CN208632890U - 一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，属于交通道路施工技术领域，包括拱形结构、桩基结构和桩基支撑结构，其中：所述拱形结构埋于路基下方、桩基结构上方，位于上层非季节性冻土层；所述桩基结构安装于季节性冻土层，包括成型桩基和橡胶光面圆筒；所述桩基支撑结构在桩基结构下方，位于下层非季节性冻土层。本实用新型提供的一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，结构合理，利于施工操作，极大缓解了季节性冻土地区冻胀破坏对公路路基路面产生的隆起和裂缝破坏，增强了公路的承载能力；同时降低了道路交通安全风险及公路维修成本，提高了季节性冻土地区公路的使用寿命。

Description

一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构

技术领域

本实用新型属于交通工程技术领域，涉及一种适用于季节性冻土地区防治路基冻胀破坏的桩拱防冻拔结构。

背景技术

在高寒地区修建公路中，路基基础存在季节性冻土，由于季节性冻土的一些特殊物理性质，在冻土冻胀力的作用下，对地基内埋入的桩基产生切向冻拔破坏，导致桩基上拔和变形，从而对路基造成破坏及变形，使路面产生裂缝和隆起现象。由于季节性冻土的影响，公路、铁路和桥梁均会遭到冻胀破坏，不仅破坏了道路安全，还增加了其维修成本。

目前，我国传统的处理公路季节性冻土的方式主要是置换填土法和土工格栅法等，处理方法缺乏时效性且后期处理结果不太理想，并有可能出现反复冻胀溶融。从适用范围和施工技术来讲，置换填土法存在不少局限性，换填法适用范围较小，仅适用于冻土埋设较浅、厚度较小的冻土地区，而对于冻土上限埋藏深、厚度较大的冻土地区并不适用。土工格栅法只是改善了公路基层的铺设，对冻胀应力产生约束作用，不能充分适应冻胀变化和线形改变。而且以上两种技术均需要另外设置防水与排水设施，工序极为繁琐困难。

目前，保护地基内桩基的方法主要有采用深桩基础法、冻层以下扩大基础锚固法、油包桩法和柱外加套管法等，深桩基础法和冻层以下扩大基础锚固法施工量大，当切向冻胀力较大时，易造成桩基的拔断；油包桩法的缺点是油毡可能因逐年冻胀上拔使顶部损坏，下部因缺油毡纸而失去隔离作用；柱外加套管法的缺点是套管每年产生一定的冻胀上抬量，经数年积累会产生较大的上抬量，以致大部分被拔出，使其失去作用。因此，设计出一种新型处理公路季节性冻土冻胀和桩基防冻拔的结构用以解决季节性冻土地区对路基路面和地基桩基冻胀破坏的问题已刻不容缓。

发明内容

本实用新型解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术之缺陷，本实用新型的目的是提供一种解决季节性冻土地区路基路面冻损破坏和地基桩基冻拔破坏装置。

本发明的技术方案：

一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，包括拱形结构、桩基结构和桩基支撑结构，其中：

所述拱形结构埋于路基下方，桩基结构上方，位于上层非季节性冻土层，在拱形结构两端安装有橡胶接头，用于连接桩基结构；

所述桩基结构安装于季节性冻土层，主要包括成型桩基和设置在成型桩基外侧的橡胶光面圆筒，其中，橡胶光面圆筒套装在桩基之上，其上端连接橡胶接头，下端安装钢筋弹簧接头；其中，在桩基结构和拱形结构连接处外侧，即拱形结构下端和桩基结构上端及之间的橡胶接头外侧，安装有保护钢筒；

所述桩基支撑结构在桩基结构下方，位于下层非季节性冻土层；桩基支撑结构顶端与桩基下端的钢筋弹簧接头之间安装有钢筋弹簧，用于缓冲减震；在桩基支撑结构和桩基结构连接处外侧，即桩基下端和桩基支撑结构顶端及之间的钢筋弹簧外侧安装有保护钢筒。

本实用新型的一个具体实施方式，所述拱形结构和底部的桩基支撑结构为现场混凝土整体浇筑制成，在拱形结构和下部的桩基支撑结构连接处做扩大端加固处理，分别用于增加连接的稳定性。

