CN107700516A - 一种输电线路铁塔基础及建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路铁塔基础及建造方法，属于输电线路铁塔建造技术领域。该基础包括：上端位于地面、下端位于地下的钢管；由上至下依次设置在钢管的内腔中的第一混凝土段和原状土段；下端固定在第一混凝土段中、上端位于地面之上、用于固定连接输电线路铁塔的塔腿的连接件；以及围绕钢管的外壁设置的第二混凝土段；第一混凝土段的长度小于原状土段的长度，第二混凝土段的下端位于第一混凝土段的下端的上方。该基础在建造时，通过将钢管打入地下保证了较小的作业面积；通过清除钢管内腔和外部的部分原状土形成第一混凝土段和第二混凝土段，简化施工，降低施工量，缩短施工周期。同时在建造中无需配备泥浆池，避免影响周围环境。

Description

一种输电线路铁塔基础及建造方法

技术领域

本发明涉及输电线路铁塔建造技术领域，特别涉及一种输电线路铁塔基础及建造方法。

背景技术

输电线路铁塔基础是输电线路的重要组成部分，是铁塔与地基之间的连接与过渡，其作用是将铁塔对基础的作用力平稳、顺利地传递到地基中，从而不造成地基的失稳。特别是对于长距离高压输电线路来说，由于其所经过的地域较广，地形和地质条件复杂多样，更需要合理设计杆塔基础的型式，以保证长距离高压输电的正常进行。

现有技术中输电线路铁塔常采用灌注类桩基础。这种桩基础是一种上端与输电线路铁塔塔腿固定，下端设置在原状土中的柱状结构，使用时利用桩基础与原状土之间的摩擦阻力来承受和传递输电线路铁塔的载荷。在建造桩基础时需要钻挖出柱状孔，向钻孔中放置钢筋后浇灌混凝土，形成桩基础。其中可采用人工钻孔或者机械钻孔的形式，且利用机械钻孔时需要配备保证钻孔顺利施工的泥浆池。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于钻孔需要较长的深度，因此利用人工钻孔存在挖钻施工量大导致的施工周期长的缺陷；利用机械钻孔，则必备的泥浆池易污染周围环境。

发明内容

为了克服现有技术中输电线路铁塔基础无法兼顾较短施工周期以及与环境友好的缺陷，本发明实施例提供了一种输电线路铁塔基础及建造方法。

具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种输电线路铁塔基础，该基础设置在原状土中，所述基础包括：

一端位于地面上，一端位于地下的钢管；

在所述钢管的内腔中由上至下依次设置有第一混凝土段和原状土段；

下端固定在所述第一混凝土段中的连接件，所述连接件的上端位于所述地面之上，用于固定连接输电线路铁塔塔腿；以及靠近所述钢管上端，围绕所述钢管的外壁设置的第二混凝土段。

