一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種在多年凍土地區(qū)粧基礎(chǔ)工程中的組合粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，尤其是可應(yīng)用于高等級架空輸電線路塔基的一種裝配式通風(fēng)管復(fù)合粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略和一帶一路建設(shè)的逐步實施，多年凍土地區(qū)大規(guī)模高等級輸電線路的工程問題已經(jīng)逐步成為重點關(guān)注的對象。而在青藏高原多年凍土區(qū)輸電線路塔基的建設(shè)和運營過程中，確保凍土與塔基的整體穩(wěn)定性是首要的任務(wù)。考慮到水平向和豎直向的荷載組合，作用于架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的上拔荷載是基礎(chǔ)設(shè)計必須考慮的工況，在凍土地區(qū)，上拔作用力與凍拔力疊加后將大大增加凍拔失穩(wěn)事故風(fēng)險。而且由于輸電線路基礎(chǔ)工程的結(jié)構(gòu)型式、外部荷載效應(yīng)、基礎(chǔ)與凍土相互作用機(jī)制、設(shè)計采用的可靠度與其他行業(yè)的基礎(chǔ)工程均存在較大差別，且凍土地區(qū)輸電線路基礎(chǔ)抗拔失效模式、破壞過程、設(shè)計理論尚不完善，因此多年凍土地區(qū)的塔基穩(wěn)定性問題仍需要深入研究。同時考慮到青藏高原薄弱的生態(tài)環(huán)境，為了不破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)，對于施工和養(yǎng)護(hù)的限制較多。在工程活動中，由于大體量混凝土澆筑過程中，水化熱的影響不可忽視。因此，預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)而吊運至現(xiàn)場進(jìn)行組裝作業(yè)，是一種行之有效的方法。
[0003]在多年凍土地區(qū)進(jìn)行粧基礎(chǔ)設(shè)計、施工和運營過程中，凍土地基的溫度場和變形場分布變化規(guī)律是其重要的分析對象和控制指標(biāo)。對塔基穩(wěn)定性進(jìn)行研究離不開多年凍土和工程之間的交互影響問題，因此需對地基土體有以下要求:1.在運營期盡量保持多年凍土的凍結(jié)狀態(tài)，以利用其較高的承載力來防止基礎(chǔ)失穩(wěn);2.可利用降溫裝置防止凍土退化，有效的提高周圍地基多年凍結(jié)土體人為上限，減小工程活動對多年凍土的侵?jǐn)_;3.在塔基運營過程中，在穩(wěn)定性分析中，基礎(chǔ)既要抵抗上拔的影響，也要抵抗融沉的影響;4.構(gòu)件可預(yù)制和現(xiàn)場組裝，減少工程擾動和水化熱的影響；5.考慮到水平向荷載作用，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需具有抵抗水平荷載的能力儲備。
[0004]總的來說，需要利用青藏高原冬季較冷的空氣，使得空氣對流換熱可以有效的降低粧基礎(chǔ)周圍土體的溫度，并設(shè)計出對環(huán)境擾動較小、施工便易、抵抗凍融特征顯著的粧基礎(chǔ)，從而為多年凍土區(qū)粧基工程凍脹、融沉等工程問題的防治提供技術(shù)支持。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]鑒于上述，本實用新型的目的在于提供一種高效的通風(fēng)管主動冷卻地溫、并同時在一定程度上即可抵抗凍拔又可抵抗融沉的裝配式通風(fēng)管粧基結(jié)構(gòu)。利用此結(jié)構(gòu)，可有效降低地基土體地溫，提高其地基承載力，實現(xiàn)對多年凍土人工上限的有效提升，同時，為預(yù)防與防治土體凍脹和融沉引起的工程問題提供技術(shù)支持。
[0006]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]本實用新型提供了一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括一個由混凝土底板和其上方的錐體粧柱構(gòu)成的混凝土粧身，混凝土粧身埋設(shè)在地表下多年凍土層中；所述混凝土粧身由四份相同的構(gòu)件拼裝而成，各相鄰構(gòu)件的接觸面呈凹凸結(jié)構(gòu)，四份構(gòu)件通過凹凸結(jié)構(gòu)依次扣合拼裝;所述各構(gòu)件中部設(shè)置一個L型通風(fēng)管，各L型通風(fēng)管頂部設(shè)置有防落罩。
[0008]進(jìn)一步地，所述凹凸結(jié)構(gòu)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;凸菱形與菱形槽相對應(yīng)扣合拼裝，凸梯形與梯形槽相對應(yīng)扣合拼裝。
[0009]進(jìn)一步地，所述凹凸結(jié)構(gòu)的凸面和凹面自各構(gòu)件內(nèi)側(cè)壁由上而下依次分布。
