CN111485550A - Gfrp管中空挖孔桩基础及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种GFRP管中空挖孔桩基础及其施工方法，该基础埋设于地下土坑之中，涉及输电线窄基塔基础技术领域，包括GFRP管和浇筑于GFRP管与土坑之间的混凝土；所述混凝土将整根GFRP管包裹形成混凝土中空桩；所述混凝土中空桩的顶部固定设有塔脚板法兰。其施工方法包括旋挖钻机成孔、放入内部GFRP管、灌注混凝土、内部电磁铁旋转提升进行磁力振捣、预埋的地脚螺栓安装脚踏法兰。本发明相比传统挖孔桩基础，四腿联合GFRP管中空挖孔桩基础可节省基础造价30%，降低余土外运比例60%以上，同时大幅提高施工质量、降低施工风险。本发明GFRP管中空挖孔桩基础节省了中间部分的混凝土，并用回填土代替，即降低了基础投资，也解决了开挖土方处理难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线窄基塔的基础及其施工方法，尤其涉及一种GFRP管中空挖孔桩基础及其施工方法。
背景技术
在高压输变电工程施工时，各个铁塔安装时均需要对应的基础进行固定，目前，在粉质粘土的地质情况下，常用的钢管杆基础有板式基础、灌注桩基础和钢管桩基础等，其中，板式基础由混凝土和钢筋浇筑而成，存在开挖面积大，现浇，施工周期长等缺陷；灌注桩基础也是由混凝土和钢筋浇筑而成，存在机械成孔，现浇，施工周期长等缺陷；钢管桩基础由钢管组成，直接机械打入，施工周期短，但受地质影响大。
比如其中一种传统挖孔桩（如图1所示），主要存在以下缺陷：
（1）中间部分混凝土在承受荷载时发挥的作用很小，存在一定的材料量浪费。
（2）施工时间较长，振捣质量不易控制，且施工人员需下孔振捣，存在安全风险；
（3）100%的余土需额外处理或外运；
（4）造价高，钢材消耗量大。
基于此，做出本申请。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了GFRP管中空挖孔桩基础。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明GFRP管中空挖孔桩基础，埋设于地下土坑之中，包括GFRP管和浇筑于GFRP管与土坑之间的混凝土；所述混凝土将整根GFRP管包裹形成混凝土中空桩；所述混凝土中空桩的顶部固定设有塔脚板法兰。传统桩基础中间部分混凝土在承受荷载时发挥的作用很小，GFRP管中空挖孔桩基础节省了中间部分的混凝土，并用回填土代替，即降低了基础投资，也解决了开挖土方处理难的问题。同时内部采用GFRP管可作为基础模板，同时也可代替钢筋。
作为本发明GFRP管中空挖孔桩基础的一种优选方案，所述混凝土中空桩的顶部预埋有地脚螺栓，可通过预埋的地脚螺栓直接与塔脚板法兰固定连接，安装快速。
作为本发明GFRP管中空挖孔桩基础的一种优选方案，所述混凝土采用铁磁性骨料混凝土，可用于磁力振捣，钢渣的加入，能进一步提升强度。
作为本发明GFRP管中空挖孔桩基础的一种优选方案，所述混凝土中空桩的壁厚为200~400mm，该壁厚在保证受力的情况下，可以节约混凝土用量。
本发明GFRP管中空挖孔桩基础的施工方法，包括如下步骤：
（1）旋挖钻机成孔；
（2）放入内部GFRP管；
（3）灌注铁磁性骨料混凝土；
（4）内部电磁铁旋转提升进行磁力振捣；
（5）预埋的地脚螺栓安装脚踏法兰。
鉴于GFRP管中空挖孔桩基础混凝土浇筑及振捣施工存在一定的局限性和不足，本发明提出了一种磁力振捣混凝土施工方法，其主要工作原理是：在混凝土中加入铁磁性骨料（钢渣等），通过磁力装置在外部施加可变磁场，控制混凝土内部铁磁骨料的运动频率以及轨迹，带动混凝土整体运动，从而达到振捣的效果。
本发明的有益技术效果（GFRP管中空挖孔桩基础的优势）：
（1）相比传统挖孔桩基础，四腿联合GFRP管中空挖孔桩基础可节省基础造价30%，降低余土外运比例60%以上，同时大幅提高施工质量、降低施工风险。
（2）传统桩基础中间部分混凝土在承受荷载时发挥的作用很小，GFRP管中空挖孔桩基础节省了中间部分的混凝土，并用回填土代替，即降低了基础投资，也解决了开挖土方处理难的问题。
（3）内部GFRP管即可作为基础模板，同时也可代替钢筋。
（4）将传统铁塔四条腿四个基础的模式改为四腿一个基础，大幅减少基础占地和造价，降低土地征用赔偿费用。
附图说明
图1为传统挖孔桩基础的截面图；
图2为本实施例GFRP管中空挖孔桩基础的剖面图；
图3为本实施例GFRP管中空挖孔桩基础的截面图.