可选地，在所述钢管中设置有所述第一混凝土段的内壁上固定有栓钉。

可选地，所述第一混凝土段的长度大于所述连接件固定在所述第一混凝土段中的长度。

可选地，所述连接件倾斜固定在所述第一混凝土段中，所述连接件的斜率和与所述连接件固定的所述输电线路铁塔的塔腿的斜率相同。

可选地，所述第二混凝土段的长度大于或者等于所述钢管的直径。

可选地，当所述钢管的直径小于或者等于1000mm时，所述第二混凝土段的厚度大于或者等于300mm。

可选地，当所述钢管的直径大于1000mm时，所述第二混凝土段的厚度大于或者等于所述钢管的直径的0.3倍。

第二方面，本发明实施例提供了一种根据第一方面所述的输电线路铁塔基础的建造方法，所述方法包括：

将钢管打入地下，使得所述钢管的上端位于地面，下端位于地下，所述钢管内充满原状土；

清除所述钢管的内腔中的部分所述原状土，形成空腔，所述空腔的深度小于所述钢管内未清除的原状土的深度；

将连接件的一端放入所述空腔中，向所述空腔内灌注混凝土，凝固后形成第一混凝土段；

清除所述钢管的外侧的部分原状土形成围绕所述钢管的凹槽，所述凹槽的底面位于所述第一混凝土段的底面的上方；

向所述凹槽中灌注混凝土，凝固后形成第二混凝土段。

可选地，所述连接件倾斜地放置在所述空腔中，且所述连接件的斜率和与所述连接件固定连接的所述输电线路铁塔的塔腿的斜率相同。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的用于输电线路铁塔的基础在建造时，将钢管打入原状土中，使得钢管充满了原状土。清理出钢管内靠近地面的部分原状土，并将连接件放置在钢管内去除原状土的部分中，之后向钢管内灌注混凝土。混凝土凝固后形成了与钢管内壁紧密结合的第一混凝土段，此时钢管内位于第一混凝土段下方的未被清除的原状土形成了原状土段。之后再将钢管外部靠近地面的部分原状土清除，形成为围绕钢管的凹槽，向凹槽中灌注混凝土，待混凝土凝固形成第二混凝土段，完成该基础的建造。由于采用将钢管打入地下的作业方式，因此在施工过程中作业面积小。同时由于只需清除钢管的内腔中的部分原状土进而浇筑形成第一混凝土段，以及清除钢管外侧的部分原状土进而浇筑形成第二混凝土段，因此有助于减少土石方开挖量，降低了施工量，缩短施工周期。同时由于施工工程量小，人工即可完成，因此，在建造中无需配备泥浆池，继而避免了对周围环境的影响，使得整体施工作业更为绿色环保。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种输电线路铁塔基础主视图；

图2是本发明实施例提供的一种输电线路铁塔基础俯视图。

附图中的标记分别为：

1、钢管；

2、栓钉；

3、连接件；

4、第一混凝土段；

5、第二混凝土段；

6、原状土段；

7、地面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种输电线路铁塔基础，如图1所示，该基础设置包括：

上端位于地面7、下端位于地下的钢管1；

由上至下依次设置在钢管1的内腔中的第一混凝土段4和原状土段6；

下端固定在第一混凝土段4中、上端位于地面7之上、用于固定连接输电线路铁塔塔腿的连接件3；以及，

围绕钢管1的外壁设置的第二混凝土段5；

第一混凝土段4的长度小于原状土段6的长度，第二混凝土段5的下端位于第一混凝土段4的下端的上方。

本发明实施例提供的用于输电线路铁塔的基础，钢管1的长度与现有技术中桩基础所需钻挖的孔的深度相近。通过设置在原状土中的钢管1的外壁和原状土之间的摩擦力使得该基础具备抗压和抗拉能力。通过第一混凝土段4固定的连接件3固定输电线路铁塔的塔腿，使得输电线路铁塔的在和通过连接件顺利传递给基础的各个部件，增加基础受力的协同性。通过设置在钢管1周围的第二混凝土段5使得该基础具有抵抗水平作用力的能力，保证该基础良好的侧向刚度。

该基础在建造时，首先将钢管1打入地下，此时位于钢管1内腔中的土以及钢管1外部的土均未经扰动，为原状土。之后清理出钢管1内靠近地面7的部分原状土，并将连接件3放置在钢管1内去除原状土的部分中，再向钢管1内灌注混凝土。混凝土凝固后形成了与钢管1的内壁紧密结合的第一混凝土段4，此时钢管1内位于第一混凝土段4下方的未被清除的原状土形成了原状土段6。之后再将钢管1外部靠近地面的部分原状土清除，形成围绕钢管1的凹槽，向凹槽中灌注混凝土，待混凝土凝固形成第二混凝土段5，完成该基础的建造。

本发明实施例提供的基础在建造过程中，采用将钢管1打入地下的作业方式，具有施工作业面积小的优点。清除钢管1的内腔中的部分原状土，使得钢管1的内腔中形成了上下分布的空腔部分和原状土段6。其中钢管1内的空腔部分用于浇筑混凝土形成第一混凝土段4，且第一混凝土段4的长度小于原状土段6的长度，因此在建造第一混凝土段4时，挖孔的深度较短。如此简化了施工，有助于降低土石方开挖量，降低了挖孔的施工量，进而起到缩短施工周期的效果。并且在建造第二混凝土段5时，由于第二混凝土段5的下端位于第一混凝土段4的下端的上方，因此同样无需在钢管1外侧挖出过深的凹槽，避免增加额外的施工作业量。同时由于施工工程量小，人工即可完成，因此在建造过程中不必配备泥浆池，避免了对周围环境的影响，使得整体施工作业更为绿色环保。

