧区域提供主动冷却、动态控温，维持桩侧区域冻土稳定性，减少混凝土养护正温对冻土影响，实现桩基3混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基3快速成型，减少冻土区域桩基3成桩时间，同时，电加热结构的第一控温体1在桩基3高度方向上温度差异较小，能够实现桩基3高度方向控温的一致性，确保桩基3在不同深度上成桩强度基本一致，延长桩基3使用寿命。
优选的，工质为水或乙二醇混凝溶液。
优选的，为了实现成桩过程控温温度的精确控制，并与冻土环境温度相适应，本实施例的冻土区域分区控温桩基还包括若干成列埋设的测温传感器52，所有所述测温传感器52通过信号线缆51连接温度监测系统5，所述温度监测系统5与所述控温系统4联动控制。
具体的，温度监测系统5用于通过测温传感器52采集桩心区域、桩侧区域及临近冻土区域温度变化情况，与控温系统4联动，能够实现桩基3成桩过程温度的实时监测、动态控制，多列测温传感器52的设置互为备用，为成桩过程温度控制提供准确的控温依据。
优选的，如图3所示，每一列的所述信号线缆51长度与桩基3高度一致并等分为至少两段测温段，所述测温传感器52设置在所述测温段的中部。
具体的，本实施例每一列设置三个测温传感器52，高度方向上的三个测温传感器52互为备用，为控温系统4提供实时控温依据。
实施例2
如图1-图3所示，本实施例的冻土区域分区控温桩基，与实施例1的区别在于：第一控温体1与第二控温体2均采用管件，电控系统43用于为制冷制热装置42以及工质供应装置41提供电力支持，第一控温体1包括主管11和支管12，主管11沿桩基3中心线从桩基3顶部延伸至桩底，用于将工质沿桩基3高度方向从桩基3顶部输送至桩基3底部，支管12底部与主管11连通，顶部位于桩基3顶部，用于将主管11输送的工质沿桩基3径向方向分散，形成桩心控温区域；第二控温体2螺旋盘绕于桩基3钢筋笼，入口侧和出口侧均位于桩基3顶部，形成桩侧控温区域。
优选的，支管12为一根时，如图2所示，支管12沿主管11周向螺旋盘绕设置，增加在桩基3内的控温覆盖面。
优选的，支管12为多根时，所有支管12环绕所述主管11排列，支管12根据施工条件选择设置为直管或螺旋型管道。
优选的，管件采用金属管件或非金属管件，在桩基3混凝土浇筑前进行预埋，在桩基混凝土浇筑后限位于桩基3内，受桩基3混凝土的包覆防护。
具体的，本实施例中优选第一控温体1和第二控温体2均为非金属管件，采用内径32mm、40mm、50mm或63mm的PE-RT管，若采用金属管件，优选采用内径14mm的铝管。
实施例3
如图4-图7所示，冻土区域分区控温群桩系统，包括若干如上所述的冻土区域分区控温桩基，至少两根桩基3排列组合形成群桩结构，所述群桩结构作为一个控温单元，所述控温单元外围冻土内设置若干第三控温体6，所述第三控温体6具有降温功能，若干所述第三控温体6环绕所述控温单元设置，形成至少一层外控温壁7。
如图4-图7所示，本实施例的冻土区域分区控温群桩系统，采用2-5根桩基3作为一个控温单元，组成每一控温单元的桩基3依次成桩或同时成桩，各群桩结构的第一控温体1、第二控温体2和第三控温体6联动设置、同步控温，桩基3数量及排布结构可根据实际情况进行调整。
优选的，群桩系统的各桩基3依次成桩时，通过第三控温体6形成外控温壁7，在桩基3养护过程中对冻土提供持续的降温，与第一控温体1和第二控温体2配合，减少桩基3养护正温对冻土的影响，保证桩基3强度的形成，且实现养护温度结束后的桩基3强度快速成型，减少对其后成型桩基3的养护环境影响。
优选的，群桩系统的各桩基3同时成桩时，外控温壁7对桩基3周围冻土提供持续低温，将群桩结构正温养护的温度限制在外控温壁7内，避免造成冻土区域的大面积融化，解决了群桩施工后由于各桩基热量叠加造成的冻土自然回冻困难，影响桩基3强度形成的难题，缩短群桩的整体成桩工期。
优选的，第三控温体6为U型管件或具有循环通路的长条形结构件，通过钻孔安装，且管件的入口和出口均位于地面，以方便采用导入工质的方式提供持续负温。
实施例4
如图4-图7所示，本实施例的冻土区域分区控温群桩系统，结构与实施例3相同，区别在于：所述控温单元的中心区域和/或相邻桩基3之间设置若干所述第三控温体6，形成内控温壁8，所述外控温壁7和所述内控温壁8之间形成桩基3养护区域。
本实施例的冻土区域分区控温群桩系统，在控温单元的中心区域和相邻桩基3之间均设置第三控温体6，形成内控温壁8，桩基3成型中，第一控温体1、第二控温体2、内控温壁8和外控温壁7持续同步控温，以提供持续、稳定的分区养护区域，为桩基3强度的形成提供适宜的环境温度，且进一步减少桩基3养护对冻土的扰动，实现桩基3强度达到后的冻土快速回冻。
