CN205276249U - 热加固桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热加固桩，包括能够插入土体中的底部封闭的加热管，所述加热管外围为经加热管中通入的高温热媒介质加热所形成的砖质桩体，所述砖质桩体外围为烘干区；所述加热管中设置有与加热管内壁有间隙的供液管，供液管上部伸出至加热管外部，且加热管顶部与供液管外壁之间密封，加热管顶部侧面上设置有与加热管内腔相通的回液管。本实用新型通过在土体中设置加热管，在其中循环高温热媒介质，如此循环形成热加固桩，该技术安全环保，控制方便，可广泛推广运用。

Description

热加固桩

技术领域

本实用新型涉及一种土建技术，尤其是一种热加固桩。

背景技术

目前，随着我国经济建设的高速发展，大规模的高速公路、高速铁路、市政工程、大型港口和机场工程等建设进入了新的快速发展时期。而我国沿海和内地湖泊地区存在大量的软弱土环境问题，在软土地基上修建以上构筑物对沉降变形提出了更高的要求，迫切需要开发新的优质高效的地基沉降控制技术。复合地基是目前国内外软土地基加固的主要方法，它包括柔性桩复合地基和刚性桩复合地基两大类。总体上讲，柔性桩技术优点是造价低且普及性广，但缺点是桩身强度低、加固深度有限且工后沉降控制较难，而刚性桩桩身强度高、加固深度大，但缺点是费用成本高，大面积推广投资大。因此如何吸收柔性桩和刚性桩两种技术的优点，克服其相应的缺点，研制开发出具有刚性桩的加固效果却仅有柔性桩的加固成本的新的优质桩型技术具有重要的工程意义。

众所周知，粘土砖瓦坯体经过加热焙烧后就会变成具有一定强度的建筑材料——砖和瓦。在加热过程中，原来的粘土坯体发生了一系列物理化学等质的变化，如发生矿物结构的变化，生成新的矿物；发生分解、化合、再结晶；发生扩散、烧结、熔融；发生颜色、容重、吸水率等变化。同样，在地下土体中加热至一定温度也能产生上述的物理化学变化，使土体特性改变、强度大大增加。这就是土体热加固的基本原理。

土体热加固是地基处理方法之一。在苏联、罗马尼亚、日本等国运用较多，并有一些工程实例。我国在五十年代末及六十年代初也曾作过一些工作，但后来处于停滞状态。热加固地基处理中，粘性土在持续高温加热下，粘土矿物发生再结晶，强度可达5MPa以上，并具水稳定性；黄土的湿陷性也可消除；膨胀土的胀缩性也基本消失。在烧结体外的烘干区即干燥区，由于土中含水量大量被蒸发排出，其强度也有提高；经热加固后的地基抗震性能也有所提高。

土体热加固法特别适合于对已建成的建筑物湿陷性事故的地基处理，它具有施工速度快、效果好和无污染等优点。但因其主要热源是用火焙烧，存在以下四大缺点：①最大允许加固深度不够；②加固形状不理想；③热效率差；④安全性不够。因此在我国并未能得到广泛运用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种热加固桩，该固定桩结构简单，控制方便，安全环保。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种热加固桩，包括能够插入土体中的底部封闭的加热管，所述加热管外围为经加热管中通入的高温热媒介质加热所形成的砖质桩体，所述砖质桩体外围为烘干区；所述加热管中设置有与加热管内壁有间隙的供液管，供液管上部伸出至加热管外部，且加热管顶部与供液管外壁之间密封，加热管顶部侧面上设置有与加热管内腔相通的回液管。

所述供液管的外径小于加热管内径，能够使供液管中的液体流入到加热管中。

所述供液管下端开口，且下端与加热管内腔的底部之间有间隙，方便供液管中的液体流出，充满整个加热管。

所述供液管位于加热管中的中心位置，即供液管和加热管同轴。这样能使供液管中流出的液体均匀均量处于加热管中，对加热管外围能够均匀加热，形成均匀的砖质桩体。

所述加热管底部呈锥形，便于将其插入地基土层中。

所述供液管中通入高温热媒介质温度为600-900℃，高温热媒介质可以是导热油或其他高温导热介质。高温热媒介质导入后，可以使加热管外围的地层中的粘土坯体发生一系列物理化学等质的变化，使加热管周围土体特性改变、强度大大增加。

