一种冻土地区防短桩冻拔套管设备及使用方法

摘要

本发明公开了一种冻土地区防短桩冻拔套管设备及使用方法，包括套在预制桩外的套管，所述套管内壁涂有粘合层，粘合层上设有填充层，套管的外壁涂有润滑层，套管上端的内壁上还连接有封口橡胶圈。所述套管为PE管。所述粘合层为喷刷于内壁上的粘合胶。所述填充层为碎木屑。所述润滑层为疏水润滑胶。将厚层季节性冻土冻胀产生的切向冻胀力转移至套管上，用套管承受冻切力，阻隔冻切力作用在桩体上，使预制桩免受冻拔作用的影响，从而可以缩短预制桩长度，节约工程造价。

说明书

技术领域

本发明属于厚层冻土地区施工领域，具体涉及一种冻土地区防短桩冻拔套管设备及使用方法。

背景技术

随着我国电网建设的发展，越来越多的架空输电线路工程需要穿越冻土地区。同样越来越多的光伏电站建设于光照条件更好的高海拔、高寒冻土地区。在冻土地区进行基础建设时，必须考虑冻土地基对基础受力的影响，需要选择合理的基础形式和计算方法，并采取减小冻胀的措施。

冻土是由固体矿物颗粒、冰包裹体与冰夹层、结合态和自由态水、气态成分等复杂的“四项”体系组成，各组成分因外界温度等条件的变化处于动态的力学和热学平衡中，随着环境因素的变化，冻土的工程性质往往发生从一种状态到另一种状态的突变。当外界温度降低时，土体中一部分未冻水冻结成冰，体积增大，引起土颗粒之间的相对位移，土体向周围膨胀（冻胀），若受到基础限制和抵抗，此时受约束的土体就要对基础产生反作用力，常称这种力为冻胀力。

冻土地区桩基工程以基础的形式参与天然土体系统，根据冻胀力和基础作用的关系，通常把基础所受的冻胀力划分为切向冻胀力、法向冻胀力和水平冻胀力3类。切向冻胀力垂直于冻结锋面，使基础随土体冻胀变形而产生向上位移的上拔力；法向冻胀力垂直于冻结锋面及基础地面，形成上拔力，将基础向上抬起；水平冻胀力，垂直于基础侧表面，使基础受到水平方向的挤压或推力而产生水平位移。

冻土地区桩基础如果在设计和施工时对冻胀考虑不周，会引起基础在切向冻胀力的作用下产生上拔变形，甚至破坏。设计根据建筑物的抗拔要求、冻土深度、地层岩性、压缩系数、抗拔系数等指标，计算基桩的抗拔极限承载力标准值。在厚层冻土地区，为了满足建筑物的抗拔要求，往往需要增加桩体长度，增加了工程造价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冻土地区防短桩冻拔套管设备及使用方法，以使得预制桩不易受冻土动胀干扰。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的，一种冻土地区防短桩冻拔套管设备，包括套在预制桩外的套管，所述套管内壁涂有粘合层，粘合层上设有填充层，套管的外壁涂有润滑层，套管上端的内壁上还连接有封口橡胶圈。

所述套管为PE管。

所述粘合层为喷刷于内壁上的粘合胶。

所述填充层为碎木屑。

所述润滑层为疏水润滑胶。

一种冻土地区防短桩冻拔套管设备的使用方法，包括以下步骤：

套管预制，将粘合胶喷刷在套管内壁形成粘合层，将疏水润滑胶喷刷于套管外壁，形成润滑层；

填充层预制，将碎木屑喷洒至套管内壁，碎木屑粘在粘合层上形成填充层；

将预制桩和套管置于造好的孔位内，且预制桩插在套管内，套管上端露出地表，

在套管和桩体露出地表处，用封口橡胶圈套入套管内壁和桩体外壁之间缝隙，密封套管和桩体。

所述其中套管下端还深于冻土层。

本发明的有益效果在于：1、将厚层季节性冻土冻胀产生的切向冻胀力转移至套管上，用套管承受冻切力，阻隔冻切力作用在桩体上，使预制桩免受冻拔作用的影响，从而可以缩短预制桩长度，节约工程造价。