实施例5
如图8所示，冻土区域分区控温桩基的设计方法，包括如下步骤：步骤1：结构设计：根据桩基3应用工程需求及施工条件，确定包括桩基3、第一控温体1、第二控温体2和测温传感器52的结构参数；步骤2：成桩工艺设计：根据冻土区域相关地勘资料，结合桩基3材料配比，确定包括控温温度和控温时间的成桩工艺参数；步骤3：成桩方案设计：结合步骤1确定在桩基3浇筑前的桩基钢筋笼、第一控温体1、第二控温体2和测温传感器52的设置方案，结合步骤2确定在桩基3浇筑后的桩基3分区分阶段控温养护方案，组合形成桩基3成桩方案，该成桩方案的成桩工艺原理如图10所示。
具体的，步骤1包括：
步骤1.1：根据桩基3应用工程结构设计需求，确定桩基3直径和桩基3高度。
具体的，桩基3直径优选为1.2m-1.5m，桩基3高度优选为20-40m。
步骤1.2：根据施工条件，确定第一控温体1结构参数，具体包括第一控温体1的类型和结构参数：若第一控温体1为电加热结构，设置电加热结构配套电控系统43；若第一控温体1为管件，设置主管11、支管12和配套工质供应装置41。
步骤1.3：根据施工条件，确定第二控温体2结构参数，具体包括第二控温体2的材质和结构参数。
步骤1.4：根据桩基结构，具体如图3所示进行测温传感器52的设置，其中，一列的测温传感器52与第一控温体1贴靠设置，一列的测温传感器52与桩基3外壁贴靠设置，一列的测温传感器52保持与桩基3外壁间距等于1倍桩半径设置，每一列的测温传感器52数量为三个。使多个测温传感器52形成多点位、不同深度的温度监测，能够根据实际情况，选择不同区域的监测温度作为控温依据，使控温效果更好，同时，多点位、不同深度的测温传感器52互为备用，为控温系统4提供准确的控温依据。
具体的，步骤2包括：步骤2.1：根据桩基应用工程设计资料及冻土区域相关地勘资料，配合桩基3混凝土材料参数，准备桩基3养护室内试验；步骤2.2：确定试验养护温度θ，θ的取值范围为20-50℃；步骤2.3：进行桩基3养护室内试验，获取桩基3混凝土试块水化升温然后降温至养护温度θ的时间t1；获取桩基混凝土试块在养护温度θ下达到设计强度的时间△t；步骤2.4：根据获取的数据绘制等效龄期曲线图。
具体的，等效龄期的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
式中：
te为等效龄期，单位为h；
Ea 为混凝土活化能，单位为kJ/mol；
R为气体常数，取值为8.134J/(mol·K)；
θr为混凝土参考温度，单位为℃，取值为标准养护条件的20℃；
θ为龄期为t时的养护温度，单位为℃；
△t为混凝土养护时间，单位为h。
本实施例的冻土区域分区控温桩基的设计方法，考虑桩基混凝土水化热造成桩周冻土融化，影响桩基承载性能，同时，桩周负温环境对混凝土强度形成和养生不利，影响桩身强度的现状，基于混凝土成熟度等效龄期概念，开展多年冻土区桩基混凝土合理养护温度室内实验，得到满足低温环境下混凝土强度要求不同养护温度的相同成熟度等效龄期，结合桩周负温环境和后期承载力回冻的需求，选择合理的养护温度θ和养护时间△t，同时，获得混凝土浇筑后先升温至最高温后降低至养护温度θ的养护时间t1，按照实验获得的温度及时间参数设置控温系统4，实现对桩中心控制合适的养生温度，桩侧控制低温，混凝土强度形成后，在桩侧控制负温，加速回冻，形成桩基承载力的桩基分区控温，实现桩基强度与冻土负温耦合作用下的桩基快速成型。
实施例6
如图9所示，冻土区域分区控温桩基的施工方法，包括如下步骤：S1：钻孔：根据桩基3设计尺寸钻桩基孔；S2：钢筋笼绑扎：绑扎桩基3钢筋笼，在桩基3钢筋笼两端面沿直径方向焊接连接钢筋，沿桩长方向焊接竖向钢筋连接两连接钢筋，在竖向钢筋上绑扎第一控温体1，在钢筋笼外壁环绕绑扎管件形成第二控温体2；S3：测温传感器安装：在竖向钢筋上设置通过信号线缆51连接的测温传感器52，在钢筋笼外壁设置通过信号线缆51连接的测温传感器52，在桩基3外围冻土内钻测温孔设置通过信号线缆51连接的测温传感器52，将所有信号线缆51连接温度监测系统5；S4：钢筋笼入坑；S5：控温系统4安装：将第一控温体1和第二控温体2连接至相应的控温系统4；S6：桩基3灌注；S7：分阶段分区控温养护：根据成桩工艺参数,在混凝土养护阶段，进行第一控温体1持续加热、第二控温体2动态控温的分区控温；在养护阶段结束后，进行第二控温体2持续负温的主动冷却控温；S8：桩基成型：当桩基3外壁测温传感器52或测温孔内测温传感器52监测温度与年平均地温相同时，桩基3成型完成。
