一种穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构

技术领域

本发明涉及道路施工技术领域，特别是涉及一种穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构。

背景技术

青藏高原作为我国西部大开发的重点区域，在青藏高原修筑道路交通网络至关重要。

但是青藏高原地区海拔高，地势崎岖气候恶劣，地质以冻土层为主，道路修建难度大，修筑成本高；同时冻土类地质队道路地基的影响大，冻土层的冻胀和热沉现象对地基破坏严重。因此设计一种修筑难度低、稳定性高的装配式板桩复合路面结构对修筑穿越青藏高原冻土区的道路修筑有至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构，包括

固定桩，所述固定桩固定在冻土层内；所述固定桩包括外桩，所述外桩内嵌设固接有内桩，所述内桩内可拆卸连接有芯桩；所述内桩的侧壁滑动连接有若干加强桩，所述加强桩一端贯穿所述外桩并与所述冻土层固接，所述加强桩的另一端与所述芯桩外壁抵接；

桩帽，所述桩帽固定在所述固定桩的顶端；

面层，所述面层固定在所述桩帽顶端，所述面层包括与所述桩帽顶端关固接的铺板层，所述铺板层的顶端敷设有路面；所述铺板层包括若干阵列设置的支撑板，所述支撑板与所述桩帽固接，相邻的所述支撑板固接。

优选的，所述内桩的外壁固接有若干支撑管，所述支撑管的外壁与所述外桩固接，所述支撑管的一端与所述内桩内腔连通，所述支撑管的另一端与所述外桩的外端面平齐；所述加强桩与所述支撑管滑动连接。

优选的，所述外桩内设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架与所述支撑管的外壁固接。

优选的，所述内桩的内腔顶端固接有内螺套，所述芯桩通过外壁的外螺纹与所述内螺套螺纹连接。

优选的，所述桩帽的底端开设有连接槽，所述固定桩的顶端固接在所述连接槽内；所述桩帽的顶端中心开设有与所述连接槽连通的注浆孔；所述桩帽的顶端还设有连接螺套，所述连接螺套与外壁与所述桩帽固接；所述连接螺套通过连接螺栓与所述支撑板固接。

优选的，所述桩帽包括第一顶帽、第二顶帽和第三顶帽三种，所述第一顶帽顶端固接有一个所述连接螺套并与一个所述支撑板固接，所述第二顶帽顶端固接有两个所述连接螺套并与两个所述支撑板固接，所述第三顶帽顶端固接有四个所述连接螺套并与四个所述支撑板固接。

优选的，所述支撑板内嵌设固接有支撑骨架，所述支撑骨架上固接有连接套管，所述连接套管与所述连接螺套对应设置；所述连接螺栓与所述连接套管内腔滑动连接。

优选的，所述连接套管包括与所述连接骨架固接的下管，所述下管的底端与所述支撑板下端面平齐，所述下管的顶端固接有上管，所述上管的顶端关预算书支撑板的顶面平齐；所述连接螺栓与所述下管滑动连接；所述下管的内径小于所述上管。

优选的，所述加强桩包括与所述支撑管滑动连接的桩身，所述桩身朝向所述芯桩的一端固接有推块，所述推块与所述芯桩外壁抵接；所述桩身远离所述推块的一端固接有锥形的桩头，所述桩头由硬质材料制成。

优选的，所述芯桩的底端固接有锥头，所述锥头的尖端直径小于相对的两所述推块之间的距离。

本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构，固定桩植桩在冻土层内，顶端露出地面后固接桩帽，桩帽之间架设由若干支撑板阵列成的铺板层，铺板层的顶端关铺设路面，施工方便，路面悬空，无需修筑抬高的路基，降低了冻土区地面活动造成的地基偏移；固定桩伸出地面的距离可调，能方便控制道路的斜度和离地高度，对青藏高原生态的影响低；固定桩包括外桩，外装内嵌设固接内桩，内桩作为外桩的骨架，增加了外桩的结构强度；内桩的内腔设置有芯桩，芯桩的外壁抵接有加强桩，植桩完成后，芯桩推动加强桩从外桩的侧壁伸出刺入四周的地层中，增加了整个固定桩于底支撑的结合性，增加了固定桩的稳定性和对冻土层冻胀和热沉现象的抵抗性；芯桩与内桩可拆卸连接，降低了运输难度。本发明公开的板桩复合结构施工简单，施工难度低，与冻土层的结合性强，稳定性高，对冻土层的冻胀和热沉抗性高，对青藏高原地区的生态影响小，有利于青藏高原冻土区的道路网络建设的推进。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明轴视图；

