一种带有内外部通风管的混凝土桩基础结构的制作方法

本实用新型属于涉及一种在多年冻土地区桩基础工程中可以进行内外部气体交换的结构，特别是可应用于高等级架空输电线路塔基的一种构造混凝土通风管的桩基础结构。

背景技术：

基础的稳定性直接影响着建(构)筑物的使用年限。架空输电线路的基础稳定性对于整体线路的稳定性有着特别重要的作用。由于输电线塔基开挖范围较大，混凝土浇筑量较大的特殊性，其对周围多年冻土的影响非常大。因此在多年冻土区进行输电线路塔基的建设时，最重要的任务是保证塔基和塔基周围土体的稳定性。在冻土地区，基础的上拔荷载与周围土体的冻胀荷载叠加对基础的稳定性威胁巨大，然而冻土地区输电线路基础的抗拔失效模式，防治措施等的研究尚不完善，因此塔基的稳定性仍然需要进行大量的研究。

目前对于塔基稳定性研究的结果表明，保证塔基的稳定性，地基土要满足以下的要求：

1.保证多年冻土较高的承载能力，必须保证冻结土体的冻结状态；

2.采取主动的降温措施，防止地基及周围土体的融化，减小工程建设活动对多年冻土的干扰，提高多年冻土的冻结上限；

3.可以利用冻结土体的较高强度来减弱桩-土相互作用问题中的接触破裂风险.。

另外锥柱式桩基础体量大，属于大体积混凝土，在其混凝土施工过程中会产生大量的水化热，水化热积聚导致混凝土温度过高，温度越高，温度应力也越大，当温度应力大到一定程度会导致混凝土产生裂缝，而这种裂缝往往深度较大，对结构的承载力有较大威胁，且在降雨过程中，雨水会通过裂缝进入桩基础内部，导致周围地基土承载力的降低。特别是在多年冻土地区，当水分进入桩基础内部时，水分的冻胀也会导致混凝土桩基础裂缝变大，使其结构遭到严重破坏，直至失去承载力。

总的来说，在多年冻土区输电线塔塔基施工过程中，利用通风管的散热，可以有效削减混凝土施工期水化热导致的温升，减低混凝土的最高温度从来控制温度裂缝的产生，同时可以利用青藏高原冬季较冷的空气，使得空气对流换热有效的降低桩基础周围土体的温度，对多年冻土区桩基础工程中冻胀、融沉等工程问题的防治提供技术支持。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种简洁、易行的通风管主动冷却地温和混凝土水化热的混凝土通风管桩基结构。利用此结构，可以将桩基础浇筑后的水化热通过空心筒快速散去，减少桩基础因水化热散热较慢造成的裂缝，同时在基础使用过程中，可以有效的降低地基土体温度，提高地基承载力，实现对多年冻土人工上限的有效提升，同时为预防和防治土体冻胀和融沉引起的工程问题提供技术支持。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种带有内外部通风管的混凝土桩基础结构，包括一个输电线锥柱式桩基，所述输电线锥柱式桩基基体埋设于多年冻土区地表下，输电线锥柱式桩基上部设于地表上；沿输电线锥柱式桩基中心设有连通通风管的中心管；输电线锥柱式桩基周壁上贯穿有若干层上下分布且与中心管相连通的通风管，地表上的输电线锥柱式桩基上设有与中心管相连通的地表通风管，地表通风管管口上设有帽檐，在对应地表通风管管口下方分别设有接水槽。

进一步，在所述地表下的输电线锥柱式桩基底部设有桩基基座，通风管分布至桩基基座上，且桩基基座上的通风管长度大于上层输电线锥柱式桩基上的通风管长度。

进一步，所述通风管沿输电线锥柱式桩基中心呈十字分布，且底部通风管穿过桩基基座穿入地基土中。

进一步，所述通风管和地表通风管均水平向设置。

进一步，所述地表通风管管外包覆有保温层。

进一步，所述地表通风管采用波纹金属管。

进一步，所述接水槽与帽檐下方设置的滴水导流管相对应。

本实用新型的特点在于：

该结构充分利用混凝土桩基础本身，加入通风管的构造措施，可以减轻混凝土水化热积聚造成的桩基础的破坏和水化热对周围多年冻土的入侵。

利用通风管的工作原理可以加快深部土体的热交换过程。

通过在侧面外置管道出入口界面设置帽檐和滴水措施，可减小空气冷凝水对地基的入侵。

伸出地面的通风管选用易于更换的波纹金属管，其外部包裹一定厚度的隔热材料，提高了该工程措施的耐久性和服役年限可在混凝土桩基础施工期有效削减水化热产生的升温，减低混凝土的最高温度，是混凝土桩基础施工期温控防裂的一种措施。

