【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于凍土區樁基礎，具體涉及一種凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統。
技術介紹
1、光伏發電技術是我國關鍵技術之一，部分光伏發電站建設項目位于東北北部高緯度低海拔的季節性凍土區，該地區土壤凍深可達2～3m。土質不同、水位不同時土體凍脹變形量差異較大，年凍脹量在幾厘米到幾十厘米，產生很大的凍拔力，對于自重輕的無法抵消凍拔力的光伏支架、路燈桿等基礎凍脹破壞風險很大。光伏支架基礎的受力特點是豎向荷載小、凍拔敏感性高，基礎的抗拔性能在設計中起主要控制作用。光伏發電站項目占地面積廣，基礎數量大，后期基礎發生凍拔現象后返修成本較高。季節性凍土地區水位較高時，不僅凍脹量大，也給基礎抗凍脹方案施工帶來一定困難。
2、檢索近年來關于樁基礎抗凍脹相關的專利，對專利成果綜述如下：
3、四川電力設計咨詢有限責任公司專利技術的名稱為《抗凍脹光伏支架基礎》(授權公告號cn204982931?u)，采用了在樁基礎下方設置錨桿的方法來增大抗拔力。
4、中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司專利技術的名稱為《一種凍土地區防短樁凍拔套管設備》(授權公告號cn215290233?u)，采用了套管法的原理，阻斷了切向凍脹力的傳遞。
5、國網甘肅省電力公司建設分公司專利技術的名為《一種多年凍土區抗凍拔樁基礎》(授權公告號cn?114263205?b)，采用主動利用凍拔力的設計思想,將作用于活動層的切向凍脹力轉化為作用于多年凍土層的擴張力，抵抗凍拔力的上拔作用，使樁基礎保持穩定，機械構造復雜。
6、
7、一種鱗片式抗凍脹樁基礎(授權公告號cn114319463b)，采用主動利用凍拔力的設計思想，通過一種仿生鱗片結構,進行力的分解和轉化,有效減小了切向凍脹力對樁基的凍拔作用，提高了電桿的抗拔穩定性。
8、一種適應凍脹地質的基礎樁(授權公告號cn?216551889?u)，將灌注樁周圍的土質換填成非凍脹材料并夯實，同時酌量加大灌注樁長度和直徑，并在樁基底部和頂部加大混凝料體積:從三個方面加強基礎樁適應能力。
9、一種適用于強凍脹地基的錐形樁基礎(授權公告號cn?114000496b)，通過將錐形樁基礎設置于地面以下,調整錐形樁斜面傾斜角度,能夠有效減少切向凍脹力與負摩阻力對樁基承載力的影響。
10、上述專利文獻不外乎采用傳統的防凍脹原理，或采用隔離法、或采用套管法，或采用填砂法防凍。上述專利文獻均沒有擺脫傳統工程方法防止凍脹的缺點，不能用于光伏工程上萬根樁的凍脹治理工作。
11、另一方面，目前我國現行的樁基規范共推薦了樁的水平承載力的三種計算方法：即m法、p－y曲線法、nl法。這三種方法各有其優缺點和適用范圍。
12、m法是一種線彈性地基反力法，即樁土之間的相互作用力與樁變位成正比，水平地基抗力系數隨深度呈線性增加。m法計算圖式簡單，可以求得解析解，使用非常方便，在國內外得到廣泛應用。對m法而言，m值是對計算結果比較敏感的個參數，m值正確與否，直接關系到計算結果的正確性。但對于同一種土質，m的取值范圍相當大，而且在同一土質條件下，水平荷載的變化、樁身剛度的變化都會引起m值的改變，因此，對于一個特定的樁基計算問題，在沒有試樁的情況下，很難確定一個合適的m值，尤其是對于那些缺乏實際工程經驗的設計人員來說更是如此。
13、p-y曲線法考慮了樁、土作用的非線性，使用條件不受水平位移大小的限制，既可用于水平位移較小的情況，又能用于水平位移較大的情況，尤其是p-y曲線法不僅能用于短期靜載的計算，還可用于循環往復荷載的計算，從理論上講，p-y曲線法非常適用于港口工程和海洋工程的樁基計算，適用范圍要比m法廣的多。
14、n-l法體現了樁、土的非線性作用，適應了樁基承受的荷載及產生的水平位移越來越大的需要，可以用來計算水平位移較小的情況，也可以用來計算水平位移較大的情況，也可以用來計算水平位移較大的情況。該法確定計算參數所需的土質指標易于獲得，且離散性較小。完全可以代替p-y曲線法來進行水平位移較大的橫向受荷樁的計算，也可以代替m法計算水平位移較小的情況。唯一不足之處就是n-l法不適用于分析循環往復荷載作用的情況。
15、以上算法均針對常規的圓形截面的樁基礎，對于異形截面的樁基礎沒有相應的計算方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服傳統技術中存在的上述問題，提供一種凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統及其承載力計算方法。
2、為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本專利技術是通過以下技術方案實現：
3、本專利技術提供一種凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，該增強型復合樁基礎系統由樁基礎本體以及安裝在其外側并用于消除凍脹力和增強水平承載力的錐形加強墩構成。