图2为本发明桩帽轴视图；

图3为本发明结构示意图；

图4为图3中A的局部放大图；

图5为本发明第一顶帽俯视图；

图6为本发明第二顶帽俯视图；

图7为本发明第三顶帽俯视图；

图8为本发明固定桩结构示意图；

图9为本发明固定桩横截面示意图；

图10为本发明上管俯视示意图；

图11为本发明实施例二的桩体结构示意图；

图12为本发明实施例三的桩体结构示意图；

其中，1、固定桩；2、桩帽；3、面层；4、冻土层；5、外桩；6、内桩；7、芯桩；8、加强桩；10、路面；11、支撑板；12、支撑管； 13、钢筋骨架；14、内螺套；15、外螺纹；16、连接槽；17、注浆孔； 18、连接螺套；19、第一顶帽；20、第二顶帽；21、第三顶帽；22、支撑骨架；23、连接套管；24、连接螺栓；25、下管；26、上管；27、桩身；28、推块；29、桩头；30、锥头；31、滑槽；32、连接块；33、弹簧；34、加热棒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参照图1-10，本实施例提供一种穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构，包括

固定桩1，固定桩1固定在冻土层4内；固定桩1包括外桩5，外桩5内嵌设固接有内桩6，内桩6内可拆卸连接有芯桩7；内桩6 的侧壁滑动连接有若干加强桩8，加强桩8一端贯穿外桩5并与冻土层4固接，加强桩8的另一端与芯桩7外壁抵接；

桩帽2，桩帽2固定在固定桩1的顶端；

面层3，面层3固定在桩帽2顶端，面层3包括与桩帽2顶端关固接的铺板层，铺板层的顶端敷设有路面10；铺板层包括若干阵列设置的支撑板11，支撑板11与桩帽2固接，相邻的支撑板11固接。

本实施例公开的穿越青藏高原多年冻土区的装配式板桩复合路面结构，固定桩1植桩在冻土层4内，顶端露出地面后固接桩帽2，桩帽2之间架设由若干支撑板11阵列成的铺板层，铺板层的顶端关铺设路面10，施工方便，路面10悬空，无需修筑高出地面的路基，降低了冻土区地面活动造成的地基偏移；固定桩1伸出地面的距离可调，能方便控制道路的斜度和离地高度，对青藏高原生态的影响低；固定桩1包括外桩5，外装内嵌设固接内桩6，内桩6作为外桩5的骨架，增加了外桩5的结构强度；内桩6的内腔设置有芯桩7，芯桩 7的外壁抵接有加强桩8，植桩完成后，芯桩7推动加强桩8从外桩 5的侧壁伸出刺入四周的地层中，增加了整个固定桩1于底支撑的结合性，增加了固定桩1的稳定性和对冻土层4冻胀和热沉现象的抵抗性；芯桩7与内桩6可拆卸连接，降低了运输难度。

进一步优化方案，内桩6的外壁固接有若干支撑管12，支撑管 12的外壁与外桩5固接，支撑管12的一端与内桩6内腔连通，支撑管12的另一端与外桩5的外端面平齐；加强桩8与支撑管12滑动连接；外桩5内设置有钢筋骨架13，钢筋骨架13与支撑管12的外壁固接。支撑管12作为加强桩8的伸缩通道，同时能加强内桩6与外桩5的结合强度；本实施例在制作时，先在内桩6的外壁安装支撑管 12，然后再绑扎钢筋骨架13，并将钢筋骨架13与支撑管12固接，最后浇筑外桩5；支撑管12和钢筋骨架13结合作为内桩6与外桩5 之间的连接结构，使内桩6与外桩5结合紧密，降低运输和植桩过程内桩6与外桩5分离的风险。

进一步的，外桩5的截面为正方形，内桩6的截面为环形，方便预制好的固外桩5长运输；支撑管12朝向外桩5的各个侧面。

进一步优化方案，内桩6的内腔顶端固接有内螺套14，芯桩7 通过外壁的外螺纹15与内螺套14螺纹连接。芯桩7的外壁开设有外螺纹15，当内桩6和外桩5植桩完成后，将芯桩7从内桩6内腔内面插入，然后旋转芯桩7，使芯桩7不转下降，然后推动加强桩8伸出外桩5侧壁；通过外螺纹15和内螺套14的结合降低了芯桩7的植入难度。

进一步优化方案，桩帽2的底端开设有连接槽16，固定桩1的顶端固接在连接槽16内；桩帽2的顶端中心开设有与连接槽16连通的注浆孔17；桩帽2的顶端还设有连接螺套18，连接螺套18与外壁与桩帽2固接；连接螺套18通过连接螺栓24与支撑板11固接。固定桩1植桩完成后，将固定桩1的顶端插入连接槽16内，方便桩帽 2与固定桩1的定位；通过吊机(图中未显示)起吊桩帽2的四角，使桩帽2的顶面达到要求的角度，然后从注浆孔17内注入混凝土浆，使的固定桩1和桩帽2之间固定，同时使桩帽2顶面的角度固定；连接螺套18通过连接螺栓24将面支撑板11与桩帽2顶面固定。

进一步优化方案，桩帽2包括第一顶帽19、第二顶帽20和第三顶帽21三种，第一顶帽19顶端固接有一个连接螺套18并与一个支撑板11固接，第二顶帽20顶端固接有两个连接螺套18并与两个支撑板11固接，第三顶帽21顶端固接有四个连接螺套18并与四个支撑板11固接。三种顶帽根据支撑板11的布置选定，具体壳参考附图 1.

