CN112982472B - 一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构，包括承接组件、桩基组件、核心柱及连接缆；承接组件包括环状本体，周向设置有多个用于承接输电塔的承台，各承台下部分别固连一组桩基组件，环状本体外周还分布设置多个锚杆；桩基组件包括竖直桩和斜桩，竖直桩上端固连所述承台，且竖直桩垂直于承接组件环状本体所在的平面，斜桩上端固连所述承台，下端朝远离竖直桩的方向倾斜；核心柱垂直于承接组件环状本体所在平面，且核心柱的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的环内中部；连接缆为多个，一端固连核心柱上部，另一端呈发散状分别固连承接组件环状本体周部。本发明的的输电塔基础结构能够在软土中提供有效的侧向变形抵抗能力，保障输电塔特别是特大输电塔的结构稳定性。

Description

一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构及施工方法

技术领域

本发明涉及输电塔基础结构技术领域，特别是一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构及施工方法。

背景技术

在一些沿海地区，夏季会经常遭受台风的侵袭，所以在架设输电塔时，要考虑风荷载的影响，当风荷载过大，容易引起输电塔基础结构的侧向变形。特别是输电塔基础结构架设在未见基岩的软土地区，软土地区的土质具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。当台风来临，特大输电塔将受到巨大的风荷载，输电塔上部结构带动基础结构一起震动，由于软土的灵敏度高，受到扰动后，土体抗剪强度降低，且未见基岩地区的桩基础在端头处无法提供有效的侧向变形抵抗力，导致输电塔基础结构产生侧向变形，使输电塔上部结构与基础分离，进而导致输电塔的倒塌。

可见，现有的软土地区输电塔基础结构存在建造成本高、抵抗侧向变形效果较差的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构及施工方法，能够在软土中提供有效的侧向变形抵抗能力，保障输电塔特别是特大输电塔的结构稳定性。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构，包括：承接组件、桩基组件、核心柱及连接缆；

所述承接组件包括环状本体，环状本体的周向设置有多个用于承接输电塔的承台，各承台下部分别固连一组桩基组件；

所述桩基组件包括竖直桩，竖直桩的上端固连所述承台，且竖直桩垂直于承接组件环状本体所在的平面；

所述核心柱垂直于承接组件环状本体所在平面，且核心柱的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的环内中部；

所述连接缆为多个，多个连接缆一端分别固连核心柱上部，另一端呈发散状分别固连承接组件环状本体周部。

可选的，输电塔基础结构还包括多个锚杆，多个锚杆分布设置于承接组件环状本体外周，各锚杆一端固连于承接组件环状本体的周部，另一端朝远离承接组件环状本体的方向倾斜；

锚杆连接承接组件环状本体的一端贯穿环状本体，端头部设有锚头并安装有轴力计，另一端设有锚杆扩大头。

以上实施方式，锚杆可于承接组件轴向均布设置，各个方向的锚杆可埋于浅层软土区域，锚杆端头爆扩，能够提供安全可靠的抗拔承载力，可有效抵抗任意风向引起的风荷载。

可选的，输电塔基础结构还包括注浆管，注浆管套设于所述连接缆外，且与连接缆之间设有空腔；

所述承接组件环状本体的周部对应各注浆管分别设有注浆孔；注浆管的管壁上设有多个通孔。注浆管可用于向承接组件环状本体所围区域内的土体进行注浆，实现土体加固，改善浅层土，提高软土的抗剪强度，从而提高输电塔基础的抗滑效果。

可选的，所述桩基组件还包括斜桩，斜桩上端固连承台，下端朝远离竖直桩的方向倾斜。

优选的，一组桩基组件包括多个竖直桩和多个斜桩，各斜桩与竖直桩之间的夹角度数相同。

以上方案中，斜桩和竖直桩的设计深度应满足输电塔基础的沉降要求。本发明斜桩配合竖直桩的设计，可在满足竖向荷载的基础上，有效缩小承台基础的截面尺寸和埋深，减少基础开挖土方量、混凝土用量及对环境的破坏，缩短工期，具有经济环保的优势。

可选的，所述承接组件为圆环状，其周向均布设置4个承台，4个承台依次通过圆弧形的连梁连接固定组成所述环状本体。

上述实施方式能够适应现有输电塔具有4个塔脚的情形，使得基础结构能够较好的承接输电塔的重力集中点。

优选的，核心柱的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的中心位置；连梁上，沿所述环状本体周向均布设置多个第一安装孔，连接缆端部通过各第一安装孔与连梁锚接固定；多个连接缆连接核心柱的连接点均布于核心柱同一高度位置的周部。这种设计能够使得输电塔上部结构所受的横向风力更均匀的传至承台、连梁、钢缆、核心柱，最终传至地基。第一安装孔可与前述注浆孔为同一通孔。