[0010]進(jìn)一步地，所述L型通風(fēng)管布設(shè)在每塊構(gòu)件中部。
[0011]進(jìn)一步地，所述L型通風(fēng)管頂部沿錐體粧柱頂延伸出粧頭，L型通風(fēng)管底部向錐體粧柱側(cè)壁外側(cè)呈90°彎曲伸出至多年凍土層。
[0012]進(jìn)一步地，所述L型通風(fēng)管底部向錐體粧柱側(cè)壁外側(cè)伸出一個出口，或沿錐體粧柱側(cè)壁多層橫向伸出。
[0013]本實用新型的優(yōu)點是:
[0014]1.本實用新型充分利用通風(fēng)管的煙囪效應(yīng)和青藏高原冬季較強(qiáng)的地表風(fēng)能，降低多年凍土層地溫，提升多年凍土上限。
[0015]2.利用多塊體組裝，在相鄰接觸面上設(shè)置凸出和凹進(jìn)的沙漏狀或菱形形狀，扣合后即可抵抗凍脹又可抵抗融沉的影響。
[0016]3.該設(shè)置可提前預(yù)制，在施工過程中直接裝配，減小混凝土現(xiàn)澆后水化熱對多年凍土的侵?jǐn)_，尤其適用于大開挖粧基礎(chǔ)。
[0017]4.分塊組裝，降低了每塊粧基礎(chǔ)的自重，減小了施工的難度。
[0018]5.通風(fēng)管材料可選用工程常見的PVC管材，在預(yù)制混凝土構(gòu)件時預(yù)埋即可。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的通風(fēng)管裝配式復(fù)合結(jié)構(gòu)的縱截面中心剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的通風(fēng)管裝配式復(fù)合結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；
[0021]圖3(a)和3(b)為本實用新型的通風(fēng)管裝配式預(yù)制構(gòu)件接觸面示意圖；
[0022]圖中:1、L型通風(fēng)管；2、預(yù)留的凸出和凹進(jìn)的混凝土槽;3、錐柱型粧基礎(chǔ)的混凝土底板;4、錐柱型粧基礎(chǔ)粧身下輪廓線;5、錐柱型粧基礎(chǔ)粧頭外輪廓線;6、凸面;7、凹面;8、防落罩。
【具體實施方式】
[0023]下邊結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不作為對本實用新型做任何限制的依據(jù)。
[0024]如圖1、圖2和圖3(a)和圖3(b)所示，本實用新型防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括一個由錐柱型粧基礎(chǔ)的混凝土底板3和其上方的錐體粧柱構(gòu)成的混凝土粧身，混凝土粧身埋設(shè)在地表下多年凍土層中；其粧頭和粧底的外輪廓線見圖2中錐柱型粧基礎(chǔ)粧身下輪廓線4和錐柱型粧基礎(chǔ)粧頭外輪廓線5，混凝土粧身由四份相同的構(gòu)件拼裝組成，在各相鄰構(gòu)件的接觸面設(shè)有預(yù)留的凸出和凹進(jìn)的混凝土槽2，構(gòu)成接觸面的凹凸結(jié)構(gòu)，凹凸結(jié)構(gòu)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；凸菱形與菱形槽相對應(yīng)扣合拼裝，凸梯形與梯形槽相對應(yīng)扣合拼裝，凹凸結(jié)構(gòu)的凸面和凹面自各構(gòu)件內(nèi)側(cè)壁由上而下依次分布，四份構(gòu)件依次扣合拼裝。各構(gòu)件中部設(shè)置一個L型通風(fēng)管1，各L型通風(fēng)管1頂部設(shè)置有防落罩8兒型通風(fēng)管1布設(shè)在每塊構(gòu)件中部。L型通風(fēng)管1頂部沿錐體粧柱頂延伸出粧頭，L型通風(fēng)管1底部向錐體粧柱側(cè)壁外側(cè)呈90°彎曲伸出至多年凍土層，L型通風(fēng)管底部向錐體粧柱側(cè)壁外側(cè)伸出一個出口，或沿錐體粧柱側(cè)壁多層橫向伸出。
[0025]在現(xiàn)場拼裝過程中，錐柱式粧基礎(chǔ)的組成部件預(yù)制，并在現(xiàn)場機(jī)械化裝配作業(yè)，將四份構(gòu)件依次咬合拼裝。相鄰的構(gòu)件之間接觸面依據(jù)預(yù)設(shè)的凹凸形狀互相扣合，即可減少凍拔量，又可減小融沉量。在構(gòu)件上設(shè)置L型的通風(fēng)管，可有效降低粧基礎(chǔ)和其下伏多年凍土的地溫，提升工程場地多年凍土上限高度，增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基承載力。通風(fēng)管數(shù)量、直徑和埋深可依據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)設(shè)置。
