[發明專利]一種樁柱運行期凍拔病害整治結構及其整治方法

在審

• 申請號: 202111398171.0
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114703907A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 商允虎;牛富俊;高澤永;李國玉;王進昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: E02D31/14
• 分類號: E02D31/14;E02D27/35;E02D5/60
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種樁柱運行期凍拔病害整治結構及其整治方法，所述整治結構包括隔離層、砂礫壓填區和保溫隔熱板，其中，所述隔離層包裹于所述柱體上，所述砂礫壓填區圍繞所述樁柱壓填，所述砂礫壓填區和柱體之間通過所述隔離層隔離，所述砂礫壓填區的底部嵌入地表下層，所述砂礫壓填區的高度接近最大凍深的深度，所述砂礫壓填區的外表面覆蓋保溫隔熱板。本發明的整治結構可起到隔熱、弱化土體凍脹特性、減小季節凍土層對樁基的法向凍脹力、減小地下水對樁周凍土層的補給強度，可有效控制寒區樁基凍拔發展。

技術領域

本發明涉及凍拔防控技術領域，特別是涉及一種樁柱運行期凍拔病害整治結構及其整治方法。

背景技術

我國凍土面積約占國土面積75％，在凍土地區蘊藏著豐富的礦產資源，但大部分屬于經濟欠開發地區，隨著社會、經濟發展及國情需要，凍土區的鐵路、公路、電力等建筑工程活動越來越多。樁基因其對凍土區地溫場擾動小、可有效減輕基礎受季節性凍脹與融沉變形的影響，在我國凍土區工程建設中廣泛被應用，尤其在道路工程等級提高、以橋代路不斷發展的背景下，樁基將越來越得以廣泛采用。

在季節凍土層反復的凍融作用下，淺埋樁基的長期穩定性面臨著巨大威脅。此過程中凍拔是影響樁基穩定的重要問題，從正凍土與樁基的相互作用來看，樁周土在凍結過程中發生體積膨脹并對樁基產生凍脹力，根據凍脹力的作用方向及其與基礎表面的相互關系，凍脹力可分為水平凍脹力、法向凍脹力和切向凍脹力。平行作用于樁基側表面，依靠樁土間凍結強度，使樁基隨土體凍脹變形而產生向上位移的拔起力為切向凍脹力。在樁基凍拔發展過程方面，冬季來臨的凍結初期，樁周土與樁基凍結在一起，同時產生凍脹，在切向凍脹力的作用下，樁基被拔升起；在春季融化時，融土對樁基水平作用力明顯減小，淺層融土開始回落，深層土對樁基的摩阻力作用，致使樁基未能隨土體融化而完全回落，最終融化期的樁基殘留了一定的豎向位移。這樣的過程循環交替進行，凍拔量逐年積累，導致樁基被拔失穩。

從凍拔防控措施應用情況來看，較為常見并得到工程驗證的凍拔防控措施包括涂刷隔離劑、樁外套管、增加樁長、擴大式基礎及換填等。以上措施均需在樁基工程設計與施工階段實施，而針對樁基運行期的凍拔病害整治措施鮮有報道。考慮到樁基運行期凍拔病害整治的迫切需要，以及確保凍拔病害樁基運行安全、服役壽命，有必要提出結構簡單、施工方便、便于推廣的樁基運行期凍拔病害整治措施。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中樁基運行期凍拔病害防控措施存在的技術問題，而提供一種樁柱運行期凍拔病害整治結構。

本發明的另一方面，是提供一種樁柱運行期凍拔病害整治方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種樁柱運行期凍拔病害整治結構，包括隔離層、砂礫壓填區和保溫隔熱板，所述隔離層包裹于所述柱體上，所述砂礫壓填區圍繞所述樁柱壓填，所述砂礫壓填區和柱體之間通過所述隔離層隔離，所述砂礫壓填區的底部嵌入地表下層，所述砂礫壓填區的外表面覆蓋保溫隔熱板。

在上述技術方案中，所述砂礫壓填區呈空心圓臺結構，空心用于容納對應的部分樁基和部分柱體。

在上述技術方案中，所述砂礫壓填區的高度大于等于最大季節凍深。

在上述技術方案中，空心圓臺結構的上底面的半徑比柱體的半徑大。

在上述技術方案中，空心圓臺結構的側面坡度為1/2-1/1。

在上述技術方案中，所述保溫隔熱板的材質為EPS。

在上述技術方案中，所述隔離層由內到外依次為紗布層、潤滑劑層和塑料布層，所述紗布層包裹于所述柱體外。

在上述技術方案中，所述潤滑劑層的材質為渣油。

本發明的另一方面，一種樁柱運行期凍拔病害整治方法，包括以下步驟：