可选的，所述核心柱由上端X型柱和下端管柱焊接组成；X型柱中部外周固定套设有安装环，安装环周向均布多个第二安装孔，各连接缆端部通过各第二安装孔锚接固定于安装环上；

X型柱的外表面为锯齿状。可增大与土体之间的接触面积，提高抵抗侧向变形的能力。

可选的，所述承台为现浇钢筋混凝土结构，连梁采用预制的钢筋混凝土梁，所述桩基组件采用预应力管桩，连接缆采用钢缆，核心柱采用预制的钢筋混凝土结构。

第二方面，本发明提供一种第一方面所述输电塔基础结构的施工方法，输电塔基础结构还包括多个锚杆，多个锚杆分布设置于承接组件环状本体外周，各锚杆一端固连于承接组件环状本体的周部，另一端朝远离承接组件环状本体的方向倾斜；

承接组件环状本体的周向均布设置多个承台，多个承台依次通过连梁连接固定组成所述环状本体；

施工方法包括：

S1，对连接缆路径上的土体区域进行开槽；

S2，对一管桩的下半部分进行下沉操作，然后将该管桩与一X型桩进行焊接得到核心柱，X型桩中部固定套设有一安装环；将多个套设有注浆管的连接缆一端分别连接在X型桩的安装环周部；将核心柱沉桩至预定标高；

S3，将各桩基组件沉桩至预定标高；

S4，对承接组件环状本体中各连梁对应的土体区域进行开槽，将连梁放置其中；

S5，对承接组件环状本体中各承台对应的位置浇筑钢筋混凝土，在相邻连梁之间形成承台；

S6，在连梁上钻出锚杆孔以及注浆孔，锚接锚杆和连接缆，并使注浆管与注浆孔连通；

S7，通过注浆管向承接组件环状本体所围区域内的土体灌注浆液。

有益效果

本发明通过设置环形承接组件，并在其上设置多个承台，能够增大基础结构的抗滑效应，同时降低设置单个承台独立抵抗风力荷载的成本。通过设置核心柱，并利用连接缆连接承接组件环形本体与核心柱，能够将输电塔上部结构所受的横向风力有效传输至地基，进一步保障输电塔及基础结构的结构稳定性。在应用于未见基岩地区时，本发明的输电塔基础结构能有效抵抗输电塔基础结构的侧向变形。

此外，本发明结构简单，设计合理，建造成本低，对环境友好，既可用于全新输电塔基础结构的建造，也可用于在原有基础结构抗滑效果差的基础上进行加固处理，适于推广。

附图说明

图1是本发明输电塔基础结构的一种实施例整体轴测图；

图2是图1实施例中输电塔基础结构的正视图；

图3是承台及桩基础结构示意图；

图4是锚杆结构轴测示意图；

图5是核心柱结构正视图；

图6是核心柱结构俯视示意图；

图7是连梁结构轴测示意图；

图8是注浆管径向剖面示意图；

图9是注浆管展开结构示意图；

图10是钢环轴测示意图；

图1-图10中：承台-1、群桩-2，竖直桩-21、斜桩-22、连梁-3、锚杆孔-31，注浆孔-32，锚杆-4、锚杆扩大头-41、锚头-5、轴力计-6、注浆管-71，连接缆-72，注浆孔-73，核心柱-8，X型桩-82、管桩-83，安装环/钢环-84，第二安装孔/钢环小圆孔-85。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例1

参考图1和图2，本实施例中，适用于未见基岩地区的输电塔基础结构包括：承接组件、桩基组件、核心柱8及连接缆9；承接组件包括环状本体，环状本体的周向设置有多个用于承接输电塔的承台1，各承台下部分别固连一组桩基组件；桩基组件包括竖直桩21，竖直桩的上端固连承台，且竖直桩垂直于承接组件环状本体所在的平面；核心柱8垂直于承接组件环状本体所在平面，且核心柱的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的环内中部；连接缆9为多个，多个连接缆一端分别固连核心柱上部，另一端呈发散状分别固连承接组件环状本体周部。

