一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁及其施工方法技術

本發明專利技術公開了一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁及其施工方法，主要包括：護筒和混凝土樁兩部分組成；護筒包括聚苯乙烯塑料泡沫板、膨脹螺栓、透氣孔、防水層、保溫層，聚苯乙烯塑料泡沫板為圓柱形的桶狀結構，桶內側附著保溫層，桶外側附著防水層，透氣孔貫通分布在桶壁上，透氣孔的深度與聚苯乙烯塑料泡沫板厚度相同，膨脹螺栓將聚苯乙烯塑料泡沫板與基坑內壁固定連接；混凝土樁包括二次澆注細石混凝土、配筋、螺旋箍、支撐板、樁體、固定孔、包囊、混凝土澆注孔，本發明專利技術的基礎樁施工簡單、造價低，污染小，耐腐蝕性強，對于樁基礎的抗凍脹作用更為有利。

Frost proof foundation pile for photovoltaic support in frozen soil area and construction method thereof

The invention discloses a method for frozen area photovoltaic bracket antifreeze foundation pile and its construction method, mainly including: casing and concrete pile is composed of two parts; casing including polystyrene foam board, expansion bolts, air holes, waterproof layer, insulating layer, polystyrene plastic foam board for cylindrical barrel structure, inner barrel attached to the insulation layer, the outer side of the barrel attached to the waterproof layer, through the distribution of air holes on the barrel wall, air hole depth and the thickness of polystyrene foam board, plastic foam board and the inner wall of the pit of polystyrene is fixedly connected with the expansion bolt; including two pouring concrete pile of fine stone concrete reinforcement, support plate, spiral hoop the pile body, the fixing hole, cyst, concrete pouring hole, pile foundation construction of the invention is simple, low cost, little pollution, strong corrosion resistance, for pile foundation The frost heaving action is more favorable.