[0026]本實用新型的原理是，由于現(xiàn)行多年凍土地區(qū)錐柱型粧基礎(chǔ)較大的幾何尺寸，使得現(xiàn)場澆筑混凝土的水化熱對多年凍土擾動較大，而多年凍土又對地溫及其敏感，因此需將大體積混凝土構(gòu)件預(yù)制并在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。由于多年凍土地區(qū)粧基礎(chǔ)不僅面臨上拔失效的可能，也面臨融沉失效的可能，同時在一個單獨的粧基礎(chǔ)上，由于水平荷載不同的方向和大小，粧身部件不同部位也處在不同的應(yīng)力狀態(tài)上。因此將粧身設(shè)計分成多塊，一方面降低施工的難度，另一方面利用接觸面上設(shè)置的凸出凹進(jìn)部位進(jìn)行相互扣合，依靠兩部分之間的相對位移來抵抗凍拔和融沉的影響。同時在粧身設(shè)置L型通風(fēng)管，利用通風(fēng)管的煙囪效應(yīng)和青藏高原冬季地表較大的冷能，來使多年凍土層降溫。
[0027]該結(jié)構(gòu)在冬季可利用外界較冷的氣溫通過豎向“煙囪式”通風(fēng)管增強(qiáng)對地基土體主動降溫，在夏季由于外界溫度高而地溫低自動停止工作。本實用新型可實現(xiàn)對多年凍土區(qū)高等級輸電線塔基的有效降溫，煙囪式通風(fēng)管可加速大氣同多年凍土的熱交換，互相扣合的粧身構(gòu)件即可防止凍脹又可防止融沉，并有效提高多年凍土的人為上限，增強(qiáng)塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和地基承載力，減少塔基上拔可能性和工程凍害。此外，本結(jié)構(gòu)可提前預(yù)制，施工時在現(xiàn)場裝配即可，適用于大開挖錐柱型粧基礎(chǔ)。
[0028]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括一個由混凝土底板和其上方的錐體粧柱構(gòu)成的混凝土粧身，混凝土粧身埋設(shè)在地表下多年凍土層中；所述混凝土粧身由四份相同的構(gòu)件拼裝而成，各相鄰構(gòu)件的接觸面呈凹凸結(jié)構(gòu)，四份構(gòu)件通過凹凸結(jié)構(gòu)依次扣合拼裝;所述各構(gòu)件中部設(shè)置一個L型通風(fēng)管，各L型通風(fēng)管頂部設(shè)置有防落罩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凹凸結(jié)構(gòu)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；凸菱形與菱形槽相對應(yīng)扣合拼裝，凸梯形與梯形槽相對應(yīng)扣合拼裝。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凹凸結(jié)構(gòu)的凸面和凹面自各構(gòu)件內(nèi)側(cè)壁由上而下依次分布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述L型通風(fēng)管布設(shè)在每塊構(gòu)件中部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述L型通風(fēng)管頂部沿錐體粧柱頂延伸出粧頭，L型通風(fēng)管底部向錐體粧柱側(cè)壁外側(cè)呈90°彎曲伸出至多年凍土層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述L型通風(fēng)管底部向錐體粧柱側(cè)壁外側(cè)伸出一個出口，或沿錐體粧柱側(cè)壁多層橫向伸出。
【專利摘要】本實用新型公開了一種防凍拔和融沉的裝配型通風(fēng)樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括一個由混凝土底板和其上方的錐體樁柱構(gòu)成的混凝土樁身，混凝土樁身埋設(shè)在地表下多年凍土層中；所述混凝土樁身由四份相同的構(gòu)件拼裝而成，各相鄰構(gòu)件的接觸面呈凹凸結(jié)構(gòu)，四份構(gòu)件通過凹凸結(jié)構(gòu)依次扣合拼裝；所述各構(gòu)件中部設(shè)置一個L型通風(fēng)管，各L型通風(fēng)管頂部設(shè)置有防落罩。本結(jié)構(gòu)在預(yù)制樁基礎(chǔ)組件的接觸面上，同時設(shè)置有凸出和凹進(jìn)的混凝土槽，形制為沙漏狀或者菱形狀，以同時抵抗凍拔和融沉的影響。該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對多年凍土區(qū)樁基礎(chǔ)的有效降溫，提高多年凍土的人為上限，增強(qiáng)樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和地基承載力，減少樁基上拔和融沉的可能性和工程凍害。
【IPC分類】E02D27/42, E02D5/22
【公開號】CN205134353
【申請?zhí)枴緾N201520919384
【發(fā)明人】許健, 劉華, 劉鳳云, 王掌權(quán)
【申請人】西安建筑科技大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月17日