CN211228496U - 高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，在旋入桩体上固定设置有旋入螺旋叶片，旋入桩体上设置有若干相互间隔的旋入螺旋叶片，若干相互间隔的旋入螺旋叶片处于同一螺旋曲面上；旋入桩体的上端固定连接有承载桩体，该承载桩体的轴心线与旋入桩体的轴心线处于同一直线上，在承载桩体上固定设置有承载螺旋叶片；承载螺旋叶片的外径φ1与承载桩体的外径D1之比φ1/D1=1.05‑1.20，旋入螺旋叶片的外径φ2与旋入桩体的外径D2之比φ2/D2=2‑5；所述承载螺旋叶片的螺距t1与旋入螺旋叶片的螺距t2相等。该螺旋基桩特别适用于高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱的安装基桩。

Description

高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩

技术领域

本实用新型涉及一种连接于电气化铁路接触网支柱底端而植入地层的桩体结构，尤其涉及用于支承连接高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱而植入冻土层的螺旋基桩。

背景技术

青藏铁路是一条连接青海省西宁市至西藏自治区拉萨市的国铁Ⅰ级铁路，是中国新世纪四大工程之一，是通往西藏腹地的第一条铁路，也是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，全线长1956千米。青藏铁路分两期建成，一期工程东起西宁市，西至格尔木市，1984年5月建成通车；二期工程东起格尔木市，西至拉萨市，2006年7月1日全线通车。2011年6月29日，青藏铁路西格段复线建设完工并实现电气化运营，格拉段电气化改建也已迫在眉捷。

格拉段全长1142千米，设计的最高速度为100千米/小时，目前仍采用柴油机车，电气化改建的主要工作之一是接触网建设。格拉段地处青藏高原，是生命禁区，其中约900公里在海拔4000m以上，连续多年冻土区550公里，不连续多年冻土区82公里。在这一地区施工接触网支柱基础，需要考虑和解决以下问题：1）避免基础（桩基）施工过程对多年冻土的破坏；2）尽量减小基础（桩基）施工对既有线路路基和正常运营的影响；3）高寒区长距离施工方案的可操作性和便利性；4）施工工艺工法对沿线不同地质情况的普适性。

受格拉段自然环境的限制，一些常规的接触网支柱基础型式如直埋基础、井圈基础、现浇混凝土基础等不可行。现阶段的方案是灌注桩基础，灌注桩桩径900mm、桩长10-25米（根据不同地质情况确定），拟采用改装的旋挖机，安装在由机车牵引平板车上沿路施工。灌注桩施工工序复杂，包括现场制作钢筋笼、钻孔、下放钢筋笼、混凝土灌注和养护、安装上部连接件等，需要投入大量的人力。由于桩长较深，钻孔还需泥浆护壁，钻渣和泥浆极易污染周边环境；混凝土的制作、运输和养护也是一个难题。另外也曾探讨钢管桩方案，即锤击打入预制钢管桩的沉桩工艺，由于冻土难以沉桩，无法采用。因此现有的直埋基础、井圈基础、现浇混凝土基础或灌注桩基础均难以满足高海拔冻土地区接触网支柱基础的施工要求，急需开发一种既具有运输方便、施工快捷且满足环保要求，又具有较高植入稳定性的接触网支柱基桩结构。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型所要解决的技术问题是发明一种高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，不仅具有良好的抗压、抗拔和抗倾覆稳定性，而且施工方便快捷，对周围环境影响小。

为了解技术上述问题，本实用新型的高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，包括旋入桩体，在旋入桩体上固定设置有旋入螺旋叶片，所述旋入桩体上设置有若干相互间隔的旋入螺旋叶片，若干相互间隔的旋入螺旋叶片处于同一螺旋曲面上；所述旋入桩体的上端固定连接有承载桩体，该承载桩体的轴心线与旋入桩体的轴心线处于同一直线上，在承载桩体上固定设置有承载螺旋叶片；所述承载桩体的外径D1与旋入桩体的外径D2之比D1/D2=5.5-6.5，所述承载螺旋叶片的外径φ1与承载桩体的外径D1之比φ1/ D1=1.05-1.20，所述承载桩体的高度H1与承载桩体的外径D1之比H1/ D1=2-3，所述旋入螺旋叶片的外径φ2与旋入桩体的外径D2之比φ2/D2=2-5；所述承载螺旋叶片的螺距t1与旋入螺旋叶片的螺距t2相等。