具体的，S7包括如下步骤：S7.1：分区养护：桩基3灌注完成后，当桩心区域温度降至养护温度θ或在桩基3灌注完成后时间达到控温时间t1时，第一控温体1加热，进行保温养护；第二控温体2进行动态控温，维持桩基3侧壁温度为5℃；S7.2：自然降温：当分区养护时间持续△t后，第一控温体1和第二控温体2均停止工作，进入自然降温阶段，并对桩基3温度曲线进行实时监测，直至桩基3侧壁与桩心区域温度差小于0.5℃，进入缓慢降温阶段；S7.3：冻土回冻：进入缓慢降温阶段后，第二控温体2导入负温工质进行主动冷却，负温工质的温度根据前期地勘获取的该桩位的多年冻土年平均地温进行设定。
具体的，本实施例中，混凝土搅拌温度为17-19℃左右，入模温度为12-13℃左右且不低于5℃，同时，将5℃设定为控温目标，以尽量降低桩心与桩侧的温度差，并同时考虑到对桩周冻土的保护，确保混凝土浇筑后的起始养护温度不低于5℃。
优选的，本实施例的第一控温体1和第二控温体2均采用管件，在桩基3灌注完成24小时后开始预热用于输入第一控温体1的工质，工质预热温度大于或等于养护温度θ，且不超过养护温度1.05θ，即，不超过养护温度θ的5%。
优选的，S8之后通过向管件中持续导入加压空气回收工质或导入胶凝材料置换工质。
如图11所示，为现有冻土区域某桩基混凝土水化热温度与时间对应的曲线图；如图12所示，为采用本方案施工方法后，某桩基混凝土水化热温度与时间对应的曲线图；二者对比可知：现有冻土区域桩基在混凝土浇筑后，桩心混凝土水化热主要经历了快速升温（0-40h）、迅速降温（40-400h）和缓慢降温（400-1400h）三个阶段，最高温达到53℃左右；而采用上述结构的分区控温桩基3，采用上述施工方法，在养护温度40℃下，混凝土浇筑完成后升温至最高温后，降温至稳定温度40℃的时间t1为50个小时，40℃养护条件下的时间△t为170个小时，既，上述桩基3结构的采用，配合上述施工方法的进行，实现了冻土区域桩基的养护曲线调整，缩短了施工工期。
也就是说，本实施例的冻土区域分区控温桩基的设计方法，通过采用上述的区控控温桩基结构，通过提高迅速降温阶段的温度，保证了混凝土正温养护温度，在保证混凝土强度的同时缩短了混凝土的养生时间，使桩基3成桩方案与实际施工环境相适应，缩短桩基3成桩时间，并减少对冻土环境的影响，充分考虑了冻土环境与桩基3养护温度的耦合作用，既保证了成桩质量又避免了对冻土扰动，具有极大的推广应用价值。
实施例7
冻土区域分区控温桩基的施工方法，在实施例6的基础上，提供冻土区域分区控温群桩系统的施工方法。
具体的，在结构设置阶段，在群桩结构外围冻土内设置若干第三控温体6形成外控温壁7，在群桩结构中心区域和相邻桩基3之间设置若干所述第三控温体6形成内控温壁8，并贴合内控温壁8、贴合外控温壁7、在外控温壁7以外2-3m分别设置通过信号线缆51连接的测温传感器52，第一控温体1、第二控温体2和第三控温体6分别连接对应的控温系统4，形成冻土区域分区控温群桩系统。
具体的，在桩基3养护过程中，通过所述外控温壁7和内控温壁8分别提供持续负温，所述外控温壁7控温温度根据前期地勘获取的该桩位的多年冻土年平均地温进行确定，所述内控温壁8控温温度为负温下多年冻土年平均地温的1.5-3倍，优选为-2℃，形成分区控温结构。
具体的，在桩基养护过程中，通过第一控温体1提供持续的桩心养护正温，通过第二控温体2提供持续的桩侧动态控温，通过第三控温体6提供冻土持续降温，将桩基3养护的正温限制在内控温壁8和外控温壁7之间的养护区域内，在养护区域内进行桩基3的分区分阶段养护，减少对冻土的扰动，有利于桩基3强度的顺利形成。
具体的，在养护阶段结束后，通过第二控温体2和第三控温体6进行冻土的主动冷却，加快冻土回冻，克服了群桩养护后热量叠加导致的冻土回冻困难的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.冻土区域分区控温桩基，其特征在于，包括
第一控温体（1）：沿桩基（3）中心线设置，并至少从桩基（3）顶面延伸至桩基（3）底面；
第二控温体（2）：沿桩基（3）外壁环绕设置，并至少从桩基（3）的地面分界面延伸至桩基（3）底面；
控温系统（4）：用于调整所述第一控温体（1）和所述第二控温体（2）温度，所述第一控温体（1）至少具有升温功能，所述第二控温体（2）具有升温和降温功能，形成分区控温结构；
温度监测系统（5）：包括若干成列埋设的测温传感器（52），所述温度监测系统（5）与所述控温系统（4）联动控制。
2.如权利要求1所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述第一控温体（1）包括管件和/或电加热结构，所述第二控温体（2）包括管件，所述控温系统（4）包括工质供应装置（41）和电控系统（43），所述工质供应装置（41）连接制热制冷装置（42）。