标注说明：GFRP管1，铁磁性骨料混凝土（混凝土中空桩）2，内部回填土3，塔脚板法兰4，窄基塔5，钢筋6，混凝土7。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了一个实施例，并结合附图作如下详细说明：
如图1至图3所示，本实施例GFRP管中空挖孔桩基础，埋设于地下土坑之中，包括GFRP管和浇筑于GFRP管与土坑之间的混凝土；混凝土将整根GFRP管包裹形成混凝土中空桩；混凝土中空桩的顶部预埋有地脚螺栓，混凝土中空桩的顶部固定设有塔脚板法兰，可通过预埋的地脚螺栓直接与塔脚板法兰固定连接。输电线窄基塔的四个塔腿可直接固定在该塔脚板法兰上，从而实现在基础上的固定。传统桩基础中间部分混凝土在承受荷载时发挥的作用很小，GFRP管中空挖孔桩基础节省了中间部分的混凝土，并用回填土代替，即降低了基础投资，也解决了开挖土方处理难的问题。同时内部采用GFRP管可作为基础模板，同时也可代替钢筋。
本实施例混凝土采用铁磁性骨料混凝土，可用于磁力振捣，钢渣的加入，能进一步提升强度。混凝土中空桩的壁厚为350mm，该壁厚在保证受力的情况下，可以节约混凝土用量。
本实施例GFRP管中空挖孔桩基础的受力原理：GFRPGFRP管中空挖孔桩基础是一种深基础，它是薄壁中空结构，采用机械或人工成孔，内部为GFRP管，外部浇筑混凝土。它充分利用窄基塔根开小的特点，通过上部法兰连接窄基塔塔腿。其上拔稳定由基础自重、孔内填土重和桩周土来平衡；下压稳定由挖孔桩底面的反力以及桩周土摩阻力来平衡；倾覆力矩则由基础自重、以及侧向土压力来平衡。
本实施例GFRP管中空挖孔桩基础的施工方法，包括如下步骤：
（1）旋挖钻机成孔；
（2）放入内部GFRP管；
（3）灌注钢渣混凝土；
（4）内部电磁铁旋转提升进行磁力振捣；
（5）预埋的地脚螺栓安装脚踏法兰。
鉴于GFRP管中空挖孔桩基础混凝土浇筑及振捣施工存在一定的局限性和不足，本实施例创新提出了一种磁力振捣混凝土施工方案，其主要工作原理是：在混凝土中加入铁磁性骨料（钢渣混凝土），通过磁力装置在外部施加可变磁场，控制混凝土内部铁磁骨料的运动频率以及轨迹，带动混凝土整体运动，从而达到振捣的效果。磁力振捣混凝土具有以下优点：
①外部磁场的磁力线均匀分布，各个点的磁场强度基本相同，因此混凝土的振捣效果更为均匀；
②磁力线可以穿过内部GFRP管，振捣装置无需伸入混凝土内部，不直接接触混凝土或者外部模板，不会破坏混凝土表面、模板及其他内部构件；
③突破混凝土浇筑只能依靠自身重力的限制，通过改变磁力线方向，可驱动混凝土向任意方向运动；
④磁力振捣过程不产生机械振动噪音，对环境友好。
本实施例采用试验方法对磁力振捣混凝土的做了初步探索，两种不同振捣方式的混凝土试块外观及骨料分布情况基本相同，对磁力振捣与振动台振捣的混凝土试块分别进行抗压、抗折以及劈裂抗拉强度测试，结果如表1所示。两者的抗压强度和抗折强度相近，在劈裂抗拉强度上，磁力驱动振捣的试块强度较振动台振捣的试块略高。
Claims (5)
1.一种GFRP管中空挖孔桩基础，埋设于地下土坑之中，其特征在于：包括GFRP管、浇筑于GFRP管与土坑之间的混凝土；所述混凝土将整根GFRP管包裹形成混凝土中空桩；所述混凝土中空桩的顶部固定设有塔脚板法兰。
2.如权利要求1所述的一种GFRP管中空挖孔桩基础，其特征在于：所述混凝土中空桩的顶部预埋有地脚螺栓，地脚螺栓与塔脚板法兰固定连接。
3.如权利要求1所述的一种GFRP管中空挖孔桩基础，其特征在于：所述混凝土采用铁磁性骨料混凝土。
4.如权利要求1所述的一种GFRP管中空挖孔桩基础，其特征在于：所述混凝土中空桩的壁厚为200~400mm。
5.一种 GFRP管中空挖孔桩基础的施工方法，包括如下步骤：
（1）旋挖钻机成孔；
（2）放入内部GFRP管；
（3）灌注铁磁性骨料混凝土；
（4）内部电磁铁旋转提升进行磁力振捣；
（5）预埋的地脚螺栓安装脚踏法兰。
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2020
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