[发明专利]一种高立式沙障螺旋桩结构及其设计分析方法

说明书

一种高立式沙障螺旋桩结构，桩为不锈钢桩，其截面为圆筒；桩的上部结构为防风砂障的主体结构；一种高立式沙障螺旋桩结构的设计方法，包括高立式沙障螺旋桩结构高度及立式沙障螺旋桩结构布置方式设计方法；将高立式沙障螺旋桩结构作为研究对象包括控制对比野外试验，对不同行间距、高度、组合条件下的单行和双行高立式沙障的实际防风变化特征，沙障阻沙量进行观测，探究不同类型配置下对实际防风阻沙效益及有效防护距离的影响。明确在迎风侧、背风侧风速变化的规律以及高度和间距影响下的阻沙特征，并补充野外实际数据，选取出满足实际效益且用材少、成本低的沙障搭配，为治沙工程的优化设计以及线路工程沙害防治体系结构提供基础数据支撑。

技术领域

本发明涉及一种结构及其方法，尤其是涉及一种高立式沙障螺旋桩结构及其设计分析方法。

背景技术

高立式沙障作为常见的风沙防治技术措施之一，减少了风蚀沙埋对线性工程造成的损伤。沙障布设方式直接影响风沙灾害防治效率和成本效益等问题。在对不同类型沙障配置探索中，前人进行了野外观测、风洞试验与数据模拟等工作并取得了相应进展。沙障的高度、行间距、布设方式是决定高立式沙障防风沙能力的关键环节。螺旋桩结构作为一种新型的高立式沙障，目前还没有成熟的设计施工方法。

高立式沙障是铁路途径沙漠、戈壁地段机械式防风阻沙措施。现有高立式沙障存在组合模式不合理、防护系统整体效果差、工程投入浪费严重的问题。目前高立式沙障基础桩采用混凝土圆柱体或木桩，混凝土圆柱体体积大、浪费圬工，施工困难，风蚀作用下基础桩部分外露易整体倒伏；砍伐木桩破坏环境。

防沙网是高立式沙障的关键结构，防沙网的网孔越小，阻沙效果好，但承受较大的风压，影响稳定性和使用寿命；防沙网的网孔越大，阻沙效果差，但承受较小的风压，防沙网使用寿命长。一般情况下，防沙网网孔的大小根据当地常见风沙速度来选定。然而，一些地区的风沙速度在不同季节的差异较大，这使得网孔大小固定的防沙网不能在不同季节达到有效的防沙效果。因此，亟需研发便于施工、可循环使用且造价成本低的高效快速防风阻沙新技术与装备。

高立式沙障是一种机械防风阻沙措施，由于其防风阻沙作用明显，在沙漠铁路防沙工程中被普遍使用。风沙作用下，高立式沙障整体易发生沙埋，各部件在净风压和沙粒撞击作用下会产生不同程度的弯曲变形，达到并超过材料受力极限时破坏。高立式沙障使用寿命不仅与工程区的风沙环境（降水、风速、沙源丰富度、地貌形态等）有关，还与沙障用材的质地、沙障结构，以及布设方法有关。现有铁路沿线高立式沙障存在组合模式不合理、防护系统整体效果差、工程投入浪费严重的问题，因此如何在风沙环境下营建高质量的铁路防风阻沙工程是一大技术难题，也是亟需解决的技术难题，将有力推动我国铁路风沙灾害防治技术的发展。

现有技术，如CN102031778A涉及一种螺旋桩。针对目前在季节性冻土地区传统的直线型桩适用范围具有一定的局限性、易断桩、桩身质量得不到保证及工程造价高的问题。所述螺旋桩包括混凝土桩体、混凝土桩头和混凝土螺旋叶片，混凝土桩体为圆柱形，混凝土桩头为圆锥体，混凝土桩体的底端面与混凝土桩头的上端面固接且二者制成一体，混凝土螺旋叶片设置在混凝土桩体的外壁上，且二者制成一体，混凝土螺旋叶片的上倾角为15～45°，螺距为800mm～1000mm，混凝土桩体的直径与混凝土螺旋叶片的外径的比值为0.5～0.7。

CN102720191A一种螺旋地桩，克服了现有地桩拉拔力不够、侧向抗剪力不足、侧向抗动载荷的能力不够的问题。包括管状体，管状体壁有孔或槽或口，所述管状体外壁有螺旋叶片。

CN102787596A涉及一种螺旋桩，包括桩体，所述桩体上的第一叶片；以及所述桩体上的第二叶片；其中，所述第一叶片和所述第二叶片中的每一个绕所述桩体旋转。

CN102864776A涉及一种应用在砾石较多的戈壁滩地貌、土质坚硬的地质以及其他地质的螺旋地桩。一种螺旋地桩，包括一桩体，桩体的一端为外接端，桩体的另一端为旋转钻头端，在桩体的外圆周表面设有螺旋叶片，所述的旋转钻头端包括位于端部中心的钻头体，在钻头体的外侧设有多个倾斜的拨片，多个拨片向同一方向偏转。