3.如权利要求2所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述第一控温体（1）包括主管（11）和至少一根支管（12），所述主管（11）沿桩基（3）中心线延伸至桩底，所述支管（12）底部与所述主管（11）连通，所述支管（12）顶部位于地面以上的桩基（3）上；所述第二控温体（2）螺旋盘绕于桩基（3）钢筋笼。
4.如权利要求3所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述支管（12）沿所述主管（11）周向螺旋盘绕设置。
5.如权利要求3所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述支管（12）为多根时，所有所述支管（12）环绕所述主管（11）排列，所述支管（12）为直管或螺旋型管道。
6.冻土区域分区控温群桩系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的冻土区域分区控温桩基（3），至少两根桩基（3）排列组合形成群桩结构，所述群桩结构作为一个控温单元，所述控温单元外围冻土内设置若干第三控温体（6），若干所述第三控温体（6）环绕所述控温单元设置，形成至少一层外控温壁（7），所述第三控温体（6）具有降温功能。
7.如权利要求6所述的冻土区域分区控温群桩系统，其特征在于，所述控温单元的中心区域和/或相邻桩基（3）之间设置若干所述第三控温体（6），形成内控温壁（8），所述外控温壁（7）和所述内控温壁（8）之间形成桩基（3）养护区域。
8.如权利要求7所述的冻土区域分区控温群桩系统，其特征在于，所述第一控温体（1）、第二控温体（2）和第三控温体（6）可同步控温。
9.如权利要求1-5任意一项所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，包括如下设计步骤：
步骤1：结构设计：根据桩基（3）应用工程需求及施工条件，确定包括桩基（3）结构参数；
步骤2：成桩工艺设计：根据冻土区域相关地勘资料，结合桩基（3）混凝土材料配比，确定包括控温温度和控温时间的成桩工艺参数；
步骤3：成桩方案设计：结合步骤1确定在桩基（3）浇筑前的钢筋笼结构设置方案，结合步骤2确定在桩基（3）浇筑后的分区分阶段控温养护方案，组合形成桩基（3）成桩方案。
10.如权利要求9所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤1.1：根据桩基（3）应用工程结构设计需求，确定桩基（3）直径和桩基高度；
步骤1.2：根据施工条件，确定第一控温体（1）结构参数：若第一控温体（1）为电加热结构，设置电加热结构配套电控系统（43）；若第一控温体（1）为管件，设置主管（11）、支管（12）和配套工质供应装置（41）；主管（11）内径为桩基（3）直径的20‰-70‰；若支管（12）为一根，支管（12）的直径与主管（11）直径相等；若支管（12）为多根，所有支管（12）的直径之和与主管（11）直径相等，10cm≤支管（12）外壁与主管（11）外壁间隔距离≤1/2桩基（3）直径；
步骤1.3：根据施工条件，确定第二控温体（2）结构参数：若第二控温体（2）采用非金属管件，设置其内径为桩基（3）直径的20‰-70‰；若第二控温体（2）采用金属管件，设置其内径≥14mm且小于桩基（3）直径的25‰；
步骤1.4：根据桩基（3）结构，确定测温传感器（52）的设置位置：至少一列的所述测温传感器（52）与所述第一控温体（1）贴靠设置，至少一列的所述测温传感器（52）与桩基（3）外壁贴靠设置，至少一列的所述测温传感器（52）设置在桩基（3）外侧冻土内，与桩基（3）间隔设置，每一列的所述测温传感器（52）数量为至少两个。
11.如权利要求9所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，步骤2具体包括：
步骤2.1：根据桩基（3）应用工程设计资料及冻土区域相关地勘资料，配合桩基（3）混凝土材料参数，准备桩基（3）养护室内试验；
步骤2.2：确定试验养护温度θ，θ的取值范围为20-50℃；
步骤2.3：进行桩基（3）养护室内试验，获取桩基（3）混凝土试块水化升温然后降温至养护温度θ的时间t1；获取桩基（3）混凝土试块在养护温度θ下达到设计强度的时间△t；
步骤2.4：根据获取的数据绘制等效龄期曲线图。