在上述结构中，由于在承载桩体和旋入桩体上均设置有螺旋叶片，从而形成变径的螺旋桩，通过旋拧即可植入到一定厚度的冻土层及下卧持力层中，施工快捷，对施工环境要求低，不仅可以在下雨、下雪、严寒和高原缺氧环境下施工，而且能适应多种地质地层，可以快捷钻进而牢固植入到冻土层及下卧持力层中。采用本实用新型的螺旋基桩无混凝土浇筑和养护问题，易与上部接触网支柱连接，对既有线路路基和正常运营影响小，既适用于现有线路的电气化改造，也适用于电气化铁路接触网支柱的新建基桩施工；该螺旋桩施工时不排土、无泥浆、无振动，对周围环境影响最小。又由于在旋入桩体上端固定连接有承载桩体，且承载桩体的外径数倍于旋入桩体，形成了异径的螺旋桩；在接触网基础设计中的控制工况一般是抗倾覆稳定性，在冻土地区还需考虑冻涨上拔力，桩基础的水平抗力，主要取决于其上部数米的地层情况和桩径，而本实用新型的基桩上部大直径桩体恰恰提供较高的水平抗力以满足抗倾覆稳定性要求，下部的旋入桩体满足立柱荷载和冻涨力的抗压抗拔承载力要求，使得单根螺旋基桩极限承载力可达数十吨至上百吨，满足电气化铁路基础网立柱要求。还由于本实用新型的螺旋基桩结构适用于工厂标准化制作，桩体质量有保证，施工方式为旋拧钻进成桩，采用挖掘机等建筑机械的液压动力带动专用扭矩动力头旋拧带螺旋叶片的旋入桩体和承载桩体进入土中，不仅具有良好的抗压和抗拔承载力，而且施工工序简单，无需保养，施工结束后即可使用，可极大地缩短施工工期，非常适用于高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱的植入基桩。本实用新型中承载螺旋叶片和旋入螺旋叶片的螺距相等，且旋入桩体上各旋入螺旋叶片处于同一螺旋曲面上，这样旋拧植入桩体的螺旋叶片拧入轨迹相同，最大限度地减少了螺旋叶片对冻土层的拧动切割阻力，不仅旋拧阻力小，而且对冻土层的影响最小，有利于增强冻土层对桩体握持力。

本实用新型的进一步实施方式，所述旋入桩体上相邻两旋入螺旋叶片间的间距T为旋入螺旋叶片螺距t2的整数倍，能有减少桩对土层的钻进切割扰动。

本实用新型的一种优选实施方式，所述旋入桩体的下端固定连接有先导底锥，该先导底锥上固定设置有底锥螺旋叶片。该结构有利于减少桩体的旋入阻力。

本实用新型的优选实施方式，所述承载螺旋叶片和旋入螺旋叶片均为正螺旋曲面。便于基桩的制作加工。

本实用新型的优选实施方式，所述承载螺旋叶片和旋入螺旋叶片的螺距相等。该结构能使得承载桩体和旋入桩体同步协调旋拧入土层中。

本实用新型的优选实施方式，所述旋入桩体段上设置有2-4道旋入螺旋叶片。该结构有利于提供足够的旋拧钻进力。

本实用新型的优选实施方式，所述承载桩体的高度H1=2.0-3.5m，该承载桩体段的外径D1=800-1200mm。所述旋入桩体段的高度H2=3-6m，该旋入桩体的外径D2=140mm-200mm。该结构具有较高的水平抗力、抗倾覆稳定性、以及竖向抗拔抗压承载力。

本实用新型的优选实施方式，所述承载桩体和旋入桩体均为圆形钢管，所述承载桩体的顶部固定设置有连接件。不仅便于接触网支柱的连接安装，而且便于桩体的加工制作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩作进一步说明。

图1是本实用新型高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩另一种具体实施方式的结构示意图。

图中：1—承载桩体，2—承载螺旋叶片，3—旋入桩体，4—旋入螺旋叶片，5—底锥螺旋叶片，6—先导底锥，7—桩顶连接件。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示的高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，该螺旋基桩包括旋入桩体3，该旋入桩体3为钢质圆管，该钢质圆管的旋入桩体3的管高H2=6m，其钢管外径D2=200mm。在旋入桩体3的钢管外侧面上固定焊接有两道旋入螺旋叶片4，两道旋入螺旋叶片4处于同一螺旋曲面上，因此该两道旋入螺旋叶片4的间距T为旋入螺旋叶片4螺距t2的整数倍。该两道旋入螺旋叶片4的外径φ2=800mm，旋入螺旋叶片4的螺距t2=200mm。在旋入桩体3的上端固定焊接有承载桩体1，承载桩体1也由钢质圆管构成，构成承载桩体1的钢质圆管外径D1=1200mm，承载桩体1的高度H1=3.5m，在承载桩体1的下段位置焊接有承载螺旋叶片2，该承载螺旋叶片2的外径φ1=1400mm，承载螺旋叶片4的螺距t1=200mm。在承载桩体1的顶端焊接有桩端连接件7，该桩端连接件7采用法兰结构，用于安装接触网支柱。

