CN101981258B

CN101981258B - 塔地基系统

Info

Publication number: CN101981258B
Application number: CN200880127780.9A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·斯塔克
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: CA2721414A1; EP2265771A1; WO2009110886A1; US20090217607A1; US8109057B2; CN101981258A; AP2010005410A0; AU2008352042A1; EP2265771A4

Abstract

本文描述了用于地上塔的塔地基系统的各种实施方案。例如，根据一个代表性的实施方案，用于支撑地面上方的结构的塔包括地基(10)和第二支撑柱节段(240)。地基包括第一支撑柱节段(30)和多个臂(20)，多个臂(20)径向向外远离第一支撑柱的外表面(32)延伸。此外，地基包括接合于多个臂的多个长锚固物(50)。第一支撑柱节段和第二支撑柱节段每个包括多个啮合元件(232、234、272、274)，啮合元件(232、234、272、274)互相可啮合，以把第一支撑柱节段和第二支撑柱节段拼接在一起。更具体地，第二支撑柱节段可插入第一支撑柱节段中，并且被支持在第一支撑柱节段上，使得多个啮合元件互相啮合。

Description

塔地基系统

领域

本公开内容涉及用于支撑诸如告示牌的结构的塔，且更具体地，涉及塔地基系统(tower foundation system)。

背景

用于支撑大型结构，例如告示牌、风力涡轮、流体容器、通讯设备、动力设备以及其他传输装置、照明设备、高速公路标牌等等的塔，包括必须被坚固地固定于地面以抵抗塔上的翻转力(overturning force)的支撑柱。支撑柱由地基或基脚固定于地面。为了抵抗这样的翻转力，地基必须能够在尽管有可能作用于柱上的翻转力的情况下使支撑柱保持在直立位置。

许多常规的塔地基包括嵌入形成在地面下的空腔内的基脚。典型的基脚主要由混凝土制造。通过把柱保持就位在空腔内部并且围绕柱浇注混凝土来把支撑柱固定于基脚。随时间推移，混凝土硬化以使柱固定于基脚。

因为需要抵抗翻转力以及靠近地表的土壤的支撑竖直力和横向力的能力的潜在的不一致，所以基脚，以及因此空腔，必须在地表以下延伸极大的距离并且占据地表以下极大量的空间。例如，某些常规的地基可以在地表以下延伸约30-45英尺并且占据高达约5,000立方英尺的空间。

为了形成大到足以容纳常规的基脚和柱的地表下空腔，必须挖掘或除去极大量的泥土。挖掘越大，形成挖掘所必需的劳动力、材料和设备就越多。例如，在混凝土硬化时，需要起重机把支撑柱保持就位。当形成基脚所必需的混凝土的量增加时，用于混凝土硬化和把支撑柱保持就位所耗费的时间也增加。支撑柱必须由起重机保持就位的时间越长，用于使用和安排起重机的成本就越高。除增加用于起重机的成本之外，较大的挖掘坑导致与用于从挖掘腔或坑除去泥土的探测和挖掘设备(auguring and diggingequipment)以及用于从比地下水位深的坑除去水的水泵送设备(waterpumping equipment)相关联的成本增加。此外，大地基导致与额外的混凝土和混凝土运输车辆相关联的增加的成本。

相对大的塔经常以两个阶段安装。首先，把固定支撑柱的第一部分的基脚安装在地面中。第二，把支撑柱的余下的第二部分接合于或拼接于第一部分，以形成完全的支撑柱。常规地，把两个支撑柱部分拼接在一起的步骤包括把第一部分的有角撑板的凸缘(gusseted flange)以螺栓固定于第二部分的有角撑板的凸缘，或把第一部分焊接于第二部分。每个途径都需要在制造和/或安装地点的手动的繁重且成本高昂的紧固或焊接。此外，支撑柱的两个部分经常是不圆的(out-of-round)，这使拼接困难。

在安装之后，塔地基的结构元件可能损坏或者塔地基可能在特定的地点不再被需要。许多常规的塔地基不允许对损坏的部件或整个塔地基的容易的除去。此外，大多数常规的塔地基在从安装地点除去之后不可再使用。此外，假如塔被不正确地安装，例如在竖直方向未对准，许多常规的塔地基也不允许安装后的调整。

概述

本申请的主题内容已经响应于本领域目前的状况，并且特别是响应于本领域中还没有被目前可利用的塔地基和支撑柱拼接技术充分解决的问题和需要而得到了发展。因此，已经发展了本申请的主题内容，以提供克服现有技术的至少某些缺点的塔地基和拼接系统。

根据某些实施方案，提供了具有深地表下附接锚固物(deep sub-surfaceattachment anchor)的塔地基，但其不需要挖掘坑或需要形成于地面下的浅挖掘坑。此外，在一些实施方案中，塔地基不包括作为对于横向的、竖直的负荷以及翻转力的基本支撑的混凝土。因此，在一些实施方案中，本文所描述的塔地基克服了与上文描述的深挖掘坑、靠近地表的不稳定地面以及安装延迟相关联的许多缺陷。

此外，在一些实施方案中，提供了允许在两个或更多个支撑柱节段之间的牢固的且精确的接合而不需要在安装地点紧固紧固件或焊接，并且适应待拼接的节段的横截面形状的不一致的拼接系统。

此外，根据某些实施方案，塔地基或地基的部件可以在安装之后被容易地除去并且在同一个或其他的安装地点再使用。此外，在某些实施方案中，塔地基允许安装后的调整。

例如，根据一个代表性的实施方案，用于把塔接合于地面的浅挖掘塔地基包括支撑柱，支撑柱具有上端、下端以及在上端和下端中间的外表面。支撑柱在上端和下端之间在第一方向上延伸。浅挖掘塔还包括多个臂，多个臂每个具有第一端和第二端。每个臂在第一端接合于支撑柱的外表面，并且径向向外远离外表面延伸。此外，浅挖掘塔具有多个长锚固物，多个长锚固物每个具有上端部分和下端部分，每个锚固物的上端部分被接合于多个臂中的相应的一个的第二端，并且下端部分在基本上远离支撑柱的下端的位置可嵌入地面内。在某些情况下，支撑柱可以是基本上中空的并且界定内表面，并且塔地基可以另外地包括被设置于内部并且接合于支撑柱的内表面的加强板(stiffener plate)。

在某些实施方案中，臂的高度大于臂的宽度。为明确起见，臂的高度基本上平行于第一方向延伸，并且臂的宽度基本上垂直于第一方向延伸。

根据某些实施方案，多个臂中的每个的第二端包括锚固物附接系统(anchor attachment system)，锚固物附接系统包括基本上在第一方向延伸的中空管状元件。多个锚固物中的每个的上端部分可以可接合于中空管状元件。在某些实施方案中，塔地基包括隔开的上板和下板，上板和下板接合于支撑柱的外表面和中空管状元件。上板和下板可以基本上垂直于第一方向。

在某些情况下，锚固物附接系统中的每个还包括第一端帽和第二端帽。第一端帽可以与相应的中空管状元件的第一端密封性地可啮合，并且第二端帽可以与所述相应的中空管状元件的第二端密封性地可啮合。第一端帽可以具有延伸通过中空管状构件以把第一端帽接合于第二端帽的连接部分。多个锚固物中的每个的上端部分可以接合于相应的锚固物附接系统的第一端帽和第二端帽中的相应的一个。在某些情况下，中空管状构件中的每个界定内径，并且第一端帽中的每个的连接部分界定外径。中空管状构件的内径可以基本上大于第一端帽的连接部分的外径，使得每个连接部分可以相对于管状构件以相应于在相应的锚固物和管状构件之间界定的角度的各种角度中的任一个成角度。

根据某些实施方案，塔地基的支撑柱包括第一支撑柱。第一支撑柱具有界定中空内部的内表面、具有多个隔开的第一啮合元件的第一板以及界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板。第一板可以在第一支撑柱的上端下方隔开的位置在中空内部内固定于第一支撑柱的内表面，并且第二板可以被固定为接近支撑柱的上端。多个隔开的第一啮合元件和多个隔开的第二啮合元件可以被配置以接收第二支撑柱的多个隔开的第三啮合元件和多个隔开的第四啮合元件，以把第一支撑柱和第二支撑柱拼接在一起而不把第一支撑柱和第二支撑柱焊接或紧固在一起。