其中，对于连接件3的类型不做限定，例如采用角钢、圆钢等。进一步优选地，该连接件3的类型与输电线路铁塔的主材一致，若输电铁塔采用角钢建造，则该连接件3优选为角钢。

进一步地，在钢管1中设置有第一混凝土段4的内壁上，固定有栓钉2。具体地，该栓钉2可焊接在钢管1的内壁上。当向钢管1内灌注混凝土形成第一混凝土段4时，通过该栓钉2可增加第一混凝土段4与钢管1内壁的结合力，使得第一混凝土段和钢管1形成一体，提高该基础的受力协同性。更具体地，关于该栓钉2的数量不做具体限定，可以为10个、20个、30个等。但优选多个栓钉2沿钢管1的内壁均匀分布，保证第一混凝土段4与钢管1内壁的牢固结合。

对于第一混凝土段4的长度(即钢管1内部挖除的土体深度)，优选第一混凝土段4的长度大于固定在第一混凝土段4中的连接件3的长度。如此可以保证连接件3的下端完全设置在第一混凝土段4中，增强输电线路铁塔的塔腿与地基的稳固结合。对第一混凝土段4的具体深度不做限定，例如比连接件3的长度长400mm、500mm、600mm等。

进一步地，连接件3的上端位于地面7之上，如此通过调整连接件3位于地面7之间的距离可以调整输电线路铁塔塔腿的高度。如此当将钢管1打入地下时，出现钢管1的端面位于地面7之下时，可通过设置连接件3位于地面7之上的高度来保证输电线路铁塔的塔腿位于同一平面上。

并且，连接件3倾斜固定在第一混凝土段4中。更具体地，连接件3的斜率和与该连接件3固定的输电线路铁塔的塔腿的斜率相同，如此可显著降低该基础受铁塔水平荷载的影响，保证了输电线路铁塔的塔腿通与该基础的连接稳定性。

进一步地，第二混凝土段5可有效增强该基础的抗水平位移的能力。其中对于第二混凝土段5的上端面的位置不做具体限定，例如图1所示，第二混凝土段5的上端与地面7平齐。或者第二混凝土5的上端面位于地面7的下方，即第二混凝土段5埋在地下。这种情况在进行施工时，先向钢管1外侧的凹槽中灌注一定量的混凝土，待混凝土凝固形成第二混凝土段5后再向凹槽中填土。并且，如图1、图2所示，第二混凝土段5为围绕钢管1的外壁设置的环形结构，其内壁紧贴钢管1外壁设置。如此第二混凝土段5对钢管1起到了全方位的支撑和保护，有效增强基础的水平刚度。其中对第二混凝土段5外围的截面形状不做具体限定，例如为方形、圆形等。

其中，关于第二混凝土段5的长度(即钢管1外部挖除的土体的深度)，优选其最小深度为钢管1的直径，如此可保证基础具有良好的稳定性。关于第二混凝土段5的厚度，需要说明的是，此处厚度指的是该环形结构的内外半径之差。

具体地，当钢管1的直径小于或者等于1000mm时，第二混凝土段5的厚度大于或者等于300mm；当钢管1的直径大于1000mm时，第二混凝土段5的厚度大于或者等于钢管1直径的0.3倍。如此，具有适宜厚度的第二混凝土段5才可保证该基础具有良好的抗水平位移性能。

本发明实施例所提供的用于输电线路铁塔的基础，通过将钢管1打入原状土中，利用钢管1的外壁和内壁充分与土体挤压接触，增大钢管1与土体摩擦面积，从而提高基础抗压和抗拉承载力。通过设置在钢管1内的第一混凝土段4以及与第一混凝土段4固定连接的连接件3形成有机的整体，顺利、有效地将铁塔上部荷载可顺利传递给基础各个部件，增强基础受力协同性。通过设置钢管1外侧的第二混凝土段5增大该基础侧向刚度，提高基础抵抗侧向水平位移能力。在同等设计条件情况下，与现有技术中的灌注类桩基础相比，基础承载力提高约30％～50％。

第二方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所提供的输电线路铁塔基础的建造方法。具体地，该方法包括：