2、套管内壁的碎木屑隔绝了预制桩与套管空隙中的冷空气下移，起到了保温和隔温的作用。

3、木屑为柔性材料，之间空隙大，这样套管在受冻切力作用上拔过程中，木屑对桩体不会产生较大的作用了，防止了冻切力传递到预制桩上，进一步保证预制桩不受冻拔作用影响。

4、套管外侧的润滑层，具有较低的摩擦系数，进一步降低了冻切力对套管的上拔作用，从而使套管更好地运行，更好地保护预制桩结构，确保预制桩稳定性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为套管管壁放大示意图；

图3为本发明受力示意图；

图中1、套管；2粘合层；3、填充层；4、润滑层；5封口橡胶圈。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，一种冻土地区防短桩冻拔套管设备，包括套在预制桩外的套管1，所述套管1内壁涂有粘合层2，粘合层2上设有填充层3，套管1的外壁涂有润滑层4，套管1上端的内壁上还连接有封口橡胶圈5。

所述套管1为PE管。

所述粘合层2为喷刷于内壁上的粘合胶。

所述填充层3为碎木屑。

所述润滑层4为疏水润滑胶。

如图2所示，套管1内部中空，且内径大于预制桩桩径约5mm，整个套管1套在预制桩外，套管1的内壁喷刷有粘合胶，形成粘合层2。

向粘合层2上喷洒碎木屑，碎木屑在粘合胶上粘黏形成薄层，类似绒毛，即填充层3。碎木屑为柔性材料，碎木屑之间空隙大，这样套管在受冻切力作用上拔过程中，木屑对桩体不会产生较大的作用了，防止了冻切力传递到预制桩上。如果采用刚性材料，冻切力就会传递给预制桩。也可采用其他柔性材料。

套管1的外壁上喷刷有疏水润滑胶，形成润滑层4。目的是为了降低摩擦系数，进一步降低了冻切力对套管1的上拔作用，也可采用其他摩擦系数低的材料形成润滑层。

【实施例2】

在实施例1的基础上，如图3所示，一种冻土地区防短桩冻拔套管设备的使用方法，包括以下步骤：

套管预制，将粘合胶喷刷在套管1内壁形成粘合层2，将疏水润滑胶喷刷于套管1外壁，形成润滑层4；

填充层预制，将碎木屑喷洒至套管1内壁，碎木屑粘在粘合层2上形成填充层3；

将预制桩6和套管1置于造好的孔位内，且预制桩6插在套管1内，套管1上端露出地表，

在套管1和桩体露出地表处，用封口橡胶圈5套入套管1内壁和桩体外壁之间缝隙，密封套管1和桩体。

所述其中套管1下端还深于冻土层。

首先将套管1事先准备好，粘合层2，润滑层4和填充层3也都涂在套管1上。

将混凝土预制桩插入套管1中，然后置于造好的孔位内，这时预制桩底端伸入冻土层下，而套管1的底端也插入冻土层下方的土层，套管1和预制桩的顶端都上露出地表，以便后续在套管1和预制桩上端连接其他结构。

最后在套管1和预制桩漏出地表的部分，因套管1内径大于预制桩外径，在两者环空的部分内连接封口橡胶圈5，密封套管1与预制桩的接缝处，起到防水和保温的作用。

套管1底端的土壤起到了封口橡胶圈5的作用，从下端封闭套管1与预制桩的接缝处，而两者环空内的碎木屑也起到了隔温和保温作用。

如图3所示，切向冻胀力垂直于冻结锋面，使基础随土体冻胀变形而产生向上位移的上拔力，将预制桩向上拔，而现在切向冻胀力转移至套管1上，用套管1来承受动切力，避免冻切力作用在桩体上，使桩体免受冻拔作用的影响。