根据另一个实施方案，将用于地上塔的支撑柱的节段拼接在一起的拼接系统可以包括具有第一侧壁的第一柱节段，第一侧壁具有界定中空内部的内表面。第一柱节段还包括具有多个隔开的第一啮合元件的第一板以及界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板。第一板被固定于内表面并且被设置在中空内部内，并且第二板在第一板上方的位置固定于第一侧壁。

拼接系统还包括第二柱节段，第二柱节段包括具有下端和外表面的第二侧壁。第二柱节段还包括具有多个隔开的第三啮合元件的第三板和具有多个隔开的第四啮合元件的第四板。第三板接近第二柱节段的下端固定于第二侧壁，并且第四板在第三板上方的位置固定于侧壁的外表面。第一板和第三板可以是基本上圆盘形的，并且第二板和第四板可以是基本上环形形状的。

第二柱节段可插入第一柱节段的中空内部中并且通过第二板的孔，使得(i)第一板支撑第三板并且第二板支撑第四板，并且(ii)多个第三啮合元件每个啮合多个第一啮合元件中的相应的一个，并且多个第四啮合元件每个啮合多个第二啮合元件中的相应的一个，以把第二柱节段拼接于第一柱节段。

在某些实施方案中，第二柱节段与第一柱节段可拼接而不把第一柱节段和第二柱节段焊接或紧固在一起。在另外的某些实施方案中，第一柱节段的侧壁包括上端，第二板被固定于该上端。当第二柱节段的半径和第一柱节段的半径之间的差小于预设定的阈值时，第二板的大部分可以向外远离第一柱节段的外表面延伸。可选择地，当第二柱节段的半径和第一柱节段的半径之间的差大于预设定的阈值时，第二板的大部分可以向内远离第一柱节段的外表面延伸。

根据某些实施方案，第一柱节段的多个隔开的第一啮合元件和第二啮合元件每个包括多个隔开的孔。第二柱节段的多个隔开的第三啮合元件和第四啮合元件可以每个包括多个隔开的钉或销。第二柱节段的多个隔开的钉可以可插入第一柱节段的多个隔开的孔中的相应的孔中，以使多个隔开的钉与多个隔开的孔啮合。当然，在其他实施方案中，多个隔开的第一啮合元件和第二啮合元件可以是钉，并且多个隔开的第三啮合元件和第四啮合元件可以是孔。此外，在某些实施方案中，第一啮合元件可以是钉，第二啮合元件可以是孔，第三啮合元件可以是孔，并且第四啮合元件可以是钉。

在某些情况下，第二板的孔具有第一直径，并且第二侧壁的外表面具有第二直径，第一直径约等于第二直径。此外，在某些实施方案中，第一板和第二板之间的距离可以基本上等于第三板和第四板之间的距离。

在一个示例性的实施方案中，第一板由多个架子接合于第一柱节段的内表面，所述多个架子每个固定于第一柱节段的内表面。第一板可以以相对于第一柱的内表面的各种位置中的任一个可安装于架子。

根据某些实施方案，拼接系统还包括多个臂，多个臂每个具有第一端和第二端。每个臂可以在第一端接合于第一柱节段的外表面，并且径向向外远离外表面延伸。拼接系统还可以包括多个长锚固物，多个长锚固物每个具有上端部分和下端部分。每个锚固物的上端部分可以被接合于多个臂中的相应的一个的第二端，并且下端部分可以在基本上远离第一柱节段的位置可嵌入地面内。

根据另一个实施方案，用于支撑地面上方的结构的塔包括地基和第二支撑柱节段。

地基包括第一支撑柱节段，第一支撑柱节段具有第一侧壁，第一侧壁具有界定中空内部的内表面以及外表面。第一支撑柱节段还包括具有多个隔开的第一啮合元件的第一板和界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板。第一板被固定于内表面并且被设置在中空内部内，并且第二板在第一板上方的位置固定于第一侧壁。地基还包括多个臂，多个臂每个具有第一端和第二端。每个臂在第一端接合于第一支撑柱节段的外表面，并且径向向外远离外表面延伸。此外，地基包括多个长锚固物，多个长锚固物每个具有上端部分和下端部分。每个锚固物的上端部分被接合于多个臂中的相应的一个的第二端，并且下端部分在基本上远离第一支撑柱节段的下端的位置可嵌入地面内。

第二支撑柱节段包括具有下端和外表面的第二侧壁。第二柱节段还包括具有多个隔开的第三啮合元件的第三板和具有多个隔开的第四啮合元件的第四板。第三板接近下端固定于第二侧壁，并且第四板在第三板上方的位置固定于侧壁的外表面。第二支撑柱节段也可插入第一支撑柱节段的中空内部中，并且通过第二板的孔，使得(i)第一板支撑第三板并且第二板支撑第四板，并且(ii)多个第三啮合元件每个啮合多个第一啮合元件中的相应的一个，并且多个第四啮合元件每个啮合多个第二啮合元件中的相应的一个，以把第二支撑柱节段拼接于第一支撑柱节段。

根据又一个实施方案，安装用于支撑地面上方的结构的塔的方法包括：把多个具有上端部分和下端部分的长锚固物嵌入地面中，使得上端部分在地面上方可接近，并且下端部分被嵌入地面下方第一距离。方法还包括：设置无混凝土地基部分，无混凝土地基部分包括(i)支撑柱，该支撑柱具有在上端和下端中间的外表面，以及(ii)多个臂，多个臂每个具有第一端和第二端。每个臂在第一端接合于支撑柱的外表面，并且径向向外远离外表面延伸。在某些情况下，第一距离低于支撑柱的下端。方法还包括：把多个长锚固物中的每个的上端部分固定于多个臂中的相应的一个的第二端。

在某些实施方案中，多个臂的第二端每个包括具有第一上端和第二下端的基本上竖直管状构件。把多个长锚固物中的每个的上端部分固定于多个臂中的相应的一个的第二端的行为可以包括把多个长锚固物的每个上端部分附接于多个下帽构件中的一个。固定的行为还可以包括：把多个上帽构件中的一个附接于多个下帽构件中的相应的一个和相应的被附接的长锚固物的上端部分，使得上帽构件和下帽构件中的至少一个的至少一部分延伸通过相应的管状构件。固定的行为还可以包括：把每个上帽构件固定为顶住相应的管状构件的上端，并且把每个下帽构件固定为顶住相应的管状构件的下端。

根据另外的某些实施方案，支撑柱可以包括第一支撑柱节段，第一支撑柱节段具有中空内部、具有多个隔开的第一啮合元件的第一板以及界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板。第一板被固定于中空内部内，并且第二板在第一板上方的位置固定于第一支撑柱。方法还可以包括：设置第二支撑柱节段，第二支撑柱节段具有外表面并且包括具有多个隔开的第三啮合元件的第三板和具有多个隔开的第四啮合元件的第四板。第四板在第三板上方的位置固定于侧壁的外表面。方法还包括：把第二支撑柱节段下降进入第一支撑柱节段的中空内部中，直到(i)第一板支撑第三板并且第二板支撑第四板，并且(ii)多个第三啮合元件每个啮合多个第一啮合元件中的相应的一个，并且多个第四啮合元件每个啮合多个第二啮合元件中的相应的一个，以把第二支撑柱节段拼接于第一支撑柱节段。

在本说明书中对特征、优点或相似的语言的指代不意味着所有的可以以本公开的主题内容实现的特征和优点应该是或是在任何单一的实施方案中。而是，指代这些特征和优点的语言被理解为意思是与一实施方案相联系地描述的具体的特征、优点或特性被包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，在本说明书中对这些特征和优点的讨论以及相似的语言可以但是不一定是指同一个实施方案。

