一种抗冻胀破坏弹性桩基础

技术领域

本发明创造属于防冻胀地基技术领域，尤其涉及一种抗冻胀破坏弹性桩基础。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种土壤和岩石。冻土在我国分布非常广阔，多年冻土和季节冻土的总分布面积几乎占了整个国土面积的三分之二。冻土对温度极为敏感，在冻土区进行建筑等基础建筑施工，必须考虑冻土冻胀和溶沉带来的影响。随着季节交替，在冻土区的设施基础多因反复冻融而破坏，常表现为基础受冻土剪力作用而断裂、受非均向应力发生侧向倾斜或位移、受冻拔作用发生基础上移等严重问题。解决冻土对工程基础的不良影响对冻土区工程建设具有重大意义。

目前，冻土区解决冻胀问题的主要方法总括有以下三种：①减少冻结深度范围的土壤含水量；②将处于冻结深度的基础附近增加抗土壤形变或吸收剪切或应力的结构；③增加基础自身强度。目前工程实践中使用较为广泛的方法是在设计冻深范围内的基础四周换填一定厚度的非冻胀性中砂和粗沙来减小切向冻胀力，或在冻土层土壤中拌入憎水性物质，此外，对基础附近的地表通过强夯等做防水处理，从而削弱或消除地表水下渗及阻止地下水上移,使土体的含水量减少,以达到削弱冻胀的目的。此类方法具有如下缺点：①增加基础开挖量，消耗大量砂石材料，增加了人力消耗提高了建筑成本，后期维护困难，成本较高；②在反复冻融后会丧失部分功能，其防冻胀有效期不长，效果不佳；③强夯等方法有效处理深度有限，且易对附近建筑物造成影响；④环境影响较大，所添加憎水物对环境不友好，不具备可持续性。

发明内容

本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提供一种抗冻胀破坏弹性桩基础，能够实现①有效处理深度不受限制，可随工程实际冻土层深度调节；②能适应反复冻融，稳定性高，能够有效预防冻胀、冻拔，效果持久；③能够完整拆除回收，对环境影响较小；④模块化拼装，便于后期维护，降低维修成本；⑤降低施工难度和劳动强度，节省成本。

本发明创造的技术方案是这样实现的：一种抗冻胀破坏弹性桩基础的顶部连接模块1安装在冻胀缓冲模块2上方，所述冻胀缓冲模块2下方安装有重力柱模块3，所述冻胀缓冲模块2的支撑轴202内安装有可沿支撑轴202内部轴向滑动的升降盘207，所述升降盘207带有内螺纹，与丝杆104的外螺纹相互配合可实现轴向升降，所述升降盘207边缘固装有转轴座Ⅰ206，所述转轴座Ⅰ206与支撑横梁204的一端轴连，支撑横梁204另一端与转轴座Ⅱ205轴连，所述转轴座Ⅱ205固装在弹性缓冲条201上，所述弹性缓冲条201上固装有缓冲网203；一种抗冻胀破坏弹性桩基础的顶部连接模块1内安装有丝杆104，所述丝杆104的顶端固装有从动齿轮103，所述从动齿轮103与主动齿轮102啮合，所述主动齿轮102与摇把转轴101固装；一种抗冻胀破坏弹性桩基础的重力柱模块3的集水盘301与重力柱302相固装，所述集水盘301上有预留孔洞，所述预留孔洞与重力柱302内的落水孔相连通；通过冻胀缓冲模块2的支撑轴202，可将多个冻胀缓冲模块2串联组装为一体。

本发明创造结构新颖、合理、简单，通过多组冻胀缓冲模块相互串联组装，使其有效处理深度不受限制，可随工程实际冻土层深度调节；通过弹性缓冲条的弹性形变能适应反复冻融，稳定性高，能够有效预防冻胀、冻拔，效果持久；通过齿轮组及丝杆转动，带动冻胀缓冲模块收放，能够实现完整拆除回收，对环境影响较小；模块化拼装，一方面能够降低施工难度和劳动强度，另一方面便于后期维护，降低维修成本。