本实施例通过设置环形承接组件，并在其上设置多个承台，能够增大基础结构的抗滑效应，同时降低设置单个承台独立抵抗风力荷载的成本。通过设置核心柱，并利用连接缆连接承接组件环形本体与核心柱，能够将输电塔上部结构所受的横向风力有效传输至地基，进一步保障输电塔及基础结构的结构稳定性。在应用于未见基岩地区时，输电塔基础结构能有效抵抗输电塔基础结构的侧向变形。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1至图10所示，本实施例还涉及以下设计内容。

承接组件为圆环状，其周向均布设置4个承台，4个承台依次通过圆弧形的连梁3连接固定组成所述环状本体。能够适应现有输电塔具有4个塔脚的情形，使得基础结构能够较好的承接输电塔的重力集中点。承台数量可根据输电塔塔脚的数量调整，一般为4个。

如图3，一组桩基组件包括多个竖直桩21和多个斜桩22，斜桩上端固连承台4，下端朝远离竖直桩的方向倾斜，各斜桩与竖直桩之间的夹角度数相同。

斜桩和竖直桩的设计深度应满足输电塔基础的沉降要求。本发明斜桩配合竖直桩的设计，可在满足竖向荷载的基础上，有效缩小承台基础的截面尺寸和埋深，减少基础开挖土方量、混凝土用量及对环境的破坏，缩短工期，具有经济环保的优势。

核心柱8的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的中心位置。如图7所示，连梁3上，沿环状本体周向均布设置多个第一安装孔，连接缆9端部通过各第一安装孔与连梁锚接固定；多个连接缆连接核心柱的连接点均布于核心柱同一高度位置的周部。这种设计能够使得输电塔上部结构所受的横向风力更均匀的传至承台、连梁、钢缆、核心柱，最终传至地基。

参考图5所示，核心柱8由上端X型柱82和下端管柱83焊接组成；结合图10，X型柱中部外周固定套设有安装环84，安装环周向均布多个第二安装孔85，各连接缆端部通过各第二安装孔锚接固定于安装环上。

结合图1、图2和图4，输电塔基础结构还包括多个锚杆4，多个锚杆分布设置于承接组件环状本体外周，各锚杆一端固连于承接组件环状本体的周部，另一端朝远离承接组件环状本体的方向倾斜；锚杆连接承接组件环状本体的一端贯穿环状本体上的锚杆孔31，端头部设有锚头5并安装有轴力计6，另一端设有锚杆扩大头41。锚杆可于承接组件轴向均布设置，各个方向的锚杆可埋于浅层软土区域，锚杆端头爆扩，能够提供安全可靠的抗拔承载力，可有效抵抗任意风向引起的风荷载。

本实施例输电塔基础结构还包括注浆管71，参考图8和图9，注浆管71套设于所述连接缆72外，且与连接缆72之间设有空腔；承接组件的连梁上，对应各注浆管分别设有注浆孔32；注浆管的管壁上设有多个通孔73。注浆管可用于向承接组件环状本体所围区域内的土体进行注浆，实现土体加固，改善浅层土，提高软土的抗剪强度，从而提高输电塔基础的抗滑效果。前述第一安装孔可与注浆孔为同一通孔。

本实施例中，承台可采用现浇钢筋混凝土结构，连梁采用预制的钢筋混凝土梁，桩基组件采用预应力管桩，连接缆采用钢缆，核心柱采用预制的钢筋混凝土结构。

实施例3

本实施例介绍实施例2中输电塔基础结构的施工方法主要涉及以下步骤：

在施工前，需要平整场地、定位放线、通水通电、安设打桩机，然后进行下述施工操作：

S1，对连接缆路径上的土体区域进行开槽；

S2，对核心柱管桩的下半部分进行下沉操作，然后将管桩与X型桩进行焊接得到核心桩，在X型桩腰部固定套设有一安装环；将多个套设有注浆管的连接缆一端分别连接在X型桩的安装环周部，继续下沉X型桩至预设标高；

S3，将各桩基组件沉桩至预定标高；

S4，对承接组件环状本体中各连梁对应的土体区域进行开槽，将连梁吊放其中；

S5，对承接组件环状本体中各承台对应的位置浇筑钢筋混凝土，在相邻连梁之间形成承台；

S6，在连梁上钻出锚杆孔以及注浆孔，锚接锚杆和连接缆，并使注浆管与注浆孔连通；

S7，通过注浆孔向注浆管途经的土体灌注浆液。

待承台达到设计强度时，可拉拔锚杆和注浆管内的钢缆。

施工完毕的输电塔基础结构如图1和图2，包括4个承台、4组群桩/桩基组件、4段连梁、周向分布的多个锚杆、核心柱和注浆管。

承台形状可为正方体，承台上表面与地平面平齐，四个承台分布在正方形区域的四个角点上，用于支撑输电塔；

桩基组件即群桩中，竖直桩的轴线与铅垂线平行，斜桩的轴线与铅垂线形成一定角度，群桩上端连接于承台，下端深入地层。群桩的设计深度满足输电塔基础的沉降要求，竖直桩的数量大于等于4根，斜桩的数量大于等于4根，可获得较好的支撑和抵抗侧向力作用。