本实用新型的一个具体实施方式，所述橡胶光面圆筒与上端的橡胶接头和下端的钢筋弹簧接头通过螺纹连接方式相连。

本实用新型的一个具体实施方式，所述橡胶光面圆筒与上端的橡胶接头和下端的钢筋弹簧接头通过卡箍连接方式相连。

本实用新型的一个具体实施方式，所述橡胶光面圆筒与上端的橡胶接头和下端的钢筋弹簧接头通过螺栓组件相连。

本实用新型的一个具体实施方式，所述保护钢筒由两个对称半圆形钢筒组成，两个对称半圆形钢筒通过螺栓连接合成一个完整的保护钢筒，并安装在相应连接处外侧。

本实用新型的一个具体实施方式，所述保护钢筒由两个对称的截面为“[”的半钢筒组成，两个对称半钢筒通过螺栓连接合成一个完整的保护钢筒，保护钢筒开口的直径略小于或等于橡胶光面圆筒的直径，以与橡胶光面圆筒紧固连接；对应的拱形结构直径或桩基支撑结构底部直径，则小于保护钢筒相应开口的直径。

本实用新型的一个具体实施方式，所述橡胶光面圆筒内壁与桩基间充填黄油、沥青、机油、工业凡士林油，同时橡胶光面圆筒外壁光滑平整，以减少橡胶光面圆筒与桩基和外围土体的摩擦力。

本实用新型的一个具体实施方式，所述拱形结构内填充有砂砾石层。

有益效果：本实用新型提供的一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，结构合理，利于施工操作，极大缓解了季节性冻土地区冻胀破坏对公路路基路面产生的隆起和裂缝破坏，增强了公路的承载能力；同时有效的减缓了季节性冻土地区埋入地基桩基的切向冻胀拔力破坏，降低了道路交通安全风险及公路维修成本，提高了季节性冻土地区公路的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构。

图中：1、拱形结构；2、橡胶接头；31、第一保护钢筒；32、第二保护钢筒；4、桩基；5、橡胶光面圆筒；6、钢筋弹簧接头；7、桩基支撑结构；8、钢筋弹簧；9、砂砾石层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本实用新型中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本实用新型的装置机构的特定限定。

本实用新型中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步的说明，参见图1。

实施例1：

一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，如图1所示，安装在公路路面下，所述公路路面结构为现有技术，其中所述季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构包括拱形结构、桩基结构和桩基支撑结构，其中：

所述拱形结构1埋于路基下方，桩基结构上方，位于上层非季节性冻土层，在拱形结构1两端安装有橡胶接头2，本实施例中橡胶接头2与拱形结构1两端的连接方式为套接；

所述桩基结构安装于季节性冻土层，包括成型桩基4和设置在成型桩基外侧的橡胶光面圆筒5，其中，橡胶光面圆筒5套装在桩基4之上，其上端连接橡胶接头2，连接方式为螺纹连接，在橡胶光面圆筒5下端安装钢筋弹簧接头6，连接方式为螺纹连接，在橡胶光面圆筒5两端设置外螺纹，橡胶接头2及钢筋弹簧接头6外部设置外螺纹；其中，在桩基结构和拱形结构1连接处外侧，即拱形结构1下端和桩基结构上端及之间的橡胶接头2外侧，安装有第一保护钢筒31，本实施例中所述第一保护钢筒31由两个对称的截面为“[”的半钢筒组成，两个对称半钢筒通过螺栓连接合成一个完整的第一保护钢筒31，第一保护钢筒31下部开口的直径与橡胶光面圆筒5的直径相同，通过螺栓将第一保护钢筒31下端紧固连接在橡胶光面圆筒5上；第一保护钢筒31上部开口的直径略大于拱形结构1末端的直径，可保证拱形结构1末端的相对移动；

所述桩基支撑结构7在桩基结构下方，位于下层非季节性冻土层；桩基支撑结构7顶端与桩基结构下端的钢筋弹簧接头6之间安装有钢筋弹簧8；在桩基支撑结构7和桩基结构连接处外侧，即桩基结构下端和桩基支撑结构7顶端及之间的钢筋弹簧8外侧安装有第二保护钢筒32；本实施例中所述第二保护钢筒32由两个对称的截面为“[”的半钢筒组成，两个对称半钢筒通过螺栓连接合成一个完整的第二保护钢筒32，所述第二保护钢筒32的上部开口与橡胶光面圆筒5的直径相同，通过螺栓将第二保护钢筒32上端紧固连接在橡胶光面圆筒5上；第二保护钢筒下部开口的直径略大于桩基支撑结构7下端的直径，可保证与桩基支撑结构7相对移动。

