CN114108722A - 一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构及制作方法，其包括与原基础立柱连接的大板混凝土基础，所述大板混凝土基础底侧通过灌浆锚杆与下方的土层固定；通过在原基础立柱上部增设新的大板式基础，并在大板基础的角部与边缘设置灌浆锚杆，形成新的输电铁塔基础结构，大幅度提高原结构的抗拉、抗弯承载能力。
Description
技术领域
本发明涉及输电铁塔加固技术领域，具体地指一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构及制作方法。
背景技术
输电线路在运行过程中，可能会因线路技改大修、三跨改造等原因引起塔头荷载发生变化，进而导致基础稳定性不满足可靠度要求。这种情况下，一般需要对基础进行加固加固处理。而目前对基础加固的方式主要是通过增大基础底板尺寸，增加钢筋配置的方式实现对基础的加固补强，但该方式最大的问题是需要开挖至原基础底面，开挖方量大，铁塔的扰动大，施工期间需要完全卸掉塔头荷载。
通过研究与分析，认为基础主要承受上拔、下压、附加弯矩作用，通过在靠近地面位置增加一重力基础，并在四周设置若干锚杆的方式对原基础进行加固，既能大幅度提高基础的稳定性与承载能力，还可避免大开挖，极大降低了工程量与施工期间的线路安全。
近年来，国内外研究者提出了部分输电铁塔加固方案如下：
（1）2013年湖北省电力勘测设计院设计了一种直线塔掏挖基础的加固方案。
（2）2014年华为技术有限公司设计了一种通信铁塔板式基础加固方法。
然而以上设计方案均未充分利用地基土体抗倾覆性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构及制作方法，通过在原基础立柱上部增设新的大板式基础，并在大板基础的角部与边缘设置灌浆锚杆，形成新的输电铁塔基础结构，大幅度提高原结构的抗拉、抗弯承载能力。
本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，包括与原基础立柱连接的大板混凝土基础，所述大板混凝土基础底侧通过灌浆锚杆与下方的土层固定。
优选地，所述大板混凝土基础包括与原基础立柱连接的钢筋网笼，所述钢筋网笼内浇注混凝土。
优选地，所述灌浆锚杆为中空结构，其顶部开放，侧部开设有多个倒置U型切口以形成切窗。
优选地，所述切窗底侧与灌浆锚杆侧部呈连接状态，所述所述切窗其他位置与灌浆锚杆侧部呈分离状态。
优选地，所述灌浆锚杆顶部还固定设有锚固底板，所述锚固底板顶部与多根锚筋底部固定连接，锚筋插入到大板混凝土基础的钢筋网笼内。
优选地，所述灌浆锚杆顶侧与锚固底板之间还设有加劲板。
优选地，所述锚筋顶部还固定设有端板。
优选地，所述灌浆锚杆底部还设有钻头。
另外，本发明还公开上述带锚杆的输电铁塔基础加固结构的制作方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤1）：先将原基础立柱附近的土层开挖一定深度，然后利用灌浆锚杆自带的钻头成孔，同时灌浆锚杆也随之向下钻进，在成孔过程中，灌浆锚杆的切窗在外部土体压力作用下处于关闭状态，可避免泥土进入灌浆锚杆内；
步骤2）：从灌浆锚杆顶部向其内部灌浆，在砂浆的压力作用下，切窗打开，砂浆通过打开形成的通孔灌入灌浆锚杆与土体之间，灌浆完成后进行养护；
步骤3）：灌浆锚杆内部混凝土达到设计强度后，盖上灌浆锚杆的盖帽，在灌浆锚杆顶部依次焊接锚固底板、多根锚筋和端板，然后灌浆锚杆顶部所在区域开始布置钢筋网笼，锚筋及端板插入到钢筋网笼内部，钢筋网笼与原基础立柱相交区域的钢筋采用化学植筋的方式植入原基础立柱中；
步骤4）：对钢筋网笼进行混凝土浇筑过程，形成大板混凝土基础，达到设计强度后，大板混凝土基础与锚筋和灌浆锚杆连接成一个整体。
本发明的有益效果：
1、本发明通过灌浆锚杆与土体的相互作用可分担原基础立柱的上拔力，提高其上拔稳定性；
2、通过灌浆锚杆与大板混凝土基础的共同工作，可大幅度降低原基础立柱在附加弯矩作用下的最大土压力，提高原基础立柱受弯稳定性；
3、灌浆锚杆的切窗起到两个作用，一是灌浆后，在砂浆的压力作用下，切窗受压打开，砂浆可以通过打开形成的通孔灌入灌浆锚杆与土体之间；二是砂浆灌入灌浆锚杆与土体之间，当其凝固后可以使得灌浆锚杆与土体之间的粘结力或附着力增加，使得灌浆锚杆的锚固效果增强，而且切窗打开时呈撑开状态，也起到增大灌浆锚杆与土体之间摩擦阻力的作用，类似“倒刺”的作用，可进一步分担原基础立柱的上拔力，提高其上拔稳定性；，