此外，本公开的主题内容所描述的特征、优点和特性可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式结合。相关领域的技术人员将意识到，主题内容可以在没有特定的实施方案的具体的特征或优点中的一个或多个的情况下得到实施。在其他情况下，在一些实施方案中，可以意识到可能不存在于所有实施方案中的另外的特征和优点。这些特征和优点将从以下的描述和所附的权利要求变得更充分地明显，或者可以通过下文提出的对主题内容的实施得到学习。

附图简述

为了主题内容的优点可以被更容易地理解，将通过参照在附图中图示的具体的实施方案做出对上文简要描述的主题内容的更具体的描述。在理解了这些附图仅仅描绘主题内容的典型的实施方案以及不因此被认为是对其范围的限制的情况下，主题内容将通过使用附图以额外的详述和细节得到描述和解释，在附图中：

图1是根据一个代表性的实施方案的塔地基基座的俯视平面图；

图2是图1的塔地基基座的沿图1的线2-2取得的横截面侧视图，但是被示出为具有接合于基座的帽和锚固物；

图3是图2所示的塔地基的分解侧视图；

图4是根据另一个代表性的实施方案的塔地基的俯视平面图；

图5是图4的塔地基的沿图4的线5-5取得的横截面侧视图；

图6是根据一个代表性的实施方案的拼接系统的横截面侧视图；

图7是图6的拼接系统的沿图6的线7-7取得的横截面俯视图；

图8是图6的拼接系统的沿图6的线8-8取得的横截面俯视图；

图9是图6的拼接系统的下拼接部分的横截面侧视图；

图10是图9的下拼接部分的俯视平面图；

图11是图9的下拼接部分的沿图9的线11-11取得的横截面俯视平面图；

图12是图6的拼接系统的上拼接部分的横截面侧视图；

图13是图12的上拼接部分的沿图12的线13-13取得的横截面俯视平面图；

图14是图12的上拼接部分的沿图12的线14-14取得的横截面俯视平面图；

图15是根据另一个代表性的实施方案的拼接系统的横截面侧视图；

图16是图15的拼接系统的沿图15的线16-16取得的横截面俯视平面图；以及

图17是根据又一个代表性的实施方案的拼接系统的横截面侧视图。

详述

在本说明书中，对“一个实施方案”、“一实施方案”或相似的语言的指代意思是与该实施方案相联系地描述的具体的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书中，短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”和相似的语言的出现可以但不一定都是指同一个实施方案。

此外，在本说明书中，其中一个元件被“接合”于另一个元件的情况可以包括直接接合和间接接合。直接接合可以被定义为一个元件与另一个元件接合并且有某些接触。间接接合可以被定义为两个元件之间不互相直接接触而是在被接合的元件之间具有一个或多个另外的元件的接合。此外，如本文所使用的，把一个元件固定于另一个元件可以包括直接固定和间接固定。此外，如本文所使用的，“毗邻”不一定表示接触。例如，一个元件可以毗邻另一个元件而不与所述元件接触。

此外，本文所描述的主题内容的细节，包括特征、结构或特性，可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式结合。然而，相关领域的技术人员将意识到，主题内容可以在没有这些特定的细节中的一个或多个的情况下，或用其他的方法、部件、材料等等得到实施。在其他情况下，未示出或详细描述熟知的结构、材料或操作，以避免模糊所公开的主题内容的方面。

参照图1，示出了根据一个代表性的实施方案的塔地基10。塔地基10包括多个臂20，臂20被固定于中心支撑柱30，并且远离中心支撑柱30径向地延伸。

中心支撑柱30包括从第一下端38延伸至第二上端39的大体上管形的构件(见图2)。中心支撑柱30的所述管形的构件界定外表面32和内表面34。优选地，中心支撑柱30由基本上刚性的且耐久的材料例如钢制造。

中心支撑柱30可以具有各种长度和横截面形状中的任意的。例如，在某些实施方案中，中心支撑柱30可以延伸塔的从地基10至被支撑的结构的整个长度。更具体地，中心支撑柱30可以是在下端部分固定于地基10并且在相对的上端部分固定于被支撑的结构的连续的整体长度(one-piece length)的管。可选择地，如图2所示，中心支撑柱30可以包括塔的总体支撑柱的一节段。例如，中心支撑柱30可以是总体支撑柱的基座节段，所述总体支撑柱具有一个或多个被附接于或拼接于基座节段的节段以完成总体支撑柱。在某些情况下，为了便于运输，中心支撑柱30可以是总体支撑柱的基座节段，并且被与总体支撑柱的余下的节段分离地运输。同样地，在某些情况下，为了便于安装，如将在下文更详细地描述的，中心支撑柱30可以是基座节段，并且地基10可以首先被固定于地面，然后总体支撑柱的余下的节段被附接于基座节段。

臂20中的每个纵向地从第一内端24延伸至第二外端26。臂20可以具有各种长度中的任一个。在某些情况下，臂20的长度至少部分地取决于被支撑的结构的地面上的高度、重量和大小。在某些示例性的实施方案中，臂20的长度在约1英尺至约10英尺之间。第一内端和第二外端24、26每个基本上平行于臂20的高度延伸。第一内端24被固定于支撑柱30的外表面32，并且外端26被接合于锚固物附接系统60的壳体62。如图2所示，在某些实施方案中，臂20在第一下端38和第二上端39中间的位置固定于中心支撑柱30。换句话说，支撑柱30可以延伸至高于和低于支撑臂。然而，在其他实施方案中，臂20可以在支撑柱上的各种位置中的任一个固定于中心支撑柱30。例如，臂20可以固定于中心支撑柱30，使得臂20的上边缘接近支撑柱的第二上端39，例如基本上与支撑柱的第二上端39齐平，或使得臂20的下边缘接近支撑柱的第一下端38，例如基本上与支撑柱的第一下端38齐平。

在某些实施方案中，每个臂20可以是具有一定长度和高度的相对薄的板，长度和高度每个基本上大于其宽度。臂20由基本上刚性的且耐久的材料例如钢制造。此外，臂20可以以本领域已知的各种接合方法中的任一个固定于中心支撑柱30并接合于壳体62，例如焊接、支托(bracketing)、螺栓连接和/或紧固。虽然塔地基10包括八个围绕支撑柱30的周界等距离地隔开的臂20，但是在其他实施方案中，塔地基可以包括多于或少于八个臂，并且可以围绕支撑柱互相之间具有等距离或互相之间具有变化的距离。

在图1所示出的实施方案中，壳体62是分别在底端和顶端64、66之间的在基本上竖直的方向，即基本上平行于中心柱30的中心轴36(见图2)延伸的基本上管状构件。然而，在其他的实施方案中，壳体62可以相对于柱30的中心轴36成角度。壳体62在壳体内部界定具有至少最小的横截面尺寸的管道或空间63。例如，壳体62的管状构件可以是基本上筒形的，有具有至少最小直径的管道。可选择地，壳体62的管状构件可以根据各种形状成形，例如横截面为基本上矩形或正方形，有具有至少最小宽度、长度和/或对角线尺寸的管道。

塔地基10还可以包括把臂20和壳体62接合在一起的地基加强器40。加强器40包括两个在竖直方向隔开的加强板40a、40b，加强板40a、40b被固定于臂20的顶边缘和底边缘、壳体62的外表面和支撑柱30的外表面32。因此，在某些实施方案中，加强板40a、40b之间的距离约等于臂的高度。虽然加强板40a、40b被示出为固定于臂20的顶边缘和底边缘，但是在一些实施方案中，加强板40a、40b可以被固定于臂的侧面，并且板之间的距离可以小于臂的高度。与臂20相似，板40a、40b可以是由基本上刚性的且耐久的材料例如钢制成的相对薄的板。

参照图2，锚固物附接系统60还分别包括底帽68和顶帽70。通常，底帽68和顶帽70可固定于相应的壳体62的底端和顶端64、66，以有效地包围或密封管道63。底帽68包括密封部分72和锚固物附接部分74。密封部分72包括具有大于管道63的横截面积的表面积的板。锚固物附接部分74包括管状构件和多个孔76(见图3)，管状构件具有大于锚固物50的外径(在锚固物的上附接端部分56)的内径。孔76与锚固物50中形成的孔54可对准。