本实施例中，整个季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构采用现场钻孔、现场浇筑等施工方式，选择施工的路面，根据防冻拔结构的规格和季节性冻土层的参数，钻孔施工；然后现场浇筑拱形结构1和底部的桩基支撑结构7，在拱形结构1和下部的桩基支撑结构7连接处做扩大端加固处理；然后采用成型桩基4，在成型桩基外侧套接橡胶光面圆筒5，为保证套接的效果，在橡胶光面圆筒内壁与桩基间充填润滑剂，本实施例中润滑剂为工业凡士林油，然后将桩基结构和桩基支撑结构7连接在一起之后，放入预先打好的孔中，然后在桩基结构上部放置砂砾石层9，然后连接拱形结构1，整个季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构即施工完成。

在正常状态下，路面的压力传递给拱形结构1，拱形结构通过橡胶接头2传递给桩基结构，桩基结构通过钢筋弹簧8传递给桩基支撑结构7，由于橡胶接头2和钢筋弹簧8的缓冲减震作用，整个季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构对路面有较好的支撑和减震作用。

当冻土层土体冻胀时，冻土体积膨胀增大，下层非季节性冻土层产生冻胀拔力时，将原本作用到桩基支撑结构7上的冻胀拔力，通过钢筋弹簧8和第二保护钢筒32的影响，作用到了胶光面圆筒上5，使橡胶光面圆筒5产生形变，抵消了作用力，避免冻土冻胀拔力对桩基支撑结构7的冻拔破坏；季节性冻土层产生冻胀拔力，橡胶光面圆筒5产生形变，同时通过橡胶接头2的缓冲作用，抵消一部分冻胀拔力；当冻胀拔力进一步提高时，向上的冻胀拔力使得橡胶光面圆筒5产生向上的位移，以进一步抵消冻胀拔力；上层非季节性冻土层产生冻胀拔力，使上层非季节性冻土层表面产生隆起，隆起的土体进入拱形结构1下部砂砾石层9，砂砾石层9被挤压变形重新分布，以抵消作用力。

当冻土层消融时，作用在橡胶光面圆筒5上的冻胀拔力减小或消失；钢筋弹簧8产生收缩形变，橡胶光面圆筒5受到弹簧作用力，产生了向下的位移，恢复初始状态；拱形结构1内的砂砾石层9产生沉降，即回到初始状态。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：包括拱形结构、桩基结构和桩基支撑结构；

其中，所述拱形结构埋于路基下方，桩基结构上方，在拱形结构两端安装有橡胶接头；

其中，所述桩基结构安装于季节性冻土层，包括桩基和设置在桩基外侧的橡胶光面圆筒，其中，橡胶光面圆筒套装在桩基之上，其上端连接橡胶接头，下端安装钢筋弹簧接头；其中，在桩基结构和拱形结构连接处外侧，安装有保护钢筒；

其中，桩基支撑结构在桩基结构下方，位于非季节性冻土层；桩基支撑结构顶端与桩基下端的钢筋弹簧接头之间安装有钢筋弹簧，在桩基支撑结构和桩基结构连接处外侧，安装有保护钢筒。

2.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述拱形结构和底部的桩基支撑结构为现场混凝土整体浇筑制成，在拱形结构和下部的桩基支撑结构连接处做扩大端加固处理。

3.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述橡胶光面圆筒与上端的橡胶接头和下端的钢筋弹簧接头通过螺纹连接方式相连。

4.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述橡胶光面圆筒与上端的橡胶接头和下端的钢筋弹簧接头通过卡箍相连。

5.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述橡胶光面圆筒与上端的橡胶接头和下端的钢筋弹簧接头通过螺栓组件相连。

6.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述保护钢筒由两个对称半圆形钢筒组成，两个对称半圆形钢筒通过螺栓连接合成一个完整的保护钢筒。

7.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述保护钢筒由两个对称的截面为“[”的半钢筒组成，两个对称半钢筒通过螺栓连接合成一个完整的保护钢筒，保护钢筒开口的直径略小于或等于橡胶光面圆筒的直径。

8.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述橡胶光面圆筒内壁与桩基间填充有黄油、沥青、机油或工业凡士林油。

9.根据权利要求1所述的季节性冻土路基桩拱支撑防冻拔结构，其特征在于：所述拱形结构内填充有砂砾石层。