进一步优化方案，支撑板11内嵌设固接有支撑骨架22，支撑骨架22上固接有连接套管23，连接套管23与连接螺套18对应设置；连接螺栓24与连接套管23内腔滑动连接。支撑板11为预制板，提前制作好；连接套管23与连接螺套18对应设置，通过连接螺栓24 固定到桩帽2顶面。

进一步优化方案，连接套管23包括与连接骨架固接的下管25，下管25的底端与支撑板11下端面平齐，下管25的顶端固接有上管 26，上管26的顶端关预算书支撑板11的顶面平齐；连接螺栓24与下管25滑动连接；下管25的内径小于上管26。上管26的直径大于下管25，且上管26的高度不小于连接螺栓24螺帽的高度，安装时，螺帽沉在下管25内，不突出支撑板11顶面，方便路面10的铺设。

进一步的，下管25的内壁呈花瓣形，如附图10所示，连接螺栓 24与下管25内壁回见存在通道，连接螺栓24的螺帽不会堵塞通道；当连接完成后。向上管26内注入调制好的混凝土浆。混凝土从通道流下到支撑板11与桩帽2顶端之间，将二者之间的缝隙现充并进行固定，提高二者之间的稳定性。

进一步优化方案，加强桩8包括与支撑管12滑动连接的桩身27，桩身27朝向芯桩7的一端固接有推块28，推块28与芯桩7外壁抵接；桩身27远离推块28的一端固接有锥形的桩头29，桩头29由硬质材料制成。当芯桩7植入时，芯桩7侧壁通过推动推块28将加强桩8的桩身27向外推，使桩身27插入冻土层4内，防止固定桩1抬高或者沉降，增加了固定桩1的稳定性；硬质材料支撑的锥形的桩头 29，方便刺入冻土层4内。

进一步优化方案，芯桩7的底端固接有锥头30，锥头30的尖端直径小于相对的两推块28之间的距离。芯桩7植入时，锥头30先进入两个退块之间，然后逐渐增加二者的距离，直到芯桩7的竖直侧壁将推块28推动到最大位置。

进一步的，外桩5的底端设计成劈形，方便植桩机(图中未显示) 植桩。

使用方法：

先规划好道路的路线，并根据实际环境设计好固定桩1的位置、数量、伸出地面高度等参数没然后在场外预制固定桩1。

根据设计结果选择和使得内桩6，然后安装支撑管12，并在支撑管12外绑扎钢筋骨架13，最后在模具内浇筑外桩5，并养护使外桩 5的强度达到设计要求；达到要求后按照选定的位置将预制的桩柱运输到位。

在支撑管12内安装加强桩8，最后在内桩6内腔顶端焊接固定内螺套14；通过植桩机将外桩5和内桩6植桩到指定深度，植桩时地面上的部分按照设计要求预留；再将芯桩7吊装到内桩6顶面插入，使内螺套14与外螺纹15嵌合，然后旋转芯桩7，使芯桩7不断进入内桩6，将加强桩8顶出外桩5，插入冻土层4内。

按照设计要求安装适当种类的桩帽2，并调节桩帽2顶端角度，注浆孔17注浆固定；待桩帽2稳定后依次安装支撑板11，相邻的支撑板11之间固接；最后在支撑板11顶面铺设路面10，即可完成道路的修筑。

本发明公开的板桩复合结构施工简单，施工难度低，与冻土层的结合性强，稳定性高，对冻土层4的冻胀和热沉抗性高，对青藏高原地区的生态影响小，有利于青藏高原冻土区的道路网络建设的推进。

实施例2

参照说明书附图11本实施例与实施例1的局别在于，本实施例的支撑管12内侧壁设置是有若干滑槽31，加强桩8的桩身27外壁固接有与滑槽31相适配的连接块32，连接块32与内桩6之间固接有弹簧33，当加强桩8伸出外桩5时，弹簧33伸长，当芯桩7撤出时，弹簧33带动加强桩8缩回支撑管12内，方便外桩5拔出，方便后期的固定桩1维护更换。

实施例3

参照说明书附图12，本实施例与实施例1的局别在于，本实施例的桩身27内设置有加热棒34，加热棒34与推块28电性连接，当加强桩8插入到冻土层4内时，通过芯桩7与推块28对加热棒34通电，使桩身27发热，将桩身27四周的冻土软化，具备一定的流动性，然后断电后再自然冷冻，使桩身27与冻土层4之间不存在缝隙，增加了桩身27与冻土层4的结合程度，提高了固定桩1的稳定性，

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。