与底帽68相似，顶帽70包括密封部分78，密封部分78有具有大于管道63的横截面积的表面积的板。顶帽70还包括由管状构件制成的锚固物附接部分80，锚固物附接部分80具有小于锚固物50的内径(在锚固物的上附接端部分56)的外径和多个孔82(见图3)。与锚固物附接部分74的管状构件不同，锚固物附接部分80的管状构件从壳体62的上端66可延伸通过管道63并且通过壳体的下端64。更概括性地来说，锚固物附接部分80比锚固物附接部分74长。多个孔82位于接近锚固物附接部分80的下端的位置，并且与锚固物附接部分74的孔76和锚固物50的孔54可对准。

在所示出的实施方案中，底帽和顶帽68、70每个包括多个凸缘90，凸缘90分别被固定于并且在密封部分72和锚固物附接部分74之间以及密封部分78和锚固物附接部分80之间延伸。

锚固物50包括棒状的长元件，棒状的长元件从在地面52上方可接近的附接端部分56延伸至可嵌入地面中的嵌入端部分58。锚固物50可以是本领域已知的具有各种工作拉伸(working tensile)和额定压缩负荷(compressive load rating)中的任一个的各种锚固物、柱或桩中的任一种。例如，锚固物50可以是。例如，取决于土壤特性，锚固物50可以具有工作拉伸以及在约50,000磅至约100,000磅之间的额定压缩负荷，以及约15,000磅的额定横向负荷(lateral load rating)。例如，在某些实施方案中，锚固物50可以包括具有螺旋螺丝(helical screw)(如所示)、螺旋状翅片、旋转翅片(spin fin)和/或其他嵌入元件的嵌入端部分58。嵌入端部分58的类型可以至少部分基于安装地点的地质状况。例如，螺旋螺丝可以提供对特定类型的土壤和地质构造的比螺旋状翅片好的嵌入，而螺旋状翅片提供对不同类型的土壤和地质构造的比螺旋螺丝好的嵌入。

参照图2，可以预设定锚固物50的长度，使得嵌入端部分58被嵌入地质构造内部在地面下方的预设定的距离D，如所示，其可以相应于支撑柱30的下端38。因此，至少部分地基于安装地点的地质状况，可以选择锚固物50的长度和嵌入端部分58的类型，使得嵌入端部分58以合适的深度D嵌入合适的构造，以实现对作用在塔上的翻转力的期望的抵抗性。在一些实施方案中，塔地基10能够抵抗高达约20,000,000ft-1b的翻转力。在更具体的实施方案中，塔地基10抵抗高达在约5,000,000ft-1b至7,000,000ft-1b之间的翻转力。

通常，如果期望对翻转力的更多的抵抗，那么锚固物50的嵌入端部分58可以以更大的深度D嵌入。可选择地，或此外，可以选择在期望的深度D对构造的类型提供最强的嵌入的嵌入端部分58类型，以实现对翻转力的更大的抵抗。在某些情况下，锚固物50的嵌入端部分58可以基本上低于支撑柱30，例如，在地面和支撑柱下方的深度D可以在约20英尺至约30英尺之间。如果必要的话，期望的深度D可以是各种低于20英尺或高于30英尺的其他长度中的任一个。此外，在某些情况下，支撑柱30的外径可以在约1英尺至约10英尺之间。因此，在某些代表性的实施方案中，深度D和支撑柱30的外径的比率在约2至约30之间。

参照图3，示出了安装塔地基10，例如把其固定于地面52，的一个代表性的方法。塔地基10可以被安装为高于地面水平面或至少部分低于地面水平面。在高于地面的安装中(见图2和3)，臂20和中心支撑柱30位于地面52的表面上方。当以这种方式安装塔地基10时，不需要在安装地基之前在地面中挖出挖掘坑。然而，在其中臂20和中心支撑柱30完全地或部分地低于地面水平面的低于地面的安装中，应该在安装塔地基10之前在地面中形成浅挖掘坑(见例如图5)。

在大部分低于地面的安装的实施方案中，挖掘坑的深度不显著地大于中心支撑柱30的下端38和顶帽70的顶部之间的距离。例如，如果期望隐蔽塔地基10，那么挖掘坑的深度可以刚好大于中心支撑柱30的下端38和顶帽70的顶部之间的距离，使得可以把地面成分，例如尘土，土壤、岩石等等，或固化剂，例如混凝土、水泥浆等等，放置在地基的顶部或覆盖地基，以隐藏地基。然而，在某些实施方案中，挖掘坑的深度可以具有使用者所期望的各种深度中的任一个。如本文所使用的，浅挖掘坑可以包括具有在锚固物的深度D的约5％至25％之间的深度的挖掘坑。在某些实施方案中，浅挖掘坑可以在约3英尺至约6英尺之间。因为挖掘坑浅，所以除去较少的碎片，不需要支撑，并且由于浅坑的深度不足以到达大多数的地下水位水平，所以有效地消除了水的除去。因此，对于塔地基10的安装，不需要如大多数常规的塔地基所需要的用水泵卡车除去水的安装步骤。

把适合于安装地点的锚固物50嵌入地面内，使得锚固物的附接端部分56高于地面52(或者，如果挖掘坑是期望的，那么至少高于挖掘坑的底部表面)，并且把嵌入端部分58接近期望的深度D地固定于期望的地质构造。在某些实施方案中，用扭矩电动机(torque motor)或相似的装置将锚固物50扭转，例如旋转或螺固，进入地面52中，直到嵌入端部分58到达期望的深度D。在其他实施方案中，在地面中挖掘出狭窄的、直立的圆柱形孔，并且把锚固物50插入孔中。然后，可以围绕锚固物50把可固化的抗收缩材料，例如混凝土、砂浆或水泥浆倒入孔中，以至少部分地把锚固物固定于地面。

可以使用塔地基10的基座12作为帮助锚固物50相对于臂20的外端26的合适的放置的模板。基座12可以被设置在塔将被安装的地点中。然后通过相应的锚固物附接系统60的壳体62连续地插入每个锚固物50，直到适当地嵌入地面52中。以这种方式，壳体62作为锚固物50的合适的放置和定向的引导物。一旦把锚固物50适当地嵌入地面52中，可以除去基座12。

然后通过在锚固物附接部分上降低下帽，把锚固物50的附接端部分56插入相应的下帽68的锚固物附接部分74中。然后在下帽68上降低基座，使得每个下帽与相应的壳体62对准。然后把顶帽70插入相应的壳体62中并且通过相应的壳体62，并且插入相应的锚固物50的附接部分56内部。可以旋转底帽和顶帽68、70，直到孔76、82互相对准，并且与相应的锚固物50的孔54对准。一旦对准，可以把紧固件(未示出)延伸通过锚固物附接部分74的孔76、锚固物50的孔54和锚固物附接部分80的孔82，并且紧固以把底帽和顶帽68、70固定于锚固物50以及把锚固物和帽固定于基座12。

顶帽70的锚固物附接部分80的长度和孔76、82的放置使得当底帽和顶帽68、70被固定于彼此时，底帽和顶帽的密封部分72、78接触相应的壳体62的底端和顶端64、66，以有效地密封壳体的底端和顶端。在某些实施方案中，在即将把顶帽70固定于底帽68之前，可以把可固化的抗收缩材料例如水泥浆倒入壳体和锚固物附接部分80之间的空间63中。在某些实施方案中，密封部分72、78中的至少一个可以包括可覆盖的孔，可以在把底帽和顶帽68、70固定于锚固物50和壳体62之后通过可覆盖的孔把可固化的材料注入空间63中。通过密封部分72、78实现的有效密封起作用，以在壳体62的空间63内部容纳可固化的材料。当材料硬化时，其起作用以改进壳体62、帽68、70和锚固物50之间的连接。此外，可固化的材料可以起作用以在锚固物50被适当地嵌入地面52内之后抵抗锚固物50的旋转。如本文所使用的，由帽得到的密封不限于全密封(hermeticalseal)，而是可以包括部分密封，例如足够防止较大的材料进入壳体但是可以允许较小的材料进入壳体的密封。

