用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩、其制法及冻结方法与流程

本发明涉及一种抗滑桩、其制法及冻结方法，尤其涉及一种用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩、其制法及冻结方法。

背景技术：

滑坡是全球性的三大地质灾害之一，滑坡每年都会给人类造成巨大的人员伤亡和经济损失。尤其是在水动力的影响下，近坝库区水动力型滑坡对水利水电工程造成了巨大的威胁。作为边坡治理的措施，抗滑桩具有抗滑能力强、适应条件广、施工安全等优点。

现有的用于水动力型滑坡的抗滑桩，大多设置排水措施降低水位来减少其对边坡稳定性的影响。这类抗滑桩只能从一定程度上减弱水动力的影响，未能从源头上解决水所引起的边坡稳定性降低的问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的第一个目的是提供一种可以从源头上解决水动力造成的边坡稳定性降低的用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩；

本发明的第二个目的是提供一种用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩的制备方法；

本发明的第三个目的是提供一种用于水动力型滑坡的低温冻结方法。

技术方案：本发明的用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩，包括桩体、对桩体制冷的制冷源，与制冷源连接且环绕于所述桩体上的输送管道；分别设置于桩体上用于检测桩体温度的温度传感器、用于检测桩体所处水位的湿度传感器；所述温度传感器、湿度传感器、制冷源受控制器控制。

优选的，所述输送管道包括相互独立环绕于所述桩体外壁上的分管道。

优选的，在所述分管道与所述制冷源之间分别设置有分控制阀。

优选的，所述输送管道上位于所述分控制阀与制冷源之间设置有总控制阀。

优选的，所述输送管道的一端与制冷源连接，另一端与大气连通。

优选的，在所述桩体上与所述输送管道同一高度处设置温度传感器和湿度传感器。

本发明提供了上述低温冻结抗滑桩的制备方法，包括以下步骤：

(a1)根据地下水位情况，制作桩体；

(a2)开挖桩孔，将桩体放进桩孔中；

(a3)在桩体上安装输送管道、温度传感器、湿度传感器；

(a4)将输送管道的一端与制冷源连接，另一端与大气相通；在制冷源与输送管道之间设置控制阀；

(a5)将控制器分别与温度传感器、湿度传感器、控制阀连接。

本发明还提供了利用上述低温冻结抗滑桩的冻结方法，包括以下步骤：

(b1)桩体上的温度传感器、湿度传感器采集桩体所处的水位及水温信息，并将信息传递给控制器；

(b2)控制器根据采集到的水位及水温信息，控制相应水位处的输送管道与制冷源的连通进行冻结。

优选地，步骤(b2)中，所述冻结时间由所需的冻结壁的厚度来确定；

其中冻结壁厚度的计算公式为：

p＝0.013h

ed-冻结壁厚度，m；r-冻结壁半径，m；p-计算截面土压力，p＝0.013h；mpa；h-计算截面深度，m；[σ]-冻土的容许应力，mpa；σ-冻土极限抗压强度，mpa；k-安全系数。

优选地，相邻所述桩体之间的距离小于两倍的所述冻结壁厚度。

有益效果：与现有技术相比，本发明能够取得下列有益效果：(1)通过在桩体上设置冻结循环系统，改变桩体周围地下水的状态来增加边坡的稳定性，从源头上解决水动力造成的边坡稳定性。(2)通过在桩体上的不同高度处设置彼此独立的输送管道来控制相应水位处的冻结，实现了对于冻结区域的精准控制。(3)能够根据抗滑桩上实时水位的不同，连通制冷源与相应位置处的输送管道对抗滑桩外的水体进行冻结，既能够满足不同水位的冻结需求，又避免了对于能源的过度浪费。(4)制备方法简单易行，既能满足工程施工的要求，也适用于大规模生产。(5)冻结方法简便高效，通过控制器及各传感器即可监测地下水位变动及桩体周围的温度场，继而确定冻结范围，通过控制通入制冷源的时间即可控制冻结壁厚度，达到冻结需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，其中，1、桩体；2、输送管道；3、制冷源；4、控制器。

本发明的用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩，包括桩体1，由混凝土浇筑于钢筋笼上形成；还包括为桩体1制冷的制冷源3，与制冷源3连接的输送管道2，输送管道2的另一端与大气相通，输送管道2绕设于桩体1上。本实施例的输送管道2包括一端与制冷源2连接，另一端分流成沿桩体1自上而下相互独立设置的分管道，不同高度的分管道分别为环绕桩体1一周的环形管道，上下相邻的分管道之间不相通，每一条环形分管道与制冷源3之间均设置控制分管道与制冷源3连通的分控制阀(图中未示出)，上下相邻的分管道之间的间隔距离根据需要设置；在输送管道2上位于分控制阀与制冷源3之间还设置有总控制阀。输送管道2还可以沿桩体1由上至下螺旋缠绕设置。本发明的制冷源3为液氮，也可以是其它能使输送管道2降温的介质，如：向输送管道2内通入盐水，对输送管道2降温，同样能够达到对桩体1降温并使桩体外部水体冻结的目的。温度传感器和湿度传感器根据输送管道2的位置设置于桩体1上(图中未示出)，确保可以准确探测桩体1周围的湿度及温度；控制器4与温度传感器、湿度传感器、各控制阀连接，用于获取桩体1上的水位及水温信息，控制某一高度的输送管道2与制冷源3连通，从而控制该位置处的桩体1降温，使桩体1周边的水体冻结，实现从源头上解决水动力造成的边坡稳定性的问题。

本发明提供了一种上述用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩的制备方法，包括以下步骤：

(a1)根据地下水位情况，制作桩体1；

(a2)开挖桩孔，将桩体1放进桩孔中；

(a3)在桩体上安装输送管道2、温度传感器、湿度传感器；其中，沿桩体1自上而下相互独立设置各分管道，不同高度的分管道分别为环绕桩体1一周的环形管道，上下相邻的分管道之间不相通，每一条分管道与制冷源3之间均设置控制分管道与制冷源3连通的分控制阀；在输送管道2上位于分控制阀的上游还设置有总控制阀；

(a4)将输送管道2的一端与制冷源3连接，另一端与大气相通；

(a5)将控制器4分别与温度传感器、湿度传感器、各控制阀连接。

步骤2中，相邻桩孔之间的距离小于两倍的冻结壁厚度。

本发明还提供了一种利用上述用于水动力型滑坡的低温冻结抗滑桩的冻结方法，包括以下步骤：

(b1)桩体1上的温度传感器、湿度传感器采集桩体1所处的水位及水温信息，并将信息传递给控制器4；

(b2)控制器4根据采集到的水位及水温信息，控制相应水位处的输送管道2与制冷源3的连通进行冻结；其中，冻结时间由所需的冻结壁的厚度来确定；

其中冻结壁厚度的计算公式为：

p＝0.013h

ed-冻结壁厚度，m；r-冻结壁半径，m；p-计算截面土压力，p＝0.013h；mpa；h-计算截面深度，m；[σ]-冻土的容许应力，mpa；σ-冻土极限抗压强度，mpa；k-安全系数。

本发明的冻结范围大于两抗滑桩的间距，确保各抗滑桩形成的冻结区域联系为一个整体提高抗滑桩整体的稳定性。