【技術實現步驟摘要】
一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁及其施工方法
本專利技術屬于凍土地區混凝土樁基礎施工
，具體來講是涉及一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁及其施工方法。
技術介紹
北方地區冬季氣溫降低至0℃以下時,地表土中水開始凍結,氣溫越低,低溫持續時間越長,土層凍結深度就越大。當上部土層凍結后,由于毛細作用,促使下面的水分上升而凍結,土層凍結體積膨脹,即凍脹；當天氣轉暖,氣溫升高土內解凍,冰就化成水,而土中水分過多,致使基底下的土處于松軟狀態,抗剪強度大大降低,產生沉降,即融陷。基礎土凍脹和融陷對建(構)筑物的影響如下:如果基礎的埋置深度淺于凍結深度,則基底下的土凍結后,產生向上頂的推力,這種推力就有可能使建(構)筑物開裂。如果不僅在基底下的土凍結,而且在基礎側面的土也凍結,這時,建(構)筑物將因土凍脹而產生嚴重變形。當溫度升高,土內解凍時,建(構)筑物又將發生大量的沉降,不均勻沉降,并再次出現裂縫,凍害嚴重的建(構)筑物也容易傾斜,甚至倒塌。常用的的防凍脹的措施如下:1.換填法；2.物理化學法；3.保溫法；4隔離法。具體到樁基礎,采用的隔離法為樁外加套管方法。樁外加套管方法是在凍層范圍內,在樁外加一套管。套管常采用鐵(鋼)管,套管與樁留2～5cm的間隙,內填充黃油、瀝青、或廢機油等。為防止油類流出,套管上下兩端均用橡皮圈或瀝青麻絲封住。對于光伏項目,由于工期通常較緊,對于工藝較復雜的傳統的樁外加套管的方法,實施起來難度很大。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供了一種操作簡單，固定效果好，安全環保的用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁及其施工方法。本專利技術的技術方案為：一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，主要包括：護筒和混凝土樁兩部分組成；所述的護筒包括聚苯乙烯塑料泡沫板、膨脹螺栓、透氣孔、防水層、保溫層，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板為圓柱形的桶狀結構，桶內側附著保溫層，桶外側附著防水層，所述的透氣孔貫通分布在桶壁上，透氣孔的深度與聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f相同，所述的膨脹螺栓將聚苯乙烯塑料泡沫板與基坑內壁固定連接；所述的混凝土樁包括二次澆注細石混凝土、配筋、螺旋箍、支撐板、樁體、固定孔、包囊、混凝土澆注孔，所述的螺旋箍環繞在配筋的四周，配筋的頂部嵌入安裝在二次澆注細石混凝土上，所述的二次澆注細石混凝土的外側被包囊緊密包裹，所述的包囊頂部與混凝土澆注孔連接，所述的二次澆注細石混凝土高度b的中心位置與配筋的頂部在同一水平線上，所述的樁體上部為圓柱形，下部為錐形，上下部的連接處設置支撐板，所述的支撐板上分布若干固定孔，所述的固定孔為正六邊形形狀。進一步的，所述的基礎樁的柱長e為地下深度與出地面高度c之和，所述的出地面高度c通過地面標高a的位置決定，所述的膨脹螺栓長度為聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f的1.5-2.5倍，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f根據凍土性質計算確定，聚苯乙烯塑料泡沫板的長度與凍土深度d保持一致，將混凝土樁與凍脹土隔離，在一定的起始壓力產生變形，有效阻擋混凝土樁的縱向受力。進一步的，所述的樁基礎的外徑h尺寸是內徑g的1.1-1.3倍，所述的出地面高度c為柱長e的0.15-0.25倍，可以根據光伏支架的受力范圍選擇，有效控制成本。進一步的，所述的防水層采用聚丙烯防水基布，厚度為2-4mm，阻擋水在混凝土樁的滲透，提高使用壽命。進一步的，所述的保溫層為由EPS形成，厚度為2-3cm，EPS為聚苯乙烯泡沫，采用聚苯乙烯樹脂加入發泡劑，同時加熱進行軟化，產生氣體，形成一種硬質閉孔結構的泡沫塑料，具有良好的保溫效果。進一步的，所述的螺旋箍的箍筋長度計算公式為：其中，L＝每米樁螺旋箍筋長度(m)；S＝螺旋箍筋螺距(m)；R＝樁直徑(m)；C＝保護層厚度(m)；d＝螺旋箍筋直徑(m)；保護層厚度為縱向鋼筋外緣至混凝土表面的最小距離。一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁的施工方法，主要包括以下步驟：步驟一：根據凍土區域的光伏支架分布方案選擇確定的施工區域，確定地面標高a，然后根據光伏支架的尺寸確定灌注樁的外徑h及數量，在樁位處施打設計深度的鉆孔，樁孔底部施工成錐形，施工完成后，將相關工具提出，四周粘質土夯實；步驟二：將支撐板放入樁孔內，水平卡在樁孔底部的錐形上方的位置，將粘附好防水層的聚苯乙烯塑料泡沫板放入樁孔內，聚苯乙烯塑料泡沫板的高度與凍土的深度對應一致，通過膨脹螺栓將聚苯乙烯塑料泡沫板固定，然后使用長管發泡裝置深入，發泡形成保溫層，將配筋和螺旋箍固定成整體框架放入樁孔內，使用鋼絲從上方吊住，在地上部分使用金屬板進行固定，形成混凝土包囊，包囊上端固定混凝土澆注孔，然后向澆注孔內插入混凝土導管，并通過混凝土導管連續澆筑混凝土，直到包囊內混凝土接近包囊內頂端，最終與樁孔側壁土體粘結固化為一體，固結達到設計強度要求；步驟三：向澆注孔進行二次澆注細石混凝土，所述的二次澆注細石混凝土是在混凝土樁的頂部平鋪一層細石混凝土保護層，二次澆注細石混凝土高度b為50mm。進一步的，所述的基礎樁的制作方法包括以下步驟：步驟一：支撐板制備：在厚度為20mm的鋼板機械加工出一個直徑為樁孔直徑1.05-1.1倍的的圓形鋼板，然后將圓形鋼板的邊緣加工成20-30個等邊三角形，所述的等邊三角形的邊長為圓形鋼板直徑的0.06-0.08倍，然后在圓形鋼板上機加出1-4個固定孔，固定孔的直徑為支撐板直徑的0.2-0.3倍，即得到所述的支撐板；步驟二：整體框架制備：將四根豎向配筋作為長方體的四個較長的邊，每個相鄰配筋之間的距離相同，添加八根橫向配筋，焊接形成長方體狀框架，所述的配筋直徑為2.0-2.2cm，然后將螺旋箍纏繞在長方體狀框架的四周，螺旋箍與每個配筋接觸的地方，使用鐵絲固定，即得到所述的整體框架；步驟三：聚苯乙烯塑料泡沫板制備：根據所述的聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f、長度以及樁基礎的外徑h對聚苯乙烯塑料泡沫進行加工，即得到所述的聚苯乙烯塑料泡沫板。進一步的，根據凍土性質來確定所述的聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f，凍土的溫度越低,含水量越大,強度越大，長期荷載作用下的凍土極限抗壓強度比瞬時荷載下的抗壓強度要小許多倍；凍土融化后的抗壓強度與抗剪強度均顯著降低，凍土的變形性質主要依靠凍脹性來判斷，影響凍脹性的因素：溫度、土的顆粒大小、含水量等，土顆粒越粗,含水量越小,凍脹性就越小；反之越大.土的凍脹性的大小用凍脹率n來表示，凍脹率是巖土凍結前后體積之差與凍結前體積之比，當n＝0.1時，聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f＝50mm，當n每增大或者減小0.01，聚苯乙烯塑料泡沫板厚度f增大或者減小10nm。與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在：施工方法簡單；采用聚苯乙烯塑料泡沫板作為護筒，造價遠低于鋼(鐵)管套筒，有一定的適應變形的能力，對環境的污染小，在地下的耐腐蝕能力強；當凍脹作用的法向力超過護筒的起始壓力時，護筒受到擠壓，體積明顯變小，由于混凝土樁在凍脹力的作用下，變形很小，從而使該樁基礎上部截面小下部截面大，類似于擴底樁，對于樁基礎的抗凍脹作用更為有利。附圖說明圖1是本專利技術一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁施工示意圖；其中，1-聚苯乙烯塑料泡沫板，2-支撐板，3-二次澆注細石混凝土，4-配筋，5-螺旋箍，6-膨脹螺栓，7-透氣孔，8-樁體，9-固定孔，1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，主要包括：護筒和混凝土樁兩部分組成；所述的護筒包括聚苯乙烯塑料泡沫板(1)、膨脹螺栓(6)、透氣孔(7)、防水層(10)、保溫層(11)，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)為圓柱形的桶狀結構，桶內側附著保溫層(11)，桶外側附著防水層(10)，所述的透氣孔(7)貫通分布在桶壁上，透氣孔(7)的深度與聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f相同，所述的膨脹螺栓(6)將聚苯乙烯塑料泡沫板(1)與基坑內壁固定連接；所述的混凝土樁包括二次澆注細石混凝土(3)、配筋(4)、螺旋箍(5)、支撐板(2)、樁體(8)、固定孔(9)、包囊(12)、混凝土澆注孔(13)，所述的螺旋箍(5)環繞在配筋(4)的四周，配筋(4)的頂部嵌入安裝在二次澆注細石混凝土(3)上，所述的二次澆注細石混凝土(3)的外側被包囊(12)緊密包裹，所述的包囊(12)頂部與混凝土澆注孔(13)連接，所述的二次澆注細石混凝土(3)高度b的中心位置與配筋(4)的頂部在同一水平線上，所述的樁體(8)上部為圓柱形，下部為錐形，上下部的連接處設置支撐板(2)，所述的支撐板(2)上分布若干固定孔(9)，所述的固定孔(9)為正六邊形形狀。...