锚固物附接系统60被设计为适应锚固物50的倾斜或成角度。当锚固物50被嵌入地面52内时，由于安装地点地质状况或安装技术，锚固物50可能具有相对于竖直面向内或向外成角度的趋向。在某些实施方案中，锚固物50符合期望地以竖直方位嵌入地面内，例如平行于支撑柱中心轴36(见图2)，但是可能在安装期间无意中倾斜。可选择地，在某些实施方案中，锚固物可以符合期望地以相对于竖直面的某一角度嵌入地面内。无论锚固物50是被有意地还是无意地以某一角度嵌入地面内，锚固物附接系统60都允许这样的成角度。

因为底帽和顶帽68、70以及相应的锚固物50之间的接合，所以锚固物的任何成角度都导致锚固物附接部分74、80的相应的成角度。因此，为了适应锚固物50的成角度，锚固物附接系统60也应该适应锚固物附接部分74、80的成角度。为了适应锚固物50和锚固物附接部分74、80的倾斜，壳体62的内径显著地大于顶帽70的锚固物附接部分80的外径。因此，在壳体62的空间63内部有足够的空间使锚固物附接部分80相对于壳体62的中心轴(未示出)成角度并且保持在空间内部。为了当锚固物相对于壳体成角度时有利于密封部分72、78以及相应的壳体62的底端和顶端64、66之间的密封，密封部分72、78可以包括围绕密封部分的外周延伸的口缘79，以捕获被倒入壳体62中的可固化的材料，从而保持在密封处的合适的承载。

虽然底帽68被示出为低于壳体62并且顶帽70被示出为高于壳体，但是在某些实施方案中，底帽和顶帽如果期望可以是颠倒的。如所示，顶帽70包括第二组孔83，孔83被设置为接近顶帽的与顶帽的孔82所大约位于的端相对的端。可以通过把孔83与锚固物的孔76对准并且紧固来把顶帽70接合于锚固物50。然后可以把基座12的壳体62在顶帽70的相应的锚固物附接部分80上降低。可以通过把底帽的孔76与顶帽的孔82对准并且紧固来把底帽68接合于顶帽70。以这种方式，底帽68的密封部分72有效地密封壳体62的顶端66，并且密封部分78有效地密封壳体的底端64。

在某些实施方案中，可以把抗湿材料倾倒或包覆在基座12和帽68、70上，以保护塔地基10的部件免受湿气。抗湿材料可以是本领域已知的各种材料中的任一种，例如沥青密封剂、涂料和混凝土。作为抗湿材料的替代或除抗湿材料以外，可以对塔地基10的部件进行电镀，以保护塔地基10的部件不受到湿气的消极效果。

在某些优选的实施方案中，塔地基10在没有混凝土帽或不在地基上浇注混凝土的情况下安装。如上文所描述的，常规的具有大混凝帽或嵌入的塔地基经常需要在浇注混凝土之后在支撑柱和被支撑的结构被固定于地基之前的约3-4周的等待时间。因为在优选的实施方案中塔地基10不包括混凝土帽或覆盖物，所以消除了允许混凝土固化所需要的等待时间，并且整个塔，包括支撑柱和被支撑的结构，可以被一次，例如在一天中安装。

根据某些实施方案，在安装之后，塔地基10被配置以容易除去和再使用，例如在另一个地点。如上文所描述的，在安装之后，塔地基的结构元件可能损坏或者塔地基可能在特定的地点不再被需要。在一个特定的实施方案中，通过把底帽68与锚固物50断开，例如通过除去紧固件，并且把基座12和帽68、70提升远离锚固物，来除去塔地基10。可以使用，例如，用于安装锚固物的同一个装置在松开方向旋转锚固物50。然后可以把基座12、帽68、70和锚固物50移动至不同的安装地点并且再安装。

因为顶帽70通过底帽68接合于锚固物50，所以顶帽70的旋转也使锚固物50旋转。因此，如果由于外界因素，例如地面的运动或移位、大的翻转力等等，基座12已经被移动(例如倾斜、升高、降低、移位)，那么锚固物50可以在安装之后通过旋转顶帽70来调整，以调整基座12的方位，如果必要的话。在某些实施方案中，可以使用用于安装锚固物50的同一个装置，例如扭矩电动机，来实现这一点。

参照图4和5，示出了与塔地基10相似的塔地基110。与塔地基10相似，塔地基110包括臂120，臂20被固定于中心支撑柱130并且远离中心支撑柱130地径向延伸。臂120每个在第一内端124固定于中心支撑柱130，并且在第二外端126接合于锚固物附接系统160。如所示，分别通过支架170、172，臂120的第一内端124至少部分地固定于中心支撑柱130，并且第二外端126至少部分地固定于相应的锚固物附接系统160的壳体162。支架170、172可以被分别焊接于支撑柱130和壳体162，并且用紧固件174或焊接件来紧固于臂120。支架170、172可以每个具有一对竖直部分凸缘，相应的臂120的竖直部分122被固定在所述一对竖直部分凸缘之间。

臂120可以是具有两个水平部分123并且竖直部分122在水平部分123之间延伸的I形梁。臂120的每个水平部分123包括一组孔125。可选择地，在某些实施方案中，臂120可以是其他形状的梁，例如具有圆形、正方形或矩形横截面形状且具有与孔125相似的孔的管钢。

与塔地基10相似，塔地基110包括一对在竖直方向隔开的加强板140a、140b，加强板140a、140b被固定于壳体162的外表面和支撑柱130的外表面132。可以通过使用各种接合技术中的任一种，例如焊接，来把加强板140a、140b固定于壳体162和支撑柱130。加强板140a、140b每个包括与相应的臂120的水平部分123的孔125可对准的多组孔142。因此，臂120可以被进一步固定于支撑柱130和壳体162，并且加强板140a、140b可以通过使紧固件，例如紧固件144，延伸通过孔125、142并且把紧固件顶住加强板和臂紧固而固定于臂120(见图5)。

锚固物附接系统160可以与塔地基10的锚固物附接系统60相似。可选择地，锚固物附接系统160可以包括用于有利于本领域已知的各种接合技术或紧固技术中的任一种的元件。相似地，锚固物150可以是与上文描述的锚固物50相似的锚固物，或者可选择地，锚固物150可以是本领域已知的各种锚固物或桩中的任一种。

与塔地基10相似，塔地基110可以以与上文描述的用于塔地基10的方式相似的方式安装在地面上方、地面下方或部分地在地面下方。

在某些实施方案中，塔地基10、110也可以包括被固定于支撑柱的内表面的加强板(未示出)。加强板可以具有基本上环状的形状。加强板可以促进在臂和柱之间的连接处支撑柱的刚性并且加强支撑柱。

现在参照图6，示出了根据一个代表性的拼接系统200的被接合于或拼接于第二支撑柱节段240的第一支撑柱节段210。第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240是用于支撑地上结构的支撑柱的两个节段。在某些实施方案中，第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240共同组成塔的整个支撑柱。在其他实施方案中，第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240可以组成整个支撑柱的三个或更多节段中的两个。

支撑柱节段210、240是基本上管状的或类似管的构件，具有相应的侧壁212、242，侧壁212、242界定相应的内表面214、244和外表面216、246。每个内表面214、244界定延伸相应的支撑柱节段210、240的长度的内部通道218、248。支撑柱节段210、240可以具有各种长度和横截面中的任意的。在所示出的实施方案中，支撑柱节段210、240具有圆形横截面，其中外表面216、246界定外径，而内表面214、244界定内径。内径和外径可以具有各种尺寸中的任意的。然而，第二支撑柱节段240的外径小于第一支撑柱节段210的内径，使得第二支撑柱节段240的至少一部分可以被插入第一支撑柱节段的内部通道218内。在具有带有非圆形横截面的支撑柱节段的那些实施方案中，第二支撑柱节段应该被制定尺寸以至少部分地配合到第一支撑柱的内部通道内。

拼接系统200包括固定于第一支撑柱节段210的第一拼接部分220(见例如图9)和固定于第二支撑柱节段240的第二拼接部分250(见例如图12)。第一拼接部分和第二拼接部分220、250彼此可接合，以把第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240拼接在一起。