12.如权利要求11所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，等效龄期的计算公式为：
Figure 593365DEST_PATH_IMAGE001
，
式中：
te为等效龄期，单位为h；
Ea 为混凝土活化能，单位为kJ/mol；
R为气体常数，取值为8.134J/(mol·K)；
θr为混凝土参考温度，单位为℃，取值为标准养护条件的20℃；
θ为龄期为t时的养护温度，单位为℃；
△t为混凝土养护时间，单位为h。
13.冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：钻孔：根据桩基（3）设计尺寸钻桩基孔；
S2：钢筋笼绑扎：绑扎桩基（3）钢筋笼，在桩基（3）钢筋笼两端面沿直径方向焊接连接钢筋，沿桩长方向焊接竖向钢筋连接两连接钢筋，在竖向钢筋上绑扎第一控温体（1），在钢筋笼外壁环绕绑扎管件形成第二控温体（2）；
S3：测温传感器安装：在竖向钢筋、钢筋笼外壁设置通过信号线缆（51）连接的测温传感器（52），在桩基（3）外围冻土内钻测温孔设置通过信号线缆（51）连接的测温传感器（52），将所有信号线缆（51）连接温度监测系统（5）；
S4：钢筋笼入坑；
S5：控温系统安装：将第一控温体（1）和第二控温体（2）连接至相应的控温系统（4）；
S6：桩基灌注；
S7：分阶段分区控温养护：根据成桩工艺参数，在混凝土养护阶段，进行第一控温体（1）持续加热、第二控温体（2）动态控温的分区控温；在养护阶段结束后，进行第二控温体（2）持续负温的主动冷却控温；
S8：桩基成型：当桩基（3）外壁测温传感器（52）或测温孔内测温传感器（52）监测温度与年平均地温相同时，桩基（3）成型完成。
14.如权利要求13所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，
S7具体包括如下步骤：
S7.1：分区养护：桩基（3）灌注完成后，当桩心区域温度降至养护温度θ或在桩基（3）灌注完成后时间达到控温时间t1时，第一控温体（1）提供持续加热养护；第二控温体（2）提供持续动态控温，维持桩基（3）侧壁温度为5℃；
S7.2：自然降温：当分区养护时间达到控温时间△t后，第一控温体（1）和第二控温体（2）均停止工作，进入自然降温阶段；
S7.3：冻土回冻：当桩基（3）侧壁与桩心区域温度差小于0.5℃，进入缓慢降温阶段，第二控温体（2）导入负温工质进行主动冷却，负温工质的温度根据前期地勘获取的该桩位的多年冻土年平均地温进行确定。
15.如权利要求14所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，
若所述第一控温体（1）采用管件，在S7.1前进行：
S7.0：工质预热：桩基（3）灌注完成24小时后开始预热工质，工质预热温度大于或等于养护温度θ，且不超过养护温度1.05θ。
16.如权利要求13所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，S8之后通过向管件中持续导入加压空气回收工质或导入胶凝材料置换工质。
17.如权利要求13所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，当至少两根桩基（3）排列组合形成群桩结构时，S7养护过程中，通过在群桩结构外围冻土内设置若干第三控温体（6）形成外控温壁（7），所述外控温壁（7）提供持续负温，所述外控温壁（7）控温温度根据前期地勘获取的该桩位的多年冻土年平均地温进行确定。
18.如权利要求17所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，还包括在群桩结构中心区域和/或相邻桩基（3）之间设置若干所述第三控温体（6），形成内控温壁（8），所述内控温壁（8）控温温度为负温下多年冻土年平均地温的1.5-3倍。
19.如权利要求18所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，还包括贴合内控温壁（8）、贴合外控温壁（7）、在外控温壁（7）以外2-3m分别设置通过信号线缆（51）连接的测温传感器（52）。
20.如权利要求19所述的冻土区域分区控温桩基的施工方法，其特征在于，在混凝土养护阶段，通过第一控温体（1）提供持续的桩心养护正温，通过第二控温体（2）提供持续的桩侧动态控温，通过第三控温体（6）提供冻土持续降温，形成分区控温；在养护阶段结束后，通过第二控温体（2）和第三控温体（6）进行冻土的主动冷却。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2837386Y (zh) * 2004-12-08 2006-11-15 大连熵立得传热技术有限公司 保持冻土稳定的分体钢管桩热棒
