CN110792095B - 一种多桩承台-螺旋锚复合基础 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多桩承台‑螺旋锚复合基础，包括承台、若干桩、若干螺栓锚，若干桩在承台的下方成矩阵排列，桩的顶部与承台的底部连接，若干螺栓锚成等间距成排排列或矩阵排列，螺栓锚与桩平行设置，每个螺栓锚分别与4个桩的距离相等，螺栓锚的顶部伸入承台。桩的底部设置扩大头。位于承台内部的螺栓锚与承台之间设置环板。适用于大转角、大跨越输电塔基础，对土层以下为岩石且土层较浅的大荷载输电塔基础具有较高的应用价值。

Description

一种多桩承台-螺旋锚复合基础
技术领域
本发明属于输电线路基础技术领域，具体涉及一种多桩承台-螺旋锚复合基础。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
螺旋锚基础是目前被广泛应用的基础型式，已被大量应用于海外工程的拉线基础。施工时通过锚杆施加扭矩，将螺旋状锚盘旋拧到深层土体中，不需要大范围开挖基坑，对土体的扰动小，可充分发挥原状土体的固有强度，提高承载能力。在软土和河网沼泽地区，螺旋锚基础可充分发挥其优点，经济效益明显。
大跨越或者大转角杆塔的基础作用力明显大于常规杆塔基础，当基础位于河网沼泽地区时，一般采用多桩承台基础。为了满足承载能力要求，一般采用增加桩径、桩长或者桩数的方式。不管采用哪种方式，桩和承台混凝土用量都会显著增加。一般而言，大跨越输电塔单个基础的混凝土用量可达千方以上。这里假设塔位地质条件良好，土层下方为稳定岩石，土层较薄，桩可支撑于岩石地基，下压承载力容易满足，上拔承载能力难以满足。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多桩承台-螺旋锚复合基础。本发明提供了一种适用于大荷载杆塔且土层较浅地区的多桩承台-螺旋锚复合基础。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种多桩承台-螺旋锚复合基础，包括承台、若干桩、若干螺栓锚，若干桩在承台的下方成矩阵排列，桩的顶部与承台的底部连接，若干螺栓锚成等间距成排排列或矩阵排列，螺栓锚与桩平行设置，每个螺栓锚分别与4个桩的距离相等，螺栓锚的顶部伸入承台。
现有技术中并没有应用螺栓锚和桩组合来支撑承台的设计，尤其是对于大荷载输电塔。目前的大跨越杆塔一般位于河滩地，比如黄河，河滩地覆土一般很厚，大跨越杆塔基础设计时，一般是下压力控制。当覆土不很厚时，桩体可以入岩，此时下压力容易满足，上拔力起控制作用。为了满足上拔承载力设计要求，此时一般采取增大桩径或者增加桩数的方式，大大增加钢筋和混凝土的用量。单根螺旋锚上拔承载力可达 200kN，此时如果增设10根螺旋锚基础，可以提高基础上拔承载力2000kN。
作为进一步技术方案，承台的上方设置主柱，主柱的底部与承台连接。
优选的，主柱为垂直柱或斜柱，主柱的横截面为圆形或方形。
作为进一步技术方案，桩的上部为圆柱体结构，下部为圆台体结构。
作为进一步技术方案，桩由桩主筋围成的钢筋框架，钢筋框架的外侧面上设置与桩主筋连接的桩箍筋。
作为进一步技术方案，桩的数量为4、5、9或16根等。
作为进一步技术方案，桩的底部设置扩大头，扩大头为扩径结构，小径端与桩连接。
优选的，扩大头的高度为1.5m～2.0m，直径超过桩直径的长度为0.6-1m。
作为进一步技术方案，位于承台内部的螺栓锚与承台之间设置环板。
作为进一步技术方案，螺栓锚包括锚杆和锚叶，锚叶成螺旋形固定在位于承台外部的锚杆上。
作为进一步技术方案，螺栓锚的数量大于等于4根。
作为进一步技术方案，相邻螺旋锚以及螺旋锚和桩外表面距离不小于3倍锚杆直径。
作为进一步技术方案，承台的底部设置混凝土垫层。
上述多桩承台-螺旋锚复合基础的施工方法为：
1.先进行基坑开挖，开挖至承台底面设计标高处；2.开挖至桩体设计深度；3.绑扎并下放钢筋混凝土桩钢筋笼；4.进行桩体混凝土浇筑；5.进行螺旋锚安装；6.绑扎上部承台钢筋并进行混凝土浇筑；7.绑扎主柱钢筋并进行混凝土浇筑。
本发明的有益效果：
本发明的多桩承台-螺旋锚复合基础，包括多桩承台基础和螺旋锚基础，可充分发挥螺旋锚安装简便、上拔承力高、对原状土破坏小等优点，应用于土层埋置较浅的大荷载输电塔基础，可显著降低材料量和土方开挖量，具有良好的经济效益和环保效应。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为多桩承台-螺旋锚复合基础的侧视结构示意图；
图2为多桩承台-螺旋锚复合基础的俯视结构示意图；
其中，1、主柱，2、承台，3、桩，4、螺栓锚，5、扩大头，6、混凝土垫层，7、锚杆，8、锚叶，9、锚头，10、环板。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
承台的顶部设置主柱1，桩3位于承台2的下方，桩3的顶部与承台2连接，螺栓锚4的顶部伸入承台2，螺栓锚4与桩3平行设置，桩3成矩阵排列，螺栓锚4成矩阵排列，螺栓锚4位于相邻的4个桩3之间，与4个桩3的距离均相同。