注浆管为柔性空心软管，内侧连接缆为钢缆，通过连梁上的注浆孔、注浆管与连接缆两者之间的圆环空腔，以及注浆管上的通孔，可向承台与连梁形成封闭圆环内的土体注浆，软土体经过注浆加固形成具有一定强度的注浆体，进一步提升输电塔基础结构的抵抗侧向变形能力。

综上，本发明结构简单，设计合理，建造成本低、环境友好、建造成本低且省时省力。能有效抵抗输电塔基础结构的侧向变形，适于在软土地区建造输电塔等建筑时广泛应用。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，输电塔基础结构包括承接组件、桩基组件、核心柱、连接缆和锚杆；所述承接组件包括环状本体，环状本体的周向设置有多个用于承接输电塔的承台，多个承台依次通过连梁连接固定组成所述环状本体，各承台下部分别固连一组桩基组件；多个锚杆分布设置于承接组件环状本体外周，各锚杆一端固连于承接组件环状本体的周部，另一端朝远离承接组件环状本体的方向倾斜；所述桩基组件包括竖直桩和斜桩，竖直桩的上端固连所述承台，且竖直桩垂直于承接组件环状本体所在的平面，斜桩上端固连承台，下端朝远离竖直桩的方向倾斜；所述核心柱垂直于承接组件环状本体所在平面，且核心柱的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的环内中部；所述连接缆为多个，多个连接缆一端分别固连核心柱上部，另一端呈发散状分别固连承接组件环状本体周部，多个连接缆连接核心柱的连接点均布于核心柱同一高度位置的周部；各连接缆外套设有注浆管，注浆管与连接缆之间设有空腔；承接组件环状本体的周部对应各注浆管分别设有注浆孔，注浆管的管壁上设有多个通孔；

输电塔基础结构的施工方法包括：

S1，对连接缆路径上的土体区域进行开槽；

S2，对一管桩的下半部分进行下沉操作，然后将该管桩与一X型桩进行焊接得到核心柱，X型桩中部固定套设有一安装环；将多个套设有注浆管的连接缆一端分别连接在X型桩的安装环周部；将核心柱沉桩至预定标高；

S3，将各桩基组件沉桩至预定标高；

S4，对承接组件环状本体中各连梁对应的土体区域进行开槽，将连梁放置其中；

S5，对承接组件环状本体中各承台对应的位置浇筑钢筋混凝土，在相邻连梁之间形成承台；

S6，在连梁上钻出锚杆孔以及注浆孔，锚接锚杆和连接缆，并使注浆管与注浆孔连通；

S7，通过注浆管向承接组件环状本体所围区域内的土体灌注浆液。

2.根据权利要求1所述的适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，锚杆连接承接组件环状本体的一端贯穿环状本体，端头部设有锚头并安装有轴力计，另一端设有锚杆扩大头。

3.根据权利要求1所述的适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，一组桩基组件包括多个竖直桩和多个斜桩，各斜桩与竖直桩之间的夹角度数相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，所述承接组件为圆环状，其周向均布设置4个承台，4个承台依次通过圆弧形的连梁连接固定组成所述环状本体。

5.根据权利要求4所述的适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，核心柱的竖直方向投影位于承接组件环状本体竖直方向投影的中心位置；连梁上，沿所述环状本体周向均布设置多个第一安装孔，连接缆端部通过各第一安装孔与连梁锚接固定。

6.根据权利要求5所述的适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，X型桩中部外周固定套设的安装环周向均布多个第二安装孔，各连接缆端部通过各第二安装孔锚接固定于安装环上；

X型桩的外表面为锯齿状。

7.根据权利要求1所述的适用于未见基岩地区的输电塔基础结构的施工方法，其特征是，所述承台为现浇钢筋混凝土结构，连梁采用预制的钢筋混凝土梁，所述桩基组件采用预应力管桩，连接缆采用钢缆。

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