所述加热管、供液管和回液管材质均采用熔点高于1000℃的导热材料。例如铁质材料或其他合金材料。

所述加热管截面形状为圆形、工字形、X形、T形或Y形。

本实用新型由三部分组成，一是插入土体中的加热管，二是加热管四周通过热循环所形成的砖质桩体，三是砖质桩体外侧的烘干区，加热管、砖质桩体和烘干区一同组合形成热加固桩。

本实用新型是通过在欲处理的地基土层中设置加热管，加热管中心部位放入供液管，同时在加热管头部设置回液管，高温热媒介质从供液管流入，经回液管流出，如此循环在地层中形成热加固桩。

在循环加热过程中，地层中的粘土坯体会发生一系列物理化学等质的变化，使加热管周围土体特性改变、强度大大增加。热加固桩形成过程中，粘性土在持续高温加热下，粘土矿物发生再结晶，强度可达5MPa以上，并具水稳定性；黄土的湿陷性也可消除；膨胀土的胀缩性也基本消失。在热加固桩外侧的烘干区即干燥区，由于土中含水量大量被蒸发排出，其强度也有提高；经热加固后的地基抗震性能也有所提高。本实用新型低噪音、无污染，不用水、碎石等建筑材料，也不用大型机械，桩长不受限制，可以在场地条件受限的情况下使用。本实用新型特别适用于我国华北、西北地区湿陷性黄土的地基处理中。

本实用新型通过在土体中设置加热管，在其中循环高温热媒介质，如此循环形成热加固桩，该技术安全环保，控制方便，可广泛推广运用。

附图说明

图1是本实用新型平面图；

图2是本实用新型立面剖面图；

图3是本实用新型施工工艺流程图；

其中，1、供液管2、加热管3、砖质桩体4、烘干区5、回液管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2所示，热加固桩，包括能够插入土体中的底部封闭的加热管2，所述加热管2外围为经加热管2中的高温热媒介质加热所形成的砖质桩体3，所述砖质桩体3外围为烘干区4；所述加热管2中设置有与加热管2内壁有间隙的供液管1，供液管1上部伸出至加热管2外部，且加热管2顶部与供液管1外壁之间密封，加热管2顶部侧面上设置有与加热管内腔相通的回液管5。

供液管1的外径小于加热管2内径，能够使供液管1中的液体流入到加热管2中。供液管1下端开口，且下端与加热管内腔的底部之间有间隙，方便供液管1中的液体流出，充满整个加热管2。供液管1位于加热管2中的中心位置，即供液管1和加热管2同轴。这样能使供液管1中流出的液体均匀均量处于加热管2中，对加热管2外围能够均匀加热，形成均匀的砖质桩体3。

加热管2底部呈锥形，便于将其插入地基土层中。供液管1中通入的高温热媒介质温度为600-900℃，高温热媒介质可以是导热油或其他高温导热介质。高温热媒介质导入后，可以使加热管2外围的地层中的粘土坯体发生一系列物理化学等质的变化，使加热管2周围土体特性改变、强度大大增加。

加热管2、供液管1和回液管5材质均采用熔点高于1000℃的导热性能优良材料。例如铁质材料或其他合金材料。加热管2截面形状为圆形、工字形、X形、T形或Y形。

本实用新型是通过在欲处理的地基土层中设置加热管2，加热管2中心部位放入供液管1，同时在加热管头部设置回液管5，高温热媒介质从供液管1流入，经回液管5流出，如此循环在地层中形成热加固桩。

在循环加热过程中，地层中的粘土坯体会发生一系列物理化学等质的变化，使加热管2周围土体特性改变、强度大大增加。热加固桩形成过程中，粘性土在持续高温加热下，粘土矿物发生再结晶，强度可达5MPa以上，并具水稳定性；黄土的湿陷性也可消除；膨胀土的胀缩性也基本消失。在热加固桩外侧的烘干区即干燥区，由于土中含水量大量被蒸发排出，其强度也有提高；经热加固后的地基抗震性能也有所提高。本实用新型低噪音、无污染，不用水、碎石等建筑材料，也不用大型机械，桩长不受限制，可以在场地条件受限的情况下使用。本实用新型特别适用于我国华北、西北地区湿陷性黄土的地基处理中。