桩3、承台2和主柱1为混凝土结构，提供下压承载能力和部分上拔承载能力。螺栓锚4为钢结构，一端锚固于承台2内部，另一端通过专用机械旋拧入土。
承台2全部埋于土中，也可部分埋于土中，如图1所示，承台2全部埋于土中。承台2可提供上拔承载能力；当承台2位于地面以上时，整体基础为高桩承台-螺旋锚复合基础，此时承台2不能提供上拔承载能力。
螺栓锚4与承台2之间设置了环板10，环板10可以显著提高螺旋锚4端部的抗拔能力，可以有效降低螺旋锚4的锚固长度。
桩3底部可设置扩大头5，以增大端部承压面积从而提高其抵抗下压力的承载能力。设置钢筋混凝土扩大头5，可在减小桩径的基础上大大增加了端部承压面积，且扩大头下部为抗压承载能力很高的岩石，明显提高了基础的抗压能力。
基础的上拔力由多桩承台基础和螺旋锚4共同抵抗；下压力和水平力由多桩承台基础抵抗。本技术方案在采用较小桩长、较小桩径的情况下，无需在岩石地质情况下采用机械钻孔或者人工挖孔，大大降低施工难度，明显提高施工效率，显著降低基础造价。
螺旋锚4一端打入土体中，另一端锚固于承台2中，提供其抗拔能力。利用螺旋锚4施工简单，造价低，可提供较大上拔承载力的优点，显著降低施工成本，提高经济性。
本发明的基础型式对土层以下为岩石且土层较浅的大荷载输电塔基础具有较高的应用价值，特别适用于大转角、大跨越输电塔基础。与现广泛使用的多桩承台基础相比，发明的基础型式可以有效减少桩数量、减小桩径和承台尺寸，避免岩体的开挖，抵抗上抗力的能力大大提高，从而降低基础造价，减少土方开挖，有效缩短工期，具有良好地经济效益和社会效益。
本发明是在土层较浅，下部为岩石，且基础作用力很大的前提下提出的。因此，采用多桩承台基础时，基础下压承载能力易满足设计要求，上拔承载能力不易满足要求。如果采用以往基础型式，一般增加桩径或者桩数。这两种设计方案均会显著增加桩和承台的材料量，并且增加土方开挖量，从而显著增加投资和工期，破坏环境。本发明实施方式在利用较小桩径的情况下，无需增加桩数以及承台尺寸，仅增加易于施工的螺旋锚基础，即可显著提高整体基础的上拔承载能力。
分别采用16桩承台基础和9桩承台-螺旋锚复合基础对某1000kV黄河大跨越段直线塔进行模拟设计，不同基础型式材料量和造价对比如表1所示。采用本发明后基础造价降低32.4％，而且还可以显著降低土方开挖量，具有明显的经济效益和环境效益。
表1不同基础型式材料量和造价对比
基础型式 混凝土/m<sup>3</sup> 钢材/t 造价/万元
16桩承台基础 4723 619 1192
9桩承台-螺旋锚复合基础 3015 508 806
本发明的多桩承台-螺旋锚复合基础施工顺序如下：1.采用反铲挖掘机等设备进行基坑开挖，开挖至承台底面设计标高处；2.采用旋挖钻机开挖至桩体设计深度；3.绑扎并下放钢筋混凝土桩钢筋笼；4.进行桩体混凝土浇筑；5.采用小型钻机进行螺旋锚安装。6.绑扎上部承台钢筋并进行混凝土浇筑。7.绑扎主柱钢筋并进行混凝土浇筑。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种多桩承台-螺旋锚复合基础，其特征在于：包括承台、若干桩、若干螺栓锚，若干桩在承台的下方成矩阵排列，桩的顶部与承台的底部连接，若干螺栓锚成等间距成排排列或矩阵排列，螺栓锚与桩平行设置，每个螺栓锚分别与4个桩的距离相等，螺栓锚的顶部伸入承台；
桩的底部设置扩大头，扩大头为扩径结构，小径端与桩连接；
扩大头的高度为1.5m～2.0m，直径超过桩直径的长度为0.6-1m；
位于承台内部的螺栓锚与承台之间设置环板；
螺栓锚包括锚杆和锚叶，锚叶成螺旋形固定在位于承台外部的锚杆上；
相邻螺旋锚以及螺旋锚和桩外表面距离不小于3倍锚杆直径。
2.根据权利要求1所述的多桩承台-螺旋锚复合基础，其特征在于：承台的上方设置主柱，主柱的底部与承台连接；
主柱为垂直柱或斜柱，主柱的横截面为圆形或方形。
3.根据权利要求1所述的多桩承台-螺旋锚复合基础，其特征在于：桩的上部为圆柱体结构，下部为圆台体结构。
4.根据权利要求1所述的多桩承台-螺旋锚复合基础，其特征在于：桩由桩主筋围成的钢筋框架，钢筋框架的外侧面上设置与桩主筋连接的桩箍筋。
5.根据权利要求1所述的多桩承台-螺旋锚复合基础，其特征在于：桩的数量为4、5、9或16根。
6.根据权利要求1所述的多桩承台-螺旋锚复合基础，其特征在于：螺栓锚的数量大于等于4根；
或，承台的底部设置混凝土垫层。
7.权利要求1所述多桩承台-螺旋锚复合基础的施工方法，其特征在于：具体步骤为：
1）.先进行基坑开挖，开挖至承台底面设计标高处；
2）.开挖至桩体设计深度；
3）.绑扎并下放钢筋混凝土桩钢筋笼；
4）.进行桩体混凝土浇筑；
5）.进行螺旋锚安装；
6）.绑扎上部承台钢筋并进行混凝土浇筑；
7）.绑扎主柱钢筋并进行混凝土浇筑。
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