RU2012117487A (ru) * 2012-04-28 2013-11-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Способ и устройство для круглогодичных охлаждения, замораживания грунта основания фундамента и теплоснабжения сооружения на вечномерзлом грунте в условиях криолитозоны
US20150377523A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-31 Mark R. Ziegenfuss Support member with dual use rebar for geothermal underground loop
CN109556658A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 青岛理工大学 一种能源桩群桩效应试验装置
CN208733628U (zh) * 2018-04-26 2019-04-12 佳琳 一种锚杆加液氮冻土墙基坑围护结构
CN111910621A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种多年冻土区现浇灌注桩结合热管给冻土降温的结构
CN112049113A (zh) * 2020-09-25 2020-12-08 西南石油大学 一种微波辅助铁路路基快速加固的方法
CN114215095A (zh) * 2021-11-02 2022-03-22 中山大学 一种防止多年冻土退化的温控桩
CN114319310A (zh) * 2021-10-23 2022-04-12 西安科技大学 一种冻土区桩基自动降温系统及降温方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2837386Y (zh) * 2004-12-08 2006-11-15 大连熵立得传热技术有限公司 保持冻土稳定的分体钢管桩热棒
RU2012117487A (ru) * 2012-04-28 2013-11-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Способ и устройство для круглогодичных охлаждения, замораживания грунта основания фундамента и теплоснабжения сооружения на вечномерзлом грунте в условиях криолитозоны
US20150377523A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-31 Mark R. Ziegenfuss Support member with dual use rebar for geothermal underground loop
CN208733628U (zh) * 2018-04-26 2019-04-12 佳琳 一种锚杆加液氮冻土墙基坑围护结构
CN109556658A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 青岛理工大学 一种能源桩群桩效应试验装置
CN111910621A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种多年冻土区现浇灌注桩结合热管给冻土降温的结构
CN112049113A (zh) * 2020-09-25 2020-12-08 西南石油大学 一种微波辅助铁路路基快速加固的方法
CN114319310A (zh) * 2021-10-23 2022-04-12 西安科技大学 一种冻土区桩基自动降温系统及降温方法
CN114215095A (zh) * 2021-11-02 2022-03-22 中山大学 一种防止多年冻土退化的温控桩

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