一种防冻拔和融沉的装配型通风桩基础结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种在多年冻土地区粧基础工程中的组合粧基础结构，尤其是可应用于高等级架空输电线路塔基的一种装配式通风管复合粧基础结构。
【背景技术】
[0002]随着西部大开发战略和一带一路建设的逐步实施，多年冻土地区大规模高等级输电线路的工程问题已经逐步成为重点关注的对象。而在青藏高原多年冻土区输电线路塔基的建设和运营过程中，确保冻土与塔基的整体稳定性是首要的任务。考虑到水平向和竖直向的荷载组合，作用于架空输电线路杆塔基础的上拔荷载是基础设计必须考虑的工况，在冻土地区，上拔作用力与冻拔力叠加后将大大增加冻拔失稳事故风险。而且由于输电线路基础工程的结构型式、外部荷载效应、基础与冻土相互作用机制、设计采用的可靠度与其他行业的基础工程均存在较大差别，且冻土地区输电线路基础抗拔失效模式、破坏过程、设计理论尚不完善，因此多年冻土地区的塔基稳定性问题仍需要深入研究。同时考虑到青藏高原薄弱的生态环境，为了不破坏当地的生态，对于施工和养护的限制较多。在工程活动中，由于大体量混凝土浇筑过程中，水化热的影响不可忽视。因此，预制混凝土构件进而吊运至现场进行组装作业，是一种行之有效的方法。
[0003]在多年冻土地区进行粧基础设计、施工和运营过程中，冻土地基的温度场和变形场分布变化规律是其重要的分析对象和控制指标。对塔基稳定性进行研究离不开多年冻土和工程之间的交互影响问题，因此需对地基土体有以下要求:1.在运营期尽量保持多年冻土的冻结状态，以利用其较高的承载力来防止基础失稳;2.可利用降温装置防止冻土退化，有效的提高周围地基多年冻结土体人为上限，减小工程活动对多年冻土的侵扰;3.在塔基运营过程中，在稳定性分析中，基础既要抵抗上拔的影响，也要抵抗融沉的影响;4.构件可预制和现场组装，减少工程扰动和水化热的影响；5.考虑到水平向荷载作用，基础结构需具有抵抗水平荷载的能力储备。
[0004]总的来说，需要利用青藏高原冬季较冷的空气，使得空气对流换热可以有效的降低粧基础周围土体的温度，并设计出对环境扰动较小、施工便易、抵抗冻融特征显著的粧基础，从而为多年冻土区粧基工程冻胀、融沉等工程问题的防治提供技术支持。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种高效的通风管主动冷却地温、并同时在一定程度上即可抵抗冻拔又可抵抗融沉的装配式通风管粧基结构。利用此结构，可有效降低地基土体地温，提高其地基承载力，实现对多年冻土人工上限的有效提升，同时，为预防与防治土体冻胀和融沉引起的工程问题提供技术支持。
[0006]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0007]本实用新型提供了一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，包括一个由混凝土底板和其上方的锥体粧柱构成的混凝土粧身，混凝土粧身埋设在地表下多年冻土层中；所述混凝土粧身由四份相同的构件拼装而成，各相邻构件的接触面呈凹凸结构，四份构件通过凹凸结构依次扣合拼装;所述各构件中部设置一个L型通风管，各L型通风管顶部设置有防落罩。
[0008]进一步地，所述凹凸结构包括凸面和凹面，所述凸面呈凸菱形或者凸梯形，所述凹面呈菱形槽或梯形槽;凸菱形与菱形槽相对应扣合拼装，凸梯形与梯形槽相对应扣合拼装。
[0009]进一步地，所述凹凸结构的凸面和凹面自各构件内侧壁由上而下依次分布。
[0010]进一步地，所述L型通风管布设在每块构件中部。
[0011]进一步地，所述L型通风管顶部沿锥体粧柱顶延伸出粧头，L型通风管底部向锥体粧柱侧壁外侧呈90°弯曲伸出至多年冻土层。
[0012]进一步地，所述L型通风管底部向锥体粧柱侧壁外侧伸出一个出口，或沿锥体粧柱侧壁多层横向伸出。
[0013]本实用新型的优点是:
[0014]1.本实用新型充分利用通风管的烟囱效应和青藏高原冬季较强的地表风能，降低多年冻土层地温，提升多年冻土上限。
[0015]2.利用多块体组装，在相邻接触面上设置凸出和凹进的沙漏状或菱形形状，扣合后即可抵抗冻胀又可抵抗融沉的影响。
[0016]3.该设置可提前预制，在施工过程中直接装配，减小混凝土现浇后水化热对多年冻土的侵扰，尤其适用于大开挖粧基础。
[0017]4.分块组装，降低了每块粧基础的自重，减小了施工的难度。
[0018]5.通风管材料可选用工程常见的PVC管材，在预制混凝土构件时预埋即可。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的通风管装配式复合结构的纵截面中心剖面结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的通风管装配式复合结构的俯视示意图；
[0021]图3(a)和3(b)为本实用新型的通风管装配式预制构件接触面示意图；
[0022]图中:1、L型通风管；2、预留的凸出和凹进的混凝土槽;3、锥柱型粧基础的混凝土底板;4、锥柱型粧基础粧身下轮廓线;5、锥柱型粧基础粧头外轮廓线;6、凸面;7、凹面;8、防落罩。
【具体实施方式】
[0023]下边结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。
