冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法技术方案

本发明专利技术涉及寒区桩基工程领域，特别涉及冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法，桩基在结构上形成分区控温结构，实现桩心区域和桩侧区域的独立控温结构，并通过设计方法提前确定控温温度和控温时间，在多年冻土区桩基成桩过程中进行分区分阶段控温，能够同时满足桩基混凝土在强度形成阶段的养护正温需求和桩基承载力形成阶段桩周冻土的回冻负温需求，降低桩基养护温度对桩侧冻土的影响，加快桩基混凝土强度的形成，实现冻土区域混凝土养护和冻土耦合作用下的桩基快速成型，缩短了工期，减少工程投资。减少工程投资。减少工程投资。

【技术实现步骤摘要】
冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法


[0001]本专利技术涉及寒区桩基工程领域，特别涉及冻土区域分区控温桩基、群桩系统及设计方法、施工方法。

技术介绍

[0002]青藏高原多年冻土区气候恶劣，平均海拔4500m以上，冰冻期一年约8个月，年平均气温
‑
2℃~
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6℃，在青藏高原多年冻土地区进行现浇混凝土的施工意味着混凝土的拌合、运输、浇筑只能在较低的温度下进行，而对于混凝土来说，其强度和养护的温度有着直接的联系，过低的养护温度会导致混凝土的强度上升缓慢，甚至达不到设计强度，研究表明，在多年冻土地区，较高的早期养护温度有利于增加混凝土的早期强度，所以，目前常采用棚罩法、蒸汽套法、内部通气法、电加热养护法等，以通过提高早期养护温度来增加混凝土的早期强度，但是，由于桩基属于隐蔽工程，很多加热养护方法无法实现，尤其是寒区桩基工程，桩基与桩周冻土耦合作用，单一加热方式会对冻土产生严重扰动，影响桩周冻土的回冻。
[0003]对于多年冻土地区的混凝土灌注桩，现阶段实际工程中桩周回冻一般采用自然回冻法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.冻土区域分区控温桩基，其特征在于，包括第一控温体（1）：沿桩基（3）中心线设置，并至少从桩基（3）顶面延伸至桩基（3）底面；第二控温体（2）：沿桩基（3）外壁环绕设置，并至少从桩基（3）的地面分界面延伸至桩基（3）底面；控温系统（4）：用于调整所述第一控温体（1）和所述第二控温体（2）温度，所述第一控温体（1）至少具有升温功能，所述第二控温体（2）具有升温和降温功能，形成分区控温结构；温度监测系统（5）：包括若干成列埋设的测温传感器（52），所述温度监测系统（5）与所述控温系统（4）联动控制。2.如权利要求1所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述第一控温体（1）包括管件和/或电加热结构，所述第二控温体（2）包括管件，所述控温系统（4）包括工质供应装置（41）和电控系统（43），所述工质供应装置（41）连接制热制冷装置（42）。3.如权利要求2所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述第一控温体（1）包括主管（11）和至少一根支管（12），所述主管（11）沿桩基（3）中心线延伸至桩底，所述支管（12）底部与所述主管（11）连通，所述支管（12）顶部位于地面以上的桩基（3）上；所述第二控温体（2）螺旋盘绕于桩基（3）钢筋笼。4.如权利要求3所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述支管（12）沿所述主管（11）周向螺旋盘绕设置。5.如权利要求3所述的冻土区域分区控温桩基，其特征在于，所述支管（12）为多根时，所有所述支管（12）环绕所述主管（11）排列，所述支管（12）为直管或螺旋型管道。6.冻土区域分区控温群桩系统，其特征在于，包括如权利要求1
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5任意一项所述的冻土区域分区控温桩基（3），至少两根桩基（3）排列组合形成群桩结构，所述群桩结构作为一个控温单元，所述控温单元外围冻土内设置若干第三控温体（6），若干所述第三控温体（6）环绕所述控温单元设置，形成至少一层外控温壁（7），所述第三控温体（6）具有降温功能。7.如权利要求6所述的冻土区域分区控温群桩系统，其特征在于，所述控温单元的中心区域和/或相邻桩基（3）之间设置若干所述第三控温体（6），形成内控温壁（8），所述外控温壁（7）和所述内控温壁（8）之间形成桩基（3）养护区域。8.如权利要求7所述的冻土区域分区控温群桩系统，其特征在于，所述第一控温体（1）、第二控温体（2）和第三控温体（6）可同步控温。9.如权利要求1
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5任意一项所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，包括如下设计步骤：步骤1：结构设计：根据桩基（3）应用工程需求及施工条件，确定包括桩基（3）结构参数；步骤2：成桩工艺设计：根据冻土区域相关地勘资料，结合桩基（3）混凝土材料配比，确定包括控温温度和控温时间的成桩工艺参数；步骤3：成桩方案设计：结合步骤1确定在桩基（3）浇筑前的钢筋笼结构设置方案，结合步骤2确定在桩基（3）浇筑后的分区分阶段控温养护方案，组合形成桩基（3）成桩方案。10.如权利要求9所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：根据桩基（3）应用工程结构设计需求，确定桩基（3）直径和桩基高度；步骤1.2：根据施工条件，确定第一控温体（1）结构参数：若第一控温体（1）为电加热结
构，设置电加热结构配套电控系统（43）；若第一控温体（1）为管件，设置主管（11）、支管（12）和配套工质供应装置（41）；主管（11）内径为桩基（3）直径的20
‰‑
70
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；若支管（12）为一根，支管（12）的直径与主管（11）直径相等；若支管（12）为多根，所有支管（12）的直径之和与主管（11）直径相等，10cm≤支管（12）外壁与主管（11）外壁间隔距离≤1/2桩基（3）直径；步骤1.3：根据施工条件，确定第二控温体（2）结构参数：若第二控温体（2）采用非金属管件，设置其内径为桩基（3）直径的20
‰‑
70
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；若第二控温体（2）采用金属管件，设置其内径≥14mm且小于桩基（3）直径的25
‰
；步骤1.4：根据桩基（3）结构，确定测温传感器（52）的设置位置：至少一列的所述测温传感器（52）与所述第一控温体（1）贴靠设置，至少一列的所述测温传感器（52）与桩基（3）外壁贴靠设置，至少一列的所述测温传感器（52）设置在桩基（3）外侧冻土内，与桩基（3）间隔设置，每一列的所述测温传感器（52）数量为至少两个。11.如权利要求9所述的冻土区域分区控温桩基的设计方法，其特征在于，步骤2具体包括：步骤2.1：根据桩基（3）应用工程设计资料及冻土区域相关地勘资料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪双杰，符进，陈建兵，金龙，董元宏，彭惠，魏尧，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：