上述的承载螺旋叶片2和旋入螺旋叶片4均为正螺旋曲面，并且承载螺旋叶片2的螺距t1和旋入螺旋叶片4的螺距t2相等。

实施例二：

如图2所示的高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，图示的螺旋基桩包括旋入桩体3，该旋入桩体3为钢质圆管，该钢质圆管的旋入桩体3的管高H2=3m，其钢管外径D2=140mm。在旋入桩体3的钢管外侧面上固定焊接有两道旋入螺旋叶片4，两道旋入螺旋叶片4处于同一螺旋曲面上，因此该两道旋入螺旋叶片4的间距T为旋入螺旋叶片4螺距t2的整数倍。该两道旋入螺旋叶片4的外径φ2=400mm，旋入螺旋叶片4的螺距t2=160mm。在旋入桩体3的上端固定焊接有承载桩体1，承载桩体1也由钢质圆管构成，构成承载桩体1的钢质圆管外径D1=800mm，承载桩体1的高度H1=2m，在承载桩体1的下段位置焊接有承载螺旋叶片2，该承载螺旋叶片2的外径φ1=900mm，承载螺旋叶片4的螺距t1=160mm。在承载桩体1的顶端焊接有桩端连接件7，该桩端连接件7采用可调节螺栓结构，用于安装接触网支柱。在旋入桩体3的底端焊接有呈倒锥状的先导底锥6，在该先导底锥6上焊接有一道底锥螺旋叶片5。承载螺旋叶片2和旋入螺旋叶片4均为正螺旋曲面，并且承载螺旋叶片2的螺距t1和旋入螺旋叶片4的螺距t2相等。

上述举出了本实用新型的两种优选实施方式，但本实用新型并不局限于上述实施例。本实用新型中各管段的高度和直径也不限于上述数值，其承载桩体的外径D1与旋入桩体的外径D2之比D1/D2应优选在5.5-6.5；承载螺旋叶片的外径φ1与承载桩体的外径D1之比φ1/D1应优选在1.05-1.20；承载桩体的高度H1与承载桩体的外径D1之比H1/D1应优选在2-3；旋入螺旋叶片的外径φ2与旋入桩体的外径D2之比φ2/D2应优选在2-5；旋入桩体段上优选设置2-4道旋入螺旋叶片，更可根据地层情况和实际施工工况选择确定其旋入螺旋叶片的道数；螺旋叶片除采用正螺旋曲面外，还可以采用变螺旋曲面等相应的螺旋曲面，等等。这些选择和变换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，包括旋入桩体（3），在旋入桩体（3）上固定设置有旋入螺旋叶片（4），其特征在于：所述旋入桩体（3）上设置有若干相互间隔的旋入螺旋叶片（4），若干相互间隔的旋入螺旋叶片（4）处于同一螺旋曲面上；所述旋入桩体（3）的上端固定连接有承载桩体（1），该承载桩体（1）的轴心线与旋入桩体（3）的轴心线处于同一直线上，在承载桩体（1）上固定设置有承载螺旋叶片（2）；所述承载桩体（1）的外径D1与旋入桩体（3）的外径D2之比D1/D2=5.5-6.5，所述承载螺旋叶片（2）的外径φ1与承载桩体（1）的外径D1之比φ1/ D1=1.05-1.20，所述承载桩体（1）的高度H1与承载桩体（1）的外径D1之比H1/ D1=2-3，所述旋入螺旋叶片（4）的外径φ2与旋入桩体（3）的外径D2之比φ2/D2=2-5；所述承载螺旋叶片（2）的螺距t1与旋入螺旋叶片（4）的螺距t2相等。

2.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述旋入桩体（3）上相邻两旋入螺旋叶片（4）间的间距T为旋入螺旋叶片（4）螺距t2的整数倍，各道旋入螺旋叶片（4）的螺距t2相等。

3.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述旋入桩体（3）的下端固定连接有先导底锥（6），该先导底锥（6）上固定设置有底锥螺旋叶片（5）。

4.根据权利要求1、2或3所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述承载螺旋叶片（2）和旋入螺旋叶片（4）均为正螺旋曲面。

5.根据权利要求1、2或3所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述承载螺旋叶片（2）和旋入螺旋叶片（4）的螺距相等。

6.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述旋入桩体（3）上设置有2-4道旋入螺旋叶片（4）。

7.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述承载桩体（1）的高度H1=2.0-3.5m，该承载桩体（1）的外径D1=800-1200mm。

8.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述旋入桩体（3）的高度H2=3-6m，该旋入桩体（3）的外径D2=140mm-200mm。

9.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述承载桩体（1）的顶端固定设置有桩端连接件（7）。

10.根据权利要求1所述高海拔冻土地区电气化铁路接触网支柱螺旋基桩，其特征在于：所述承载桩体（1）和旋入桩体（3）均为圆形钢管。

Images