附图说明

图1是一种抗冻胀破坏弹性桩基础整体结构示意图；

图2是顶部连接模块内部结构透视图；

图3是冻胀缓冲模块顶部结构示意图；

图4是冻胀缓冲模块内部结构示意图；

图5是冻胀缓冲模块底部结构示意图

图6是重力柱结构示意图。

图中件号说明：

1、顶部连接模块；101、摇把转轴；102、主动齿轮；103、从动齿轮；104、丝杆；2、冻胀缓冲模块；201、弹性缓冲条；202、支撑轴；203、缓冲网；204、支撑横梁；205、转轴座Ⅱ；206、转轴座Ⅰ；207、升降盘；3、重力柱模块；301、集水盘；302、重力柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。一种抗冻胀破坏弹性桩基础的顶部连接模块1安装在冻胀缓冲模块2上方，所述冻胀缓冲模块2下方安装有重力柱模块3，所述冻胀缓冲模块2的支撑轴202内安装有可沿支撑轴202内部轴向滑动的升降盘207，所述升降盘207带有内螺纹，与丝杆104的外螺纹相互配合可实现轴向升降，所述升降盘207边缘固装有转轴座Ⅰ206，所述转轴座Ⅰ206与支撑横梁204的一端轴连，支撑横梁204另一端与转轴座Ⅱ205轴连，所述转轴座Ⅱ205固装在弹性缓冲条201上，所述弹性缓冲条201上固装有缓冲网203；一种抗冻胀破坏弹性桩基础的顶部连接模块1内安装有丝杆104，所述丝杆104的顶端固装有从动齿轮103，所述从动齿轮103与主动齿轮102啮合，所述主动齿轮102与摇把转轴101固装；一种抗冻胀破坏弹性桩基础的重力柱模块3的集水盘301与重力柱302相固装，所述集水盘301上有预留孔洞，所述预留孔洞与重力柱302内的落水孔相连通；通过冻胀缓冲模块2的支撑轴202，可将多个冻胀缓冲模块2串联组装为一体。

作业使用时，在地面的预设位置钻孔，所钻孔洞半径略大于重力柱模块3。将冻胀缓冲模块2安装在顶部连接模块1下方，使得顶部连接模块1的丝杆104穿过冻胀缓冲模块2的支撑轴202，并使其丝杆104的外丝与升降盘207内丝相互啮合，根据冻土层深度，将多个冻胀缓冲模块2通过丝杆104串联组装为一体，最后将重力柱模块3通过预留的内丝孔与丝杆104组装在最下层的冻胀缓冲模块2下方。此时，一种抗冻胀破坏弹性桩基础组装完毕，将所述的一种抗冻胀破坏弹性桩基础吊装入所钻孔洞中，通过摇把或电机等带动摇把转轴101转动，使其通过带动主动齿轮102和从动齿轮103转动进而驱动丝杆104转动，在丝杆104转动作用下，多个冻胀缓冲模块2的升降盘207沿着丝杆104轴向下降，支撑横梁204通过转轴座Ⅰ206绕升降盘207发生相对转动，并通过转轴座Ⅱ205将支撑横梁204撑开，使得所述弹性缓冲条201及缓冲网203以适当应力压迫所钻孔洞的洞壁，达到预设应力后即完成一种抗冻胀破坏弹性桩基础的安装嵌埋工作，可在顶部连接模块1上可根据所需固装上层设备或建筑。在非冻结期，土壤中的多余水量或土壤入渗水将沿着缓冲网203及弹性缓冲条201最终汇入集水盘301并通过重力柱302中的落水孔导流到非冻结深度以下的土层中。在冻结期中，土壤水因冻结发生相变，使得土壤不均匀膨胀，此时所钻孔洞的孔壁压迫部分缓冲网203及弹性缓冲条201，所述部分弹性缓冲条201受力发生形变，相对于整体而言，支撑轴202仍可保持原位及相应支撑基础功能。在冻融期，冻土在融化过程中，孔壁对部分缓冲网203及弹性缓冲条201的压迫逐渐降低，此时弹性缓冲条201在自身韧性的复位作用下，受支撑横梁204支撑向孔壁压迫，始终保持支撑轴202在土层中均匀受力，不至发生偏转或位移而破坏其功能。