4、進一步地，上述凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統中，所述樁基礎本體為phc預制樁基礎。
5、進一步地，上述凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統中，所述樁基礎本體為鉆孔灌注樁基礎。
6、進一步地，上述凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統中，所述錐形加強墩為現場澆筑的素混凝土正錐形墩臺。
7、進一步地，上述凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統中，所述樁基礎本體的樁直徑記為d’，所述錐形加強墩的錐臺頂直徑記為d，錐臺高記為h，錐臺底直徑記為d；
8、所述錐臺高h≥當地的設計凍深；
9、所述錐臺頂直徑d能夠滿足混凝土澆筑和振搗的施工空間需求；
10、所述錐臺底直徑d的選取能夠使得錐臺的坡度≥9°。
11、進一步地，上述凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統中，其施工方法包括如下步驟：
12、1)首先施工增強型復合樁基礎系統中的樁基礎本體；
13、2)待樁基礎本體的混凝土強度達到要求或滿足休止期要求后，按照設計給定的錐臺參數，在樁基礎本體周圍人工或機械開挖適合的基坑，滿足錐形加強墩的作用空間即可；
14、3)按照設計給定的尺寸制作鋼模板，然后澆筑混凝土并養護。
15、進一步地，上述凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統中，其單樁豎向抗壓承載力計算標準值計算公式如下：
16、quk＝k1qz+k2qt
17、其中，quk為復合型樁基礎單樁極限抗壓承載力標準值；k1為錐臺下樁基礎的抗壓貢獻系數；qz為錐臺下樁基礎的單樁豎向抗壓承載力標準值；k2為錐臺的抗壓承載力貢獻系數；qt為錐臺按照淺基礎理論計算的豎向抗壓承載力標準值；
18、錐臺下樁基礎的單樁豎向抗壓承載力標準值算如下：
19、qz＝u∑qsikli+qpkap
20、其中，u為樁周長；qsik為樁周土層側摩阻本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，該增強型復合樁基礎系統由樁基礎本體以及安裝在其外側并用于消除凍脹力和增強水平承載力的錐形加強墩構成。
2.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述樁基礎本體為PHC預制樁基礎。
3.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述樁基礎本體為鉆孔灌注樁基礎。
4.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述錐形加強墩為現場澆筑的素混凝土正錐形墩臺。
5.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述樁基礎本體的樁直徑記為d’，所述錐形加強墩的錐臺頂直徑記為d，錐臺高記為h，錐臺底直徑記為D；
6.根據權利要求1-5任一項所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，其施工方法包括如下步驟：
7.根據權利要求1-5任一項所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，其單樁豎向抗壓承載力計算標
8.根據權利要求7的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，其單樁極限抗壓承載力標準值計算公式如下：
9.根據權利要求8所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，該增強型復合樁基礎系統由樁基礎本體以及安裝在其外側并用于消除凍脹力和增強水平承載力的錐形加強墩構成。
2.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述樁基礎本體為phc預制樁基礎。
3.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述樁基礎本體為鉆孔灌注樁基礎。
4.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復合樁基礎系統，其特征在于，所述錐形加強墩為現場澆筑的素混凝土正錐形墩臺。
5.根據權利要求1所述的凍脹消除及水平承載力增強型復...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫振宇，王劍英，王樹生，連春星，楊陽，劉偉，李哲，楊杰，
申請(專利權)人：中水東北勘測設計研究有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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