热加固桩施工工艺流程如图3所示。

一、施工准备

(1)要求提前供水、供电到施工场地附近，并清理隧道及施工场地，保证施工通行顺畅。

(2)按不同位置的加热孔钻进要求，用1.5″钢管搭建加热孔施工脚手架，安装钻孔施工平台。

(3)施工设备进场。由于现场对施工影响大，应合理安排施工设备运抵安装地点的时间顺序。

(4)合同签定后，开工前进行加工件加工。

二、加热管钻孔施工

(1)依据施工基准点，按加热孔施工图布置加热孔。孔位偏差不应大于100mm。

(2)水平钻孔使用MD-60A型钻机，垂直钻孔选用GXY-1型钻机钻进。水平钻孔前要安装孔口管及孔口密封装置。当第一个孔开通后，没有涌水涌砂可继续钻进，但以后钻孔仍要装孔口装置，以防突发涌水涌砂现象出现；若涌水涌砂较厉害，还应注水泥浆(或双液浆)止水。

(3)为了保证钻进精度，开孔段是关键。钻进前5m时，要反复校核钻杆垂直度，调整钻机位置，并采用减压钻进，检测偏斜无问题后方可继续钻进。

(4)加热管下入孔内前要先配管，保证加热管同心度。焊接时，焊缝要饱满，保证加热管有足够强度，以免拔管时加热管断裂。下好加热管后，采用经纬仪灯光测斜法检测，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。

(5)试压不合格的加热管必须进行处理达到密封要求后方可使用。可逐根提出孔内管，并用泥浆泵对逐个焊缝打压，找出泄漏焊缝及原因，及时处理，并作好记录，二次下入后仍须自检。

(6)在加热管内下入供液管。供液管底端连接150mm长的支架，Ф12钢筋焊接。然后安装去、回路羊角和加热管端盖。

(7)加热管安装完毕后，用木塞等堵住管口，以免异物掉进加热管。

(8)测温孔施工方法与加热管相同。

三、加热管加热施工

加热系统设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设计要求的技术参数条件下运行。

在加热管循环热媒介质过程中，每天检测热媒介质温度、流量和砖质桩体扩展情况，必要时调整加热系统运行参数。加热系统运转正常后进入积极加热阶段。

每天检测测温孔温度，并根据测温数据，分析砖质桩体的扩展速度和厚度，预计砖质桩体达到设计厚度时间。

实测砖质桩体厚度达到设计值后，即可拔管。

四、拔管施工

水平加热管利用48#大牙钳转动加热管，用2吨手拉葫芦拔出加热管（连同孔口管一起拔除）。手拉葫芦固定在搭设的脚手架上，加热管范围内的脚手架须特殊加固使其与槽壁紧密连接便于力的传递。上述方法不能拔出加热管时，利用两个32吨千斤顶架设在槽壁上，水平向外顶推加热管。

垂直加热管用起管机起拔松动加热管，然后用起重机或卷扬机快速拔出已松动的加热管。

五、注浆封孔

在加热管拔出后，可利用加热孔作为注浆孔向热加固桩内进行注浆压密封孔。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种热加固桩，其特征是，包括能够插入土体中的底部封闭的加热管，所述加热管外围为经加热管中通入的高温热媒介质加热所形成的砖质桩体，所述砖质桩体外围为烘干区；所述加热管中设置有与加热管内壁有间隙的供液管，供液管上部伸出至加热管外部，且加热管顶部与供液管外壁之间密封，加热管顶部侧面上设置有与加热管内腔相通的回液管。

2.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述供液管的外径小于加热管内径。

3.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述供液管下端开口，且下端与加热管内腔的底部之间有间隙。

4.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述供液管位于加热管中的中心位置，即供液管和加热管同轴。

5.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述加热管底部呈锥形。

6.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述供液管中通入高温热媒介质温度为600-900℃。

7.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述加热管、供液管和回液管材质均采用熔点高于1000℃的导热材料。

8.如权利要求1所述的热加固桩，其特征是，所述加热管截面形状为圆形、工字形、X形、T形或Y形。