[0024]如图1、图2和图3(a)和图3(b)所示，本实用新型防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，包括一个由锥柱型粧基础的混凝土底板3和其上方的锥体粧柱构成的混凝土粧身，混凝土粧身埋设在地表下多年冻土层中；其粧头和粧底的外轮廓线见图2中锥柱型粧基础粧身下轮廓线4和锥柱型粧基础粧头外轮廓线5，混凝土粧身由四份相同的构件拼装组成，在各相邻构件的接触面设有预留的凸出和凹进的混凝土槽2，构成接触面的凹凸结构，凹凸结构包括凸面6和凹面7，凸面6呈凸菱形或者凸梯形，凹面7呈菱形槽或梯形槽；凸菱形与菱形槽相对应扣合拼装，凸梯形与梯形槽相对应扣合拼装，凹凸结构的凸面和凹面自各构件内侧壁由上而下依次分布，四份构件依次扣合拼装。各构件中部设置一个L型通风管1，各L型通风管1顶部设置有防落罩8儿型通风管1布设在每块构件中部。L型通风管1顶部沿锥体粧柱顶延伸出粧头，L型通风管1底部向锥体粧柱侧壁外侧呈90°弯曲伸出至多年冻土层，L型通风管底部向锥体粧柱侧壁外侧伸出一个出口，或沿锥体粧柱侧壁多层横向伸出。
[0025]在现场拼装过程中，锥柱式粧基础的组成部件预制，并在现场机械化装配作业，将四份构件依次咬合拼装。相邻的构件之间接触面依据预设的凹凸形状互相扣合，即可减少冻拔量，又可减小融沉量。在构件上设置L型的通风管，可有效降低粧基础和其下伏多年冻土的地温，提升工程场地多年冻土上限高度，增加基础稳定性和地基承载力。通风管数量、直径和埋深可依据当地气象参数设置。
[0026]本实用新型的原理是，由于现行多年冻土地区锥柱型粧基础较大的几何尺寸，使得现场浇筑混凝土的水化热对多年冻土扰动较大，而多年冻土又对地温及其敏感，因此需将大体积混凝土构件预制并在现场进行拼装。由于多年冻土地区粧基础不仅面临上拔失效的可能，也面临融沉失效的可能，同时在一个单独的粧基础上，由于水平荷载不同的方向和大小，粧身部件不同部位也处在不同的应力状态上。因此将粧身设计分成多块，一方面降低施工的难度，另一方面利用接触面上设置的凸出凹进部位进行相互扣合，依靠两部分之间的相对位移来抵抗冻拔和融沉的影响。同时在粧身设置L型通风管，利用通风管的烟囱效应和青藏高原冬季地表较大的冷能，来使多年冻土层降温。
[0027]该结构在冬季可利用外界较冷的气温通过竖向“烟囱式”通风管增强对地基土体主动降温，在夏季由于外界温度高而地温低自动停止工作。本实用新型可实现对多年冻土区高等级输电线塔基的有效降温，烟囱式通风管可加速大气同多年冻土的热交换，互相扣合的粧身构件即可防止冻胀又可防止融沉，并有效提高多年冻土的人为上限，增强塔基础的稳定性和地基承载力，减少塔基上拔可能性和工程冻害。此外，本结构可提前预制，施工时在现场装配即可，适用于大开挖锥柱型粧基础。
[0028]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，其特征在于:包括一个由混凝土底板和其上方的锥体粧柱构成的混凝土粧身，混凝土粧身埋设在地表下多年冻土层中；所述混凝土粧身由四份相同的构件拼装而成，各相邻构件的接触面呈凹凸结构，四份构件通过凹凸结构依次扣合拼装;所述各构件中部设置一个L型通风管，各L型通风管顶部设置有防落罩。2.根据权利要求1所述的一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，其特征在于:所述凹凸结构包括凸面和凹面，所述凸面呈凸菱形或者凸梯形，所述凹面呈菱形槽或梯形槽；凸菱形与菱形槽相对应扣合拼装，凸梯形与梯形槽相对应扣合拼装。3.根据权利要求1所述的一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，其特征在于:所述凹凸结构的凸面和凹面自各构件内侧壁由上而下依次分布。4.根据权利要求1所述的一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，其特征在于:所述L型通风管布设在每块构件中部。5.根据权利要求4所述的一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，其特征在于:所述L型通风管顶部沿锥体粧柱顶延伸出粧头，L型通风管底部向锥体粧柱侧壁外侧呈90°弯曲伸出至多年冻土层。6.根据权利要求5所述的一种防冻拔和融沉的装配型通风粧基础结构，其特征在于:所述L型通风管底部向锥体粧柱侧壁外侧伸出一个出口，或沿锥体粧柱侧壁多层横向伸出。
【专利摘要】本实用新型公开了一种防冻拔和融沉的装配型通风桩基础结构，包括一个由混凝土底板和其上方的锥体桩柱构成的混凝土桩身，混凝土桩身埋设在地表下多年冻土层中；所述混凝土桩身由四份相同的构件拼装而成，各相邻构件的接触面呈凹凸结构，四份构件通过凹凸结构依次扣合拼装；所述各构件中部设置一个L型通风管，各L型通风管顶部设置有防落罩。本结构在预制桩基础组件的接触面上，同时设置有凸出和凹进的混凝土槽，形制为沙漏状或者菱形状，以同时抵抗冻拔和融沉的影响。该结构可实现对多年冻土区桩基础的有效降温，提高多年冻土的人为上限，增强桩基础的稳定性和地基承载力，减少桩基上拔和融沉的可能性和工程冻害。
【IPC分类】E02D27/42, E02D5/22
【公开号】CN205134353
【申请号】CN201520919384
【发明人】许健, 刘华, 刘凤云, 王掌权
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月17日