4、本发明加固结构具有抗拉强度高，刚度好，粘结强度高，施工简单的特点；其不需要大开挖，土石方量小，节省材料，经济性好；
5、由于灌浆锚杆为圆形套筒结构，所以其形成的切窗为弧面凹槽结构，这样当砂浆通过切窗打开时形成通孔过程中，可以沿着切窗的这种弧面凹槽结构进入到相应的土层，这样灌浆锚杆每一个切窗对应的位置均能有砂浆出来并与土层粘结，这样大大提高了灌浆锚杆的锚固能力。
附图说明
图1 为一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构的立体结构示意图；
图2为图1中的灌浆锚杆增设切窗后的剖面结构示意图；
图3为图2中灌浆锚杆所在区域的放大结构示意图；
图4为图2中钢筋网笼与原基础立柱连接的俯视结构示意图；
图中，原基础立柱1、大板混凝土基础2、灌浆锚杆3、切窗4、锚固底板5、锚筋6、加劲板7、端板8、钻头9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至4所示，一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，包括与原基础立柱1连接的大板混凝土基础2，所述大板混凝土基础2底侧通过灌浆锚杆3与下方的土层固定。
优选地，所述大板混凝土基础2包括与原基础立柱1连接的钢筋网笼2.1，所述钢筋网笼2.1内浇注混凝土2.2。
优选地，所述灌浆锚杆3为中空结构，其顶部开放，侧部开设有多个倒置U型切口以形成切窗4。
优选地，所述切窗4底侧与灌浆锚杆3侧部呈连接状态，所述所述切窗4其他位置与灌浆锚杆3侧部呈分离状态。
在本实施例中，之所以开设这种倒置U型切口，是为了方便形成的切窗4只能从上侧打开，这样在灌浆锚杆3向下移动钻进时，灌浆锚杆3的切窗4在外部土体压力作用下处于关闭状态，可避免泥土进入灌浆锚杆3内，而且在灌浆时，在砂浆的压力作用下，切窗4上侧呈打开状态，此时如果灌浆锚杆3有向上移动的趋势，撑开的切窗4也起到增大灌浆锚杆3与土体之间摩擦阻力的作用，类似“倒刺”的作用。另外在开设U型切口时，可以选用管壁较薄的灌浆锚杆3，在其表面用剪刀剪出切口，或者直接通过冲压设备冲裁出U型切口。另外由于灌浆锚杆3为圆形套筒结构，所以其形成的切窗4为弧面凹槽结构，这样当砂浆通过切窗4打开时形成通孔过程中，可以沿着切窗4的这种弧面凹槽结构进入到相应的土层，这样灌浆锚杆3每一个切窗4对应的位置均能有砂浆出来并与土层粘结，这样大大提高了灌浆锚杆的锚固能力。
优选地，所述灌浆锚杆3顶部还固定设有锚固底板5，所述锚固底板5顶部与多根锚筋6底部固定连接，锚筋6插入到大板混凝土基础2的钢筋网笼2.1内。这样设计后，当锚筋6插入到大板混凝土基础2的钢筋网笼2.1内后，进行混凝土浇筑后，锚筋6可以和钢筋网笼2.1结合成一个整体，使得灌浆锚杆3对大板混凝土基础2起到良好的锚固效果。
优选地，所述灌浆锚杆3顶侧与锚固底板5之间还设有加劲板7。加劲板7可以增强锚固底板5与灌浆锚杆3之间的连接作用力，使得灌浆锚杆3与锚固底板5更加稳固地连接。
优选地，所述锚筋6顶部还固定设有端板8。在本实施例中，当浇筑混凝土完成后，端板8可以增强锚筋6与混凝土之间的附着力，不容易发生滑移。
优选地，所述灌浆锚杆3底部还设有钻头9。在本实施例中，灌浆锚杆3底部增设钻头后，本身可以充当钻杆的作用，不用另外设置钻杆预先钻孔，而是直接使得锚杆3作为钻杆进行钻孔过程，当完成钻孔过程时，也是锚杆3在土体内完成插装过程的时刻。
在本实施例中，输电铁塔基础加固结构由大板混凝土基础2、灌浆锚杆3组成，大板混凝土基础2的钢筋与原基础立柱1之间通过化学植筋方式组成整体共同工作，大板混凝土基础2、灌浆锚杆3、锚固底板5和锚筋6通过混凝土现浇为一体；原基础立柱1顶部承受附加弯矩时，弯矩通过原基础立柱1传递至大板混凝土基础2，然后受拉侧的拉力由灌浆锚杆3承担，在上拔工况下，灌浆锚杆3可以和周围土体自重共同承担原基础立柱1上拔力，从而提高整体结构的稳定性。
另外，本发明还公开上述带锚杆的输电铁塔基础加固结构的制作方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤1）：先将原基础立柱1附近的土层开挖一定深度，然后利用灌浆锚杆3自带的钻头9成孔，同时灌浆锚杆3也随之向下钻进，在成孔过程中，灌浆锚杆3的切窗4在外部土体压力作用下处于关闭状态，可避免泥土进入灌浆锚杆3内；