第一拼接部分220包括具有支撑表面224的第一下支撑元件222，第一下支撑元件222与具有支撑表面228的第一上支撑元件226隔开。第一下支撑元件222被接合于第一支撑柱节段210，使得支撑表面224面向向上方向并且被设置在内部通道218内部。第一上支撑元件226被接合于第一支撑柱节段210，使得支撑表面228面向向上方向，并且所述表面的至少一部分向内表面214的内部延伸。第一下支撑元件和第一上支撑元件222、226相对于彼此设置，使得支撑表面224被设置为低于支撑表面228预设定的距离X。优选地，支撑表面224、228基本上垂直于第一支撑柱节段210的中心轴219延伸。

第一下支撑元件和第一上支撑元件222、226可以具有各种几何形态中的任何，并且以各种方式中的任何固定于第一支撑柱节段。如图11所示，第一下支撑元件222可以是例如通过焊接固定于第一支撑柱节段210的内表面214的并且被设置在内部通道218内部的基本上圆盘形的板。如图10所示，第一上支撑元件226可以是例如通过焊接固定于第一支撑柱节段210的上端221的基本上环状形状的板或环形状的板。可选择地，第一上支撑元件226的板可以被固定于第一支撑柱212的内表面214并且被设置在内部通道218内部。在所示出的实施方案中，第一上支撑元件226具有界定圆形的孔230的环状的形状，圆形的孔230的直径基本上等于第二支撑柱节段240的外表面246的直径。然而，在其他的实施方案中，第一上支撑元件226的孔230可以是基本上相应于第二支撑柱节段240的外表面246的横截面形状和大小的各种形状和大小中的任一个。

根据图15和16所示的一个代表性的实施方案，第一拼接部分220的第一下支撑元件222包括用于适应生产便利和不规则形状的支撑柱的可调整的特征。在本实施方案中，第一下支撑元件222可以被设计大小为小于内部通道218，并且通过架子223固定于内表面214。架子223可以以围绕第一支撑柱的内表面214圆周状地隔开的方式固定于第一支撑柱212的内表面214。每个架子223向内远离内表面214延伸，并且包括直立部分227以及被配置以接触和支撑第一下支撑元件222的面向上的支撑表面225。例如，架子223的横截面可以是基本上“T”形，并且以基本上直立的方位固定于支撑柱。

图15和16所示的第一下支撑元件222是可调整的，因为其可以在第一支撑柱212的内部通道218内部的各种位置中的任一个恰当地固定于(例如被焊接于)架子223。实际上，圆形的支撑柱可能是略微不圆的，这使把第一下支撑元件222直接焊接于第一支撑柱212的内表面214变得困难。此外，当把第一下支撑元件222直接焊接于第一支撑柱212的内表面214时，使第一下支撑元件222与略微不圆的第一支撑柱212的中心轴219同轴对准可能是困难的。通过把第一下支撑元件222焊接于架子223，第一下支撑元件222不被直接焊接于内表面214，并且从而可以被容易地接合于内表面214，并且适当地，例如同轴，在内部通道218内设置，而无论第一支撑柱212是否是不圆的。

参照图10，第一上支撑元件226包括围绕支撑元件226的中心圆形地设置的多个隔开的啮合元件，例如孔232。相似地，如图11所示，第一下支撑元件222包括围绕支撑元件222的中心圆形地设置的多个隔开的啮合元件，例如孔234。图10中未示出孔234。为了安装的方便，如将在下文更详细地解释的，孔232、234中的每个可以包括在支撑表面224、228中形成的斜边236。

第二拼接部分250包括具有支撑表面254的第二下支撑元件252，第二下支撑元件252与具有支撑表面258的第二上支撑元件256隔开。第二下支撑元件252被接合于第二支撑柱节段240，使得支撑表面254面向向下方向。第二上支撑元件256被接合于第二支撑柱节段240，使得支撑表面258面向向下方向，并且所述表面的至少一部分向外表面246的外部延伸。第二下支撑元件和第二上支撑元件252、256相对于彼此设置，使得支撑表面254被设置为低于支撑表面258预设定的距离Y。在所示出的实施方案中，距离Y等于距离X。优选地，支撑表面254、258基本上垂直于第二支撑柱节段240的中心轴259延伸。

与第一下支撑元件和第一上支撑元件222、226类似，第二下支撑元件和第二上支撑元件252、256可以具有各种几何形态中的任何，并且以各种方式中的任何固定于第二支撑柱节段240。

如图12和14所示，第二下支撑元件252可以是接近第二支撑柱节段240的下端251固定于内表面244(例如通过焊接)的基本上圆盘形的板。可选择地，第二下支撑元件252可固定于第二下支撑元件252的下端251。优选地，支撑表面254约与下端251齐平或低于下端251。

如图12和13所示，第二上支撑元件256可以是例如通过焊接固定于第二支撑柱节段240的外表面246的基本上环状形状的板或环形状的板。在所示出的实施方案中，第二上支撑元件256具有界定圆形的孔270的环状的形状，圆形的孔270的直径基本上等于第二支撑柱节段240的外表面246的直径。然而，在其他的实施方案中，第二上支撑元件256的孔270可以是基本上相应于第二支撑柱节段240的外表面246的横截面形状和大小的各种形状和大小中的任一个。如所示，第二拼接部分250可以包括多个围绕第二支撑柱节段的外周隔开的支撑结构，例如加固板271。每个板271被固定于第二上支撑元件256和第二支撑柱节段240之间并且在它们之间延伸。板271每个被固定于第二上支撑元件256的上表面273和第二支撑柱节段240的外表面246。板271被配置以加强第二上支撑元件256和第二支撑柱节段240之间的接合，例如加强第二上支撑元件，以及以帮助竖直的负荷从第二支撑柱节段240向第一支撑柱节段210的传递。

参照图13，第二上支撑元件256包括多个隔开的啮合元件，例如钉或销272、杆、螺栓等等，其以与第一上支撑元件226的啮合元件相同的形式围绕支撑元件256的中心圆形地设置。相似地，如图14所示，第二下支撑元件252包括多个隔开的啮合元件，例如钉或销274，其以与第一下支撑元件222的啮合元件相同的形式围绕支撑元件252的中心圆形地设置。图13中未示出钉274。钉272中的每个被设计大小和形状以匹配地啮合第一上支撑元件226的相应的孔232，并且钉274中的每个被设计大小和形状以匹配地啮合第一下支撑元件222的相应的孔234(见图6)。如图所示，钉272、274可以包括斜端，以在安装期间帮助与孔232、234的合适的啮合。此外，在钉272和孔232之间的啮合之后，锁定机构(未示出)，例如开口销、螺母或其他紧固件，可以被接合于钉272，例如通过延伸通过钉272中的孔，以防止钉272变得与孔232脱离。

参照图17，并且根据另一个实施方案，示出了拼接系统300。拼接系统300包括与上文描述的拼接系统200相同或相似的特征中的许多，除了拼接系统300被具体地配置以把具有低于预设定的阈值的上支撑柱和下支撑柱之间的半径差的支撑柱拼接在一起。例如，对于圆形的支撑柱310、340的情况，当上支撑柱340的外径较接近下支撑柱310的内径时，上支撑柱的外表面346和下支撑柱的内表面314之间的空隙减小。此外，当该空隙减小时，被向内引导的第一上支撑元件例如支撑元件226可用的空间也减小。因此，为了第一上支撑元件326为第二上支撑元件356提供有较小的低于预设定的阈值的上支撑柱与下支撑柱的半径差的足够的支撑表面，第一上支撑元件326被固定于下支撑柱310的上端321并且向外远离下支撑柱延伸。以这种方式，具有相似的横截面大小的两个支撑柱可以以与上文关于拼接系统200所讨论的方式相似的方式拼接在一起。

在某些实施方案中，上支撑柱与下支撑柱的半径差的阈值是约1英尺。然而，在其他实施方案中，半径差的阈值小于约6英寸。应意识到，本领域的技术人员可以选择具有基于被实施的特定的拼接应用的各种值中的任一个的阈值。

