CN210122712U - 一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩 - Google Patents
一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,包括依次连接的桩帽、桩柱和桩尖;桩帽端面面积大于桩柱端面面积,桩柱顶部部分伸入至桩帽底部,桩柱为管状,桩柱内部顶部与桩帽一体式连接,下半部外周面设置有若干凹槽,桩尖采用十字型的锥形钢桩尖;当将管桩设置在冻土地基中时,桩柱的凹槽部分位于冻土上限下方,桩柱伸入冻土上限至少3m。能够提高桩与土体之间的粘聚力与桩间土的承载特性,提高地基的承载力。
Description
技术领域
本实用新型属于工程施工领域,涉及一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩。
背景技术
我国岛状冻土地区位于多年连续冻土退化的边缘,冻土地温一般在0~-1℃之间,大多属于高温不稳定冻土,容易受到外界干扰而迅速发生退化,且已有明显退化趋势。随着岛状冻土地区工程的建设,地基受到扰动后产生融沉现象,进而引发公路工程及房屋建筑等结地基发生不均匀变形,导致地基上部结构的变形破坏。由于岛状冻土的这些特点,其地基处理宜减小其受扰动的程度。
目前,国内岛状冻土地基处治原则主要有预先融化冻土、控制冻土融化速率和保护冻土,其中在岛状冻土地区应用技术主要有热棒技术、换填法、CFG复合桩基及石灰桩预融等。热棒技术可以保护多年冻土,但是公路为线性工程,使用热棒路基技术成本大幅升高。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。CFG复合地基对岛状冻土扰动较大,致使多年冻土上限下移且很难恢复,因此在应用时保证混凝土入模温度较为关键。石灰桩预融技术,桩间距过小造成在打桩过程中桩间土体极易破坏,且石灰遇水产生的热量较多,破坏了多年冻土层的稳定状态。
现有混凝土管桩多应用于软土地区,其作用机理主要是通过桩-土协调作用共同承担上部建筑荷载,增大地基承载力。岛状冻土融化后其工程性质与软土类似,混凝土管桩对冻土的扰动也较小,将混凝土管桩应用于岛状冻土地区可以极大的提高地基承载力。由于在岛状冻土地区,混凝土管桩单桩承载力主要由多年冻土层产生的冻结应力提供,加之桩帽的作用使上部荷载更多的由管桩承担,因此在岛状冻土地区对管桩单桩承载力要求较高,为了满足地质特点需求,亟需一种单桩承载力高的混凝土管桩。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,能够提高桩与土体之间的粘聚力与桩间土的承载特性,提高地基的承载力。
为达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案予以实现:
一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,包括依次连接的桩帽、桩柱和桩尖;
桩帽端面面积大于桩柱端面面积,桩柱顶部部分伸入至桩帽底部,桩柱为管状,桩柱内部顶部与桩帽一体式连接,下半部外周面设置有若干凹槽,桩尖采用十字型的锥形钢桩尖;
当将管桩设置在冻土地基中时,桩柱的凹槽部分位于冻土上限下方,桩柱伸入冻土上限至少3m。
优选的,桩帽为端面为正方形,边长为3~3.5倍的桩柱外径,桩帽厚度至多等于桩柱外径。
优选的,桩柱顶部部分伸入桩帽底部。
进一步,桩柱顶部部分伸入桩帽底部至少10cm。
优选的,桩柱内部顶部设置有两根平行的第一配筋伸入桩帽内部,第一配筋与桩柱轴线平行,桩帽内部设置有与轴线垂直的第二配筋。
优选的,桩柱上的凹槽宽度为30~50mm,深度为0.2~0.3倍桩柱的壁厚;相邻凹槽间距不小于20cm。
优选的,桩柱外径为400~600mm,壁厚为100~150mm。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型公开了一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,通过在桩柱下半部外周面上设置有凹槽,将下半部设置在冻土层上限以下,冻土上限退化的厚度一般取3m左右,则持力层在冻土上限3m以下,因此桩柱下半部应进入多年冻土上限以下3m。当桩周土体回冻后,凹槽内土体与桩周土体冻结为一体,当管桩承受竖向荷载时,此部分土体提供的抗剪力可以极大的增大管桩的侧摩阻力,可以增加桩体的抗剪强度,进而提高单桩承载力。
附图说明
图1为本实用新型的混凝土管桩结构示意图;
图2为本实用新型的桩尖结构示意图;
图3为本实用新型的混凝土管桩埋设示意图;
图4为本实用新型的混凝土管桩排布示意图。