附图说明

图1为本实用新型的预留孔道的混凝土通风管桩基础横截面结构示意图；

图2为本实用新型的预留孔道的混凝土通风管桩基础结构的俯视示意图。

图中：1.帽檐；2.接水槽；3.滴水导流管；4.地表通风管；5.保温层；6.通风管；7.输电线锥柱式桩基；8.桩基基座；9.中心管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，该带有内外部通风管的混凝土桩基础结构，包括一个输电线锥柱式桩基7，输电线锥柱式桩基7基体埋设于多年冻土区地表下，输电线锥柱式桩基7上部设于地表上；沿输电线锥柱式桩基7周壁上贯穿有若干层上下分布且延伸出其侧壁的通风管6，输电线锥柱式桩基7中心设有连通通风管6的中心管9，桩基内部设计通风管6作为构造措施。地表上的输电线锥柱式桩基7上设有与中心管9相连通的地表通风管4，地表通风管4管口上设有帽檐1，在对应地表通风管4管口下方分别设有接水槽2，接水槽2与帽檐1下方设置的滴水导流管3相对应。

在地表下的输电线锥柱式桩基7底部设有桩基基座8，通风管6分布至桩基基座8上，且桩基基座8上的通风管6长度大于上层输电线锥柱式桩基7上的通风管6长度。

地表通风管4与通风管6管壁垂直设置，地表通风管4管外包覆有保温层5。

图2出示了具有主动冷却的内部预留孔道的混凝土通风管桩基础结构的通风管6以及地表外设通风管结构。通风管6沿输电线锥柱式桩基7中心呈十字分布，且底部通风管6穿过桩基基座8穿入地基土中。圆柱形高强度空心筒穿过桩基础本身延伸到土体内部，在土中埋设一定长度。通风管6和地表通风管4均水平向设置。

该结构中，地表通风管4采用波纹金属管。

本结构的具体实施为，在锥柱式桩基础施工过程中，提前预埋圆柱形高强度空心筒(纸筒，PVC管等)，形成底部、中部、上部十字形的通风管，通风管由若干个管道形成，一条竖向的通风管在锥柱式桩基础的柱身中心部位，两条在锥柱式桩基础底部扩展基础内部，竖向通风管与中部若干条通风管相连且上部侧向有与外接相连的两条外置管道，外置管道预埋在锥柱式桩基顶部的侧面，其管口设有帽檐，帽檐可阻止外部雨水的入侵，同时能够随时消散基础内部的热量。预埋的圆柱形高强度空心筒可以有效削减混凝土水化热，有助于地基土体与大气的气体交换，将地基土中的热量不断散发出去而使地基土温度降低，在多年冻土区使用可有效的提高周围地基土多年冻结土体的人为上限；减低混凝土的最高温度，以防止混凝土施工期温控裂缝的产生。

本实用新型的原理是，在锥柱式桩基础内部设置通风管，通风管的直径以及基础的承载能力确定，在不影响承载能力的情况下选择较大的直径。同时可依据该地的风速资料，在最大风向方向设置水平向的两根地表通风管伸出地面，可有效利用烟囱工作原理调节热交换过程。在水平向出入口设置帽檐和滴水导流槽设施，滴水导流槽下可设置混凝土接水槽，目的为减小空气中冷凝水对多年冻土地基的侵扰。伸出地面部分的通风管材料选取易于更换的波纹金属管，外部包裹一定厚度的阻热材料。

该结构设置在桩基础内部，在桩基础的混凝土施工过程中，高强度空心筒可以有效地减缓混凝土水化热产生的升温，减小混凝土桩基础因为水化热导致的温度裂缝的产生。在桩基础工作期间，冬季可利用外界较冷的气温通过竖向通风管增强对地基土体的主动降温。本结构可实现对多年冻土区高等级输电线塔基的有效降温，内设通风管可加速大气同多年冻土的热交换，提高多年冻土的人为上限，增强塔基的稳定性和地基承载力，减少塔基上拔可能性和工程冻害。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。