根据一个代表性的把第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240拼接在一起的方法，第二支撑柱节段240和相关联的第二拼接部分250被相对于第一支撑柱节段210和相关联的第一拼接部分220移动，例如被降低，使得第二支撑柱节段240的下端251被插入通过第一上支撑元件226的孔230。优选地，第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240保持在基本上直立的方位，例如，轴219、259在它们相对于彼此移动时是基本上竖直的。第二支撑柱节段240被进一步相对于第一支撑柱节段210移动，直到第二支撑柱节段240的啮合元件啮合第一支撑柱节段210的啮合元件。更具体地，在所示出的实施方案中，第二支撑柱节段240相对于第一支撑柱节段210移动，直到钉272、274分别对准并且延伸通过相应的孔232、234，并且支撑表面254、258分别接触支撑表面224、228并且分别由支撑表面224、228支撑。

因为距离X、Y是相等的，所以第二下支撑元件252的支撑表面254由第一下支撑元件222的支撑表面224支撑，同时支撑表面258由支撑表面228支撑。因此，第二支撑柱节段240(以及任何由第二支撑柱支撑的节段或结构)的重量被分布于第一下支撑元件和第一上支撑元件222、226二者。此外，由于第二支撑柱节段240(以及其他被支撑的节段或结构)的重量，第二上支撑元件和第二下支撑元件256、252的啮合元件，例如钉272、274，保持与第一上支撑元件和第一下支撑元件226、222的啮合元件，例如孔232、234啮合。因为重量通常是相当显著的，所以尽管有大的翻转力，但是第一拼接部分和第二拼接部分220、250保持彼此啮合。由于第一支撑柱节段和第二支撑柱节段210、240之间的力传递，在大的翻转力期间，第一拼接部分和第二拼接部分220、250也保持彼此啮合。当横向力或翻转力作用于第二支撑柱节段240时，力在第一上支撑元件和第一下支撑元件226、222之间的连接处通过钉272、274与第一上支撑元件和第一下支撑元件之间的啮合传递至第一支撑柱节段210。通常，第一下支撑元件和第二下支撑元件222、252分别与第一上支撑元件和第二上支撑元件226、256之间的距离越大，例如距离X和Y越大，以及钉272、274的数量和强度越大，翻转力所初始地传递至的第一支撑柱节段210的部分就越大，并且因此拼接的强度越高。因此，距离X和Y以及钉272、274的数量和强度可以根据期望被修改，以支撑多种负荷。

一旦啮合元件被啮合并且第二支撑柱节段240已经被支持在第一支撑柱节段210上，那么柱节段在不把节段焊接或紧固在一起的情况下被拼接在一起。因此，与在塔的安装期间拼接支撑柱的节段的常规方法不同，拼接系统200避免了通常与在塔安装地点焊接和紧固相关联的时间、劳动力、材料和复杂性，而且提供了足够强的且耐久的拼接。

虽然在所示出的实施方案中，孔232、234分别形成在第一上支撑元件和第一下支撑元件226、222中，并且钉272、274被接合于第二上支撑元件和第二下支撑元件256、252，但是这种配置可以是颠倒的。例如，孔232、234可以形成在第二上支撑元件和第二下支撑元件256、252中，并且钉272、274可以接合于第一上支撑元件和第一下支撑元件226、222。此外，虽然在所示出的实施方案中啮合元件是钉/销和孔，但是在其他的实施方案中，啮合元件可以是本领域已知的元件，例如夹子、钩、扣环(tab)、螺栓等等。

在一些实施方案中，支撑柱节段210，与中心支撑柱30相似，可以是塔地基，例如塔地基10的一部分。例如，如虚线所示，支撑柱节段210可以形成基座，例如基座12的一部分，并且具有多个臂202，臂202与臂20相似且被固定于支撑柱节段210并且从支撑柱节段210径向延伸。换句话说，中心支撑柱30可以被替换为支撑柱节段210和相关联的拼接系统200。

本发明可以以其他具体的形式得到实施，而不偏离其精神或本质特征。所描述的实施方案在所有方面都被认为仅仅是阐述性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求表明而不是由上文的描述表明。所有落入权利要求的等效的意思和范围内的变化都被包括在权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于将塔接合于地面的浅挖掘塔地基，包括：

支撑柱，所述支撑柱具有上端、下端以及在所述上端和所述下端中间的外表面，所述支撑柱在所述上端和所述下端之间在第一方向上延伸；

多个臂，所述多个臂每个具有第一端和第二端，每个臂在所述第一端接合于所述支撑柱的所述外表面，并且径向向外远离所述外表面延伸；

中空管状元件，所述中空管状元件接合于所述多个臂中的每个的所述第二端，所述中空管状元件被圆周状地包围；

多个长锚固物，所述多个长锚固物每个具有上端部分和下端部分，每个长锚固物的所述上端部分被接合于所述多个臂中的相应的一个的所述第二端，并且每个长锚固物的所述下端部分在基本上远离所述支撑柱的所述下端的位置可嵌入地表下面的地质构造内，其中所述多个长锚固物中的每个的所述上端部分可接合于所述中空管状元件；

上板，所述上板接合于所述多个臂中的至少一个、所述中空管状元件中的至少一个和所述支撑柱的上部，其中所述上板沿着所述多个臂中的至少一个的所述上部从所述支撑柱延伸到所述中空管状元件中的至少一个；以及

下板，所述下板接合于所述多个臂中的至少一个、所述中空管状元件中的至少一个和所述支撑柱的下部，其中所述下板沿着所述多个臂中的至少一个的所述下部从所述支撑柱延伸到所述中空管状元件中的至少一个，所述上板和所述下板被所述多个臂中的至少一个隔开。

2.根据权利要求1所述的塔地基，其中，所述臂的高度大于所述臂的宽度，并且其中，所述臂的高度基本上平行于所述第一方向延伸，并且所述臂的宽度基本上垂直于所述第一方向延伸。

3.根据权利要求1所述的塔地基，其中，每个中空管状元件基本上在所述第一方向延伸。

4.根据权利要求1所述的塔地基，其中，所述上板和所述下板基本上垂直于所述第一方向。

5.根据权利要求3所述的塔地基，

还包括多个第一端帽和多个第二端帽，所述第一端帽中的每个与相应的中空管状元件的第一端密封性地可啮合，并且所述第二端帽中的每个与相应的中空管状元件的第二端密封性地可啮合；以及

多个连接部分，所述多个连接部分延伸通过相应的第一端帽和第二端帽之间的相应的中空管状元件，以把所述第一端帽接合于所述第二端帽；

其中，所述多个长锚固物中的每个的所述上端部分通过相应的连接部分可接合于相应的第一端帽和第二端帽。

6.根据权利要求5所述的塔地基，其中：

所述中空管状元件中的每个界定具有第一横截面面积的管道，并且所述连接部分中的每个具有第二横截面面积；并且

所述第一横截面面积基本上大于所述第二横截面面积，使得每个连接部分能相对于所述管道以相应于在相应的锚固物和所述第一方向之间界定的角度的各种角度中的任一个成角度。

7.根据权利要求1所述的塔地基，其中：

所述支撑柱包括第一支撑柱；

所述第一支撑柱具有界定中空内部的内表面，所述第一支撑柱还包括具有多个隔开的第一啮合元件的第一板和界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板，所述第一板在所述上端下方隔开的位置在所述中空内部内固定于所述内表面，并且所述第二板被固定为接近所述上端；并且

所述多个隔开的第一啮合元件和所述多个隔开的第二啮合元件被配置以接收第二支撑柱的多个隔开的第三啮合元件和第四啮合元件，以把所述第一支撑柱和所述第二支撑柱拼接在一起而不把所述第一支撑柱和所述第二支撑柱焊接或紧固在一起。

8.一种将用于地上塔的支撑柱的节段拼接在一起的拼接系统，包括：

第一柱节段，所述第一柱节段包括具有界定中空内部的内表面的第一侧壁，所述第一柱节段还包括具有多个隔开的第一啮合元件的第一板和界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板，所述第一板被接合于所述内表面并且被设置在所述中空内部内，并且所述第二板在所述第一板上方的位置接合于所述第一侧壁；以及