其中:1-桩帽;2-桩柱;3-凹槽;4-桩尖;5-配筋;6-温度传感器;7-变形传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
如图1所示,本实用新型混凝土管桩包括桩帽1,桩柱2,凹槽3,尖底十字钢桩尖4与配筋5。
桩帽1采用C25混凝土现场浇筑而成,桩帽1尺寸拟定时应满足抗弯、抗冲切和抗剪切要求,形状多为正方形,边长根据桩柱2的外径与桩距确定,一般为3~3.5倍桩柱2的外径;桩帽1厚度一般不大于桩柱2的外径,进入桩柱2顶部不小于10cm,防止桩帽1倾斜、脱落。配筋5按双向均匀通长布置,桩柱内部顶部设置有两根平行的第一配筋伸入桩帽内部,第一配筋与桩柱轴线平行,桩帽内部设置有与轴线垂直的第二配筋,保证桩帽的使用需求。桩帽1不仅可以保护桩头不受破坏,且能协调桩土变形。
桩柱2采用C80混凝土预制而成,桩柱2的外径400~600mm,壁厚100~150mm;长度根据地质条件确定,桩柱为管状,桩柱内部顶部与桩帽一体式连接,下半部外周面设置有若干凹槽,桩柱2的凹槽部分选择取决于多年冻土上限的深度,则凹槽部分在冻土上限以下部位。由于冻土层退化导致冻土上限下降的深度一般取3m左右,因此管桩应进入多年冻土上限以下3m,以多年冻土层作为管桩的持力层。桩柱2分为有凹槽段和无凹槽段,以多年冻土上限为界。无凹槽段的长度为处于地表和多年冻土上限之间,有凹槽段位于多年冻土上限与下限之间,这是因为季节活动层在道路建成后始终属于融化状态,其性质与软土类似,凹槽对单桩承载力并无显著提高;有凹槽段管桩,凹槽内土体与槽外土体呈整体冻结状态,可以增加管桩的抗剪强度,进而提高单桩承载力。凹槽3沿桩身一周开凿,宽度取为30~50mm,深度根据桩壁厚度确定,取为桩柱2壁厚的0.2~0.3倍;凹槽间距根据现场需要确定,不小于20cm,间距太近会降低混凝土管桩强度,不宜过小。
桩尖4采用尖底十字型钢桩尖,顶部与桩柱2焊接为一体,由于多年冻土层处于冻结冻结状态,十字尖底可以更好的进入持力层。
图3为管桩埋设示意图,管桩应进入多年冻土上限以下3m,且以多年冻土层上限为界,桩柱2分为有凹槽段和无凹槽段。无凹槽段的长度为处于地表和多年冻土上限之间,有凹槽段位于多年冻土上限与下限之间,这是因为季节活动层在道路建成后始终属于融化状态,其性质与软土类似,桩柱2的凹槽对单桩承载力并无显著提高;有凹槽段管桩位于多年冻土层,管桩施工完成后,桩周围土体逐渐回冻,凹槽内土体与槽外土体呈整体冻结状态,可以增加桩柱的抗剪强度,进而提高单桩承载力。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想,不能以此限定本实用新型的保护范围,凡是按照本实用新型提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,包括依次连接的桩帽(1)、桩柱(2)和桩尖(4);
桩帽(1)端面面积大于桩柱(2)端面面积,桩柱(2)顶部部分伸入至桩帽(1)底部,桩柱(2)为管状,桩柱(2)内部顶部与桩帽(1)一体式连接,下半部外周面设置有若干凹槽(3),桩尖(4)采用十字型的锥形钢桩尖(4);
当将管桩设置在冻土地基中时,桩柱(2)的凹槽(3)部分位于冻土上限下方,桩柱(2)伸入冻土上限至少3m。
2.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,桩帽(1)为端面为正方形,边长为3~3.5倍的桩柱(2)外径,桩帽(1)厚度至多等于桩柱(2)外径。
3.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,桩柱(2)顶部部分伸入桩帽(1)底部。
4.根据权利要求3所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,桩柱(2)顶部部分伸入桩帽(1)底部至少10cm。
5.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,桩柱(2)内部顶部设置有两根平行的第一配筋(5)伸入桩帽(1)内部,第一配筋(5)与桩柱(2)轴线平行,桩帽(1)内部设置有与轴线垂直的第二配筋(5)。
6.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,桩柱(2)上的凹槽(3)宽度为30~50mm,深度为0.2~0.3倍桩柱(2)的壁厚;相邻凹槽(3)间距不小于20cm。
7.根据权利要求1所述的一种处理岛状冻土地基融沉混凝土管桩,其特征在于,桩柱(2)外径为400~600mm,壁厚为100~150mm。
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