步骤2）：从灌浆锚杆3顶部向其内部灌浆，在砂浆的压力作用下，切窗4打开，砂浆通过打开形成的通孔灌入灌浆锚杆3与土体之间，灌浆完成后进行养护；在这个步骤中，砂浆灌入灌浆锚杆3与土体之间，当其凝固后可以使得灌浆锚杆3与土体之间的粘结力或附着力增加，使得灌浆锚杆3的锚固效果增强。而且切窗4打开时呈撑开状态，也起到增大灌浆锚杆3与土体之间摩擦阻力的作用，类似“倒刺”的作用，进一步增大了粘结力。
步骤3）：灌浆锚杆3内部混凝土达到设计强度后，盖上灌浆锚杆3的盖帽，在灌浆锚杆3顶部依次焊接锚固底板5、多根锚筋6和端板8，然后灌浆锚杆3顶部所在区域开始布置钢筋网笼2.1，锚筋6及端板8插入到钢筋网笼2.1内部，钢筋网笼2.1与原基础立柱1相交区域的钢筋采用化学植筋的方式植入原基础立柱1中；
步骤4）：对钢筋网笼2.1进行混凝土浇筑过程，形成大板混凝土基础2，达到设计强度后，大板混凝土基础2与锚筋6和灌浆锚杆3连接成一个整体。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，包括与原基础立柱（1）连接的大板混凝土基础（2），其特征在于：所述大板混凝土基础（2）底侧通过灌浆锚杆（3）与下方的土层固定。
2.根据权利要求1所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述大板混凝土基础（2）包括与原基础立柱（1）连接的钢筋网笼（2.1），所述钢筋网笼（2.1）内浇注混凝土（2.2）。
3.根据权利要求1所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述灌浆锚杆（3）为中空结构，其顶部开放，侧部开设有多个倒置U型切口以形成切窗（4）。
4.根据权利要求3所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述切窗（4）底侧与灌浆锚杆（3）侧部呈连接状态，所述所述切窗（4）其他位置与灌浆锚杆（3）侧部呈分离状态。
5.根据权利要求3所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述灌浆锚杆（3）顶部还固定设有锚固底板（5），所述锚固底板（5）顶部与多根锚筋（6）底部固定连接，锚筋（6）插入到大板混凝土基础（2）的钢筋网笼（2.1）内。
6.根据权利要求5所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述灌浆锚杆（3）顶侧与锚固底板（5）之间还设有加劲板（7）。
7.根据权利要求5所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述锚筋（6）顶部还固定设有端板（8）。
8.根据权利要求1所述的一种带锚杆的输电铁塔基础加固结构，其特征在于：所述灌浆锚杆（3）底部还设有钻头（9）。
9.一种权利要求1至8任一项所述带锚杆的输电铁塔基础加固结构的制作方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤1）：先将原基础立柱（1）附近的土层开挖一定深度，然后利用灌浆锚杆（3）自带的钻头（9）成孔，同时灌浆锚杆（3）也随之向下钻进，在成孔过程中，灌浆锚杆（3）的切窗（4）在外部土体压力作用下处于关闭状态，可避免泥土进入灌浆锚杆（3）内；
步骤2）：从灌浆锚杆（3）顶部向其内部灌浆，在砂浆的压力作用下，切窗（4）打开，砂浆通过打开形成的通孔灌入灌浆锚杆（3）与土体之间，灌浆完成后进行养护；
步骤3）：灌浆锚杆（3）内部混凝土达到设计强度后，盖上灌浆锚杆（3）的盖帽，在灌浆锚杆（3）顶部依次焊接锚固底板（5）、多根锚筋（6）和端板（8），然后灌浆锚杆（3）顶部所在区域开始布置钢筋网笼（2.1），锚筋（6）及端板（8）插入到钢筋网笼（2.1）内部，钢筋网笼（2.1）与原基础立柱（1）相交区域的钢筋采用化学植筋的方式植入原基础立柱（1）中；
步骤4）：对钢筋网笼（2.1）进行混凝土浇筑过程，形成大板混凝土基础（2），达到设计强度后，大板混凝土基础（2）与锚筋（6）和灌浆锚杆（3）连接成一个整体。
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