第二柱节段，所述第二柱节段包括具有下端和外表面的第二侧壁，所述第二柱节段还包括具有多个隔开的第三啮合元件的第三板和具有多个隔开的第四啮合元件的第四板，所述第三板接近所述下端接合于所述第二侧壁，并且所述第四板在所述第三板上方的位置接合于所述第二侧壁的所述外表面；

其中，所述第二柱节段可插入所述第一柱节段的所述中空内部中并且通过所述第二板的所述孔，使得（i）所述第一板支撑所述第三板并且所述第二板支撑所述第四板，并且（ii）所述多个隔开的第三啮合元件每个啮合所述多个隔开的第一啮合元件中的相应的一个，并且所述多个隔开的第四啮合元件每个啮合所述多个隔开的第二啮合元件中的相应的一个，以把所述第二柱节段拼接于所述第一柱节段。

9.根据权利要求8所述的拼接系统，其中，所述第二柱节段与所述第一柱节段可拼接而不把所述第一柱节段和所述第二柱节段焊接或紧固在一起。

10.根据权利要求8所述的拼接系统，其中：

所述多个隔开的第一啮合元件和所述多个隔开的第二啮合元件每个包括多个隔开的孔，并且所述多个隔开的第三啮合元件和所述多个隔开的第四啮合元件每个包括多个隔开的钉；并且

所述第二柱节段的所述多个隔开的钉可插入所述第一柱节段的所述多个隔开的孔中的相应的孔中，以使所述多个隔开的钉与所述多个隔开的孔啮合。

11.根据权利要求8所述的拼接系统，其中，所述第一柱节段的所述第一侧壁包括上端，并且所述第二板被固定于所述上端。

12.根据权利要求11所述的拼接系统，其中：

当所述第二柱节段的半径和所述第一柱节段的半径之间的差小于预设定的阈值时，所述第二板的大部分向外远离所述第一柱节段的外表面延伸；并且

当所述第二柱节段的半径和所述第一柱节段的半径之间的差大于预设定的阈值时，所述第二板的大部分向内远离所述第一柱节段的外表面延伸。

13.根据权利要求8所述的拼接系统，其中，所述第二板的所述孔具有第一直径，并且所述第二侧壁的所述外表面具有第二直径，所述第一直径约等于所述第二直径。

14.根据权利要求8所述的拼接系统，其中，所述第一板和所述第二板之间的距离基本上等于所述第三板和所述第四板之间的距离。

15.根据权利要求8所述的拼接系统，其中：

所述第一板和所述第三板是基本上圆盘形的；并且

所述第二板和所述第四板是基本上环形形状的。

16.根据权利要求8所述的拼接系统，还包括：

多个臂，所述多个臂每个具有第一端和第二端，每个臂在所述第一端接合于所述第一柱节段的外表面，并且径向向外远离所述外表面延伸；以及

多个长锚固物，所述多个长锚固物每个具有上端部分和下端部分，每个锚固物的所述上端部分被接合于所述多个臂中的相应的一个的所述第二端，并且所述下端部分在基本上远离所述第一柱节段的位置可嵌入地面内。

17.根据权利要求8所述的拼接系统，其中，所述第一板通过多个架子接合于所述第一柱节段的所述内表面，所述架子每个固定于所述第一柱节段的所述内表面，所述第一板在相对于所述第一柱节段的所述内表面的各种位置中的任一个可安装于所述架子。

18.一种用于支撑地面上方的结构的塔，包括：

地基，所述地基包括：

第一支撑柱节段，所述第一支撑柱节段具有第一侧壁，所述第一侧壁具有界定中空内部的内表面以及外表面，所述第一支撑柱节段还包括具有多个隔开的第一啮合元件的第一板和界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板，所述第一板被固定于所述内表面并且被设置在所述中空内部内，并且所述第二板在所述第一板上方的位置固定于所述第一侧壁；

多个臂，所述多个臂每个具有第一端和第二端，每个臂在所述第一端接合于所述第一支撑柱节段的所述外表面，并且径向向外远离所述外表面延伸；以及

多个长锚固物，所述多个长锚固物每个具有上端部分和下端部分，每个锚固物的所述上端部分被接合于所述多个臂中的相应的一个的所述第二端，并且所述下端部分在基本上远离所述第一支撑柱节段的下端的位置可嵌入地面内；以及

第二支撑柱节段，所述第二支撑柱节段包括具有下端和外表面的第二侧壁，所述第二支撑柱节段还包括具有多个隔开的第三啮合元件的第三板和具有多个隔开的第四啮合元件的第四板，所述第三板接近所述下端固定于所述第二侧壁，并且所述第四板在所述第三板上方的位置固定于所述第二侧壁的所述外表面；

其中，所述第二支撑柱节段可插入所述第一支撑柱节段的所述中空内部中，并且通过所述第二板的所述孔，使得（i）所述第一板支撑所述第三板并且所述第二板支撑所述第四板，并且（ii）所述多个隔开的第三啮合元件每个啮合所述多个隔开的第一啮合元件中的相应的一个，并且所述多个隔开的第四啮合元件每个啮合所述多个隔开的第二啮合元件中的相应的一个，以把所述第二支撑柱节段拼接于所述第一支撑柱节段。

19.一种安装用于支撑地面上方的结构的塔的方法，包括：

把具有上端部分和下端部分的多个长锚固物嵌入地面中，使得所述上端部分在地面上方可接近，并且所述下端部分被嵌入地面下方第一距离处的地表下面的地质构造内；

设置无混凝土地基部分，所述无混凝土地基部分包括：（i）支撑柱，所述支撑柱具有在上端和下端中间的外表面，（ii）多个臂，所述多个臂每个具有第一端和第二端，每个臂在所述第一端接合于所述支撑柱的所述外表面，并且径向向外远离所述外表面延伸，其中，所述第一距离低于所述支撑柱的所述下端，以及（iii）多个中空管状元件，所述多个中空管状元件每个接合于所述多个臂中的相应的一个的所述第二端，所述多个中空管状元件的每个被圆周状地包围；以及

把所述多个长锚固物中的每个的所述上端部分固定于所述多个中空管状元件中的相应的一个。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

所述多个臂的所述第二端每个包括具有第一上端和第二下端的基本上管状构件；并且

把所述多个长锚固物中的每个的所述上端部分固定于所述多个臂中的相应的一个的所述第二端的步骤包括：把所述多个长锚固物的每个上端部分附接于多个下帽构件中的一个，把多个上帽构件中的一个附接于所述多个下帽构件中的相应的一个和相应的被附接的长锚固物的所述上端部分，使得所述上帽构件和所述下帽构件中的至少一个的至少一部分延伸通过相应的管状构件，以及把每个上帽构件固定为顶住相应的管状构件的上端并且把每个下帽构件固定为顶住相应的管状构件的下端。

21.根据权利要求19所述的方法，其中：

所述支撑柱包括第一支撑柱节段，所述第一支撑柱节段具有中空内部、具有多个隔开的第一啮合元件的第一板和界定孔并且具有多个隔开的第二啮合元件的第二板，所述第一板被固定于所述中空内部内，并且所述第二板在所述第一板上方的位置固定于所述第一支撑柱节段；

所述方法还包括：设置具有外表面的第二支撑柱节段，所述第二支撑柱节段还包括具有多个隔开的第三啮合元件的第三板和具有多个隔开的第四啮合元件的第四板，并且所述第四板在所述第三板上方的位置固定于所述第二支撑柱节段的外表面；

所述方法还包括：把所述第二支撑柱节段下降进入所述第一支撑柱节段的所述中空内部中，直到（i）所述第一板支撑所述第三板并且所述第二板支撑所述第四板，并且（ii）所述多个隔开的第三啮合元件每个啮合所述多个隔开的第一啮合元件中的相应的一个，并且所述多个隔开的第四啮合元件每个啮合所述多个隔开的第二啮合元件中的相应的一个，以把所述第二支撑柱节段拼接于所述第一支撑柱节段。