【技術特征摘要】
1.一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，主要包括：護筒和混凝土樁兩部分組成；所述的護筒包括聚苯乙烯塑料泡沫板(1)、膨脹螺栓(6)、透氣孔(7)、防水層(10)、保溫層(11)，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)為圓柱形的桶狀結構，桶內側附著保溫層(11)，桶外側附著防水層(10)，所述的透氣孔(7)貫通分布在桶壁上，透氣孔(7)的深度與聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f相同，所述的膨脹螺栓(6)將聚苯乙烯塑料泡沫板(1)與基坑內壁固定連接；所述的混凝土樁包括二次澆注細石混凝土(3)、配筋(4)、螺旋箍(5)、支撐板(2)、樁體(8)、固定孔(9)、包囊(12)、混凝土澆注孔(13)，所述的螺旋箍(5)環繞在配筋(4)的四周，配筋(4)的頂部嵌入安裝在二次澆注細石混凝土(3)上，所述的二次澆注細石混凝土(3)的外側被包囊(12)緊密包裹，所述的包囊(12)頂部與混凝土澆注孔(13)連接，所述的二次澆注細石混凝土(3)高度b的中心位置與配筋(4)的頂部在同一水平線上，所述的樁體(8)上部為圓柱形，下部為錐形，上下部的連接處設置支撐板(2)，所述的支撐板(2)上分布若干固定孔(9)，所述的固定孔(9)為正六邊形形狀。2.如權利要求1所述的一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，所述的基礎樁的柱長e為地下深度與出地面高度c之和，所述的出地面高度c通過地面標高a的位置決定，所述的膨脹螺栓(6)長度為聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f的1.5-2.5倍，所述的聚苯乙烯塑料泡沫板(1)厚度f根據凍土性質計算確定，聚苯乙烯塑料泡沫板(1)的長度與凍土深度d保持一致。3.如權利要求1所述的一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，所述的樁基礎的外徑h尺寸是內徑g的1.1-1.3倍，所述的出地面高度c為柱長e的0.15-0.25倍。4.如權利要求1所述的一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，所述的防水層(10)采用聚丙烯防水基布，厚度為2-4mm。5.如權利要求1所述的一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，所述的保溫層(11)為由EPS形成，厚度為2-3cm。6.如權利要求1所述的一種用于凍土地區光伏支架的防凍基礎樁，其特征在于，所述的螺旋箍(5)的箍筋長度計算公式為：其中，L＝每米樁螺旋箍筋長度(m)；S＝螺旋箍筋螺距(m)；R＝樁直徑(m)；C＝保護層厚度(m)；d＝螺旋箍筋直徑(m)；保護層厚度為縱向...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉東順，王智勇，竇海林，劉虎堂，
申請(專利權)人：中聯西北工程設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西,61