将钢管1打入地下，使得钢管1的上端位于地面7，下端位于地下，钢管1内充满原状土；

清除钢管1的内腔中的部分原状土，形成空腔，空腔的深度小于钢管1内未清除的原状土的深度；

将连接件3的一端放入空腔中，向空腔内灌注混凝土，凝固后形成第一混凝土段4；

清除钢管1的外侧的部分原状土形成围绕钢管1的凹槽，该凹槽的底面位于第一混凝土段4的底面的上方；

向凹槽中灌注混凝土，凝固后形成第二混凝土段5。

其中，将钢管1打入地下，优选钢管1的上端与地面7平齐。打入钢管1的操作使得该建造方法的作业面积小，降低了基础施工对周围环境影响和破坏。同时清除钢管1的内部和外部的部分原状土，灌注水泥形成第一混凝土段4和第二混凝土段5，该建造方法可有助于减少施工过程中的土石方开挖量，以及混凝土的用量。特别地，同等设计条件情况下，与现有技术中的灌注桩基础相比，节约基础混凝土75％，减少土方开挖量60％。且建造过程中无需使用泥浆池，避免对周围环境的污染。

进一步地，在将连接件3的一端放入钢管1的空腔中时，应倾斜放置。且连接件3的斜率和与连接件3固定连接的输电线路铁塔的塔腿的斜率相同。保证连接件3与输电线路铁塔的稳定连接。

综上，本发明实施例提供的输电线路铁塔基础在施工时，作业面小，降低了基础施工对周围环境影响和破坏。土石方量小，与现有技术相比，减少土石方开挖量至少60％，同时节约混凝土至少70％。且施工工序简单，便于操作，施工工期短，大幅提高基础施工效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种输电线路铁塔基础，其特征在于，所述基础包括：

上端位于地面(7)、下端位于地下的钢管(1)；

由上至下依次设置在所述钢管(1)的内腔中的第一混凝土段(4)和原状土段(6)；

下端固定在所述第一混凝土段(4)中，上端位于所述地面(7)之上并用于固定连接输电线路铁塔的塔腿的连接件(3)；以及，

围绕所述钢管(1)的外壁设置的第二混凝土段(5)；

所述第一混凝土段(4)的长度小于所述原状土段(6)的长度，所述第二混凝土段(5)的下端位于所述第一混凝土段(4)的下端的上方。

2.根据权利要求1所述的输电线路铁塔基础，其特征在于，在所述钢管(1)中设置所述第一混凝土段(4)的内壁上固定有栓钉(2)。

3.根据权利要求1所述输电线路铁塔基础，其特征在于，所述第一混凝土段(4)的长度大于所述连接件(3)固定在所述第一混凝土段(4)中的长度。

4.根据权利要求1所述输电线路铁塔基础，其特征在于，所述连接件(3)倾斜固定在所述第一混凝土段(4)中，所述连接件(3)的斜率和与所述连接件(3)固定的所述输电线路铁塔的塔腿的斜率相同。

5.根据权利要求1所述的输电线路铁塔基础，其特征在于，所述第二混凝土段(5)的长度大于或者等于所述钢管(1)的直径。

6.根据权利要求5所述的输电线路铁塔基础，其特征在于，当所述钢管(1)的直径小于或者等于1000mm时，所述第二混凝土段(5)的厚度大于或者等于300mm。

7.根据权利要求5所述的输电线路铁塔基础，其特征在于，当所述钢管(1)的直径大于1000mm时，所述第二混凝土段(5)的厚度大于或者等于所述钢管(1)的直径的0.3倍。

8.一种根据权利要求1～7中任一项所述的输电线路铁塔基础的建造方法，其特征在于，所述方法包括：

将钢管(1)打入地下，使得所述钢管(1)的上端位于地面(7)，下端位于地下，所述钢管(1)内充满原状土；

清除所述钢管(1)的内腔中的部分所述原状土，形成空腔，所述空腔的深度小于所述钢管(1)内未清除的原状土的深度；

将连接件(3)的一端放入所述空腔中，向所述空腔内灌注混凝土，凝固后形成第一混凝土段(4)；

清除所述钢管(1)的外侧的部分原状土形成围绕所述钢管(1)的凹槽，所述凹槽的底面位于所述第一混凝土段(4)的底面的上方；

向所述凹槽中灌注混凝土，凝固后形成第二混凝土段(5)。

9.根据权利要求8所述的输电线路铁塔基础的建造方法，其特征在于，所述连接件(3)倾斜地放置在所述空腔中，且所述连接件(3)的斜率和与所述连接件(3)固定连接的所述输电线路铁塔的塔腿的斜率相同。