CN115467361A - 一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法，包括装配式承台和钢管桩，所述装配式承台顶部连接有铁塔，所述装配式承台包括四个可围成矩形结构的预制结构，所述预制结构贯穿设置有孔洞，所述钢管桩套设所述孔洞内并通过注浆材料与所述预制结构固定连接，所述钢管桩内壁上端为变截面设置，本发明通过设置可拼装的装配式承台，来缩短海上施工周期，同时本发明设置有变截面钢管桩，钢管桩和装配式承台之间设置有若干抗剪键并通过高强度注浆材料连接，防止钢管桩在和装配式承台连接部分上端在弯矩的作用下与装配式承台脱离并产生裂缝。

Description

一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及海上架空输电线路领域，具体为一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法。

背景技术

随着海上风力的不断发展，近海区域的的风电资源已经逐渐趋于饱和，海上风电逐步向深远海趋于蔓延。近海地区风电一般是通过海缆输送至陆地，主要原因是架空线路施工成本高，施工周期长，伴随着较大的工期不确定；深远海地区若采用海缆输送，其造价更高，施工难度大，因此深远海地区海上风电架空输电线路送出将成为重要的输送方式之一。

海上架空输电线路在施工过程中会受到多变的天气的影响，工期难以保证，同时，由于海上架空输电线路基础可能受到波浪荷载、船舶撞击荷载的作用，而现有技术中承台和钢管桩之间直接使用灌浆连接，该连接方式可能会形成横向较大的作用力和弯矩，在弯矩作用下钢管桩圆形的截面可能会产生变形，从而导致钢材表面与灌浆体之间出现不同程度的分离。申请号为

CN201711434623.X的中国专利，公开了“一种输电线路组合结构装配式承台锚杆基础”，将原有较大体量的现浇承台分成几个小尺寸预制装配式承台，使每个预制装配式承台单体的体积和重量得以轻量化使其便于制作、运输和安装，然而该承台锚杆基础为固定设置在陆地岩层上，岩层上开设有基槽，岩层的基槽内部预埋有锚杆，在安装装配式承台时，装配式承台可以放置在岩层的基槽中，将锚杆穿过装配式承台的锚杆孔位中，然后将装配式承台与岩层固定，因此该承台锚杆基础无法在深远海地区进行使用。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法，通过设置可拼装的装配式承台，来缩短海上施工周期，同时本发明设置有变截面钢管桩，钢管桩和装配式承台之间设置有若干抗剪键并通过高强度注浆材料连接，防止钢管桩在和装配式承台连接部分上端在弯矩的作用下与装配式承台脱离并产生裂缝。

本发明的技术方案如下：

一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法，包括装配式承台和钢管桩，所述装配式承台顶部连接有铁塔，所述装配式承台包括四个可围成矩形结构的预制结构，所述预制结构贯穿设置有孔洞，所述钢管桩套设所述孔洞内并通过注浆材料与所述预制结构固定连接，所述钢管桩内壁上端为变截面设置。

进一步的，所述预制结构包括桩帽，所述桩帽任意两侧分别固定设置有相互垂直的第一系梁和第二系梁，两侧相对设置的第一系梁间的接口通过现浇混凝土进行拼装，同时两侧相对设置的第二系梁间的接口通过现浇混凝土进行拼装成矩形结构的所述装配式承台。

进一步的，所述桩帽内固定穿设有套筒，所述套筒的外侧圆周面上等距设置有若干第一抗剪键，所述套筒外侧圆周面与所述桩帽之间通过混凝土进行浇筑固定。

进一步的，所述钢管桩穿设所述套筒，所述套筒内侧圆周面上等距设置有若干第二抗剪键，所述钢管桩外侧圆周面上等距设置有若干第三抗剪键，所述第二抗剪键与所述第三抗剪键错层设置，所述套筒和所述钢管桩之间通过所述注浆材料固定连接。

进一步的，所述钢管桩内壁上端包括渐变部分和加强部分，所述渐变部分起始于所述套筒内距离上表面三分之一到四分之一的位置，所述加强部分的起始位置不超过所述套筒上表面的位置。

进一步的，所述钢管桩内侧圆周面上等距设置有若干第四抗剪键，所述钢管桩内平行轴线设置有若干第三钢筋，并通过在所述钢管桩内浇筑混凝土进行固定。

进一步的，所述套筒外分别缠绕有相互垂直第一钢筋和第二钢筋，所述第一钢筋和第二钢筋错层设置在所述第一抗剪键上端，所述第一钢筋的两自由端沿所述第一系梁延伸，所述第二钢筋的两自由端沿所述第二系梁延伸。

进一步的，所述第一系梁和第二系梁均为空心箱梁，所述第一系梁和第二系梁内设置有水平支撑。

进一步的，所述装配式承台顶部四角处分别设置有主柱，所述铁塔的底部四角处的钢结构分别插入所述主柱。

一种如权利要求1所述的一种海上架空输电线路基础结构的施工方法，具体包括以下步骤：

(1)驳船上预先固定设置所述预制结构和所述套筒；

(2)开展所述注浆材料的力学试验；

(3)通过打桩船将若干所述钢管桩打入设计的深度；

(4)分别运输若干所述预制结构并通过起重船起吊所述预制结构，将所述预制结构内的所述套筒对中所述钢管桩，设置固定装置；

(5)向所述钢管桩和所述预制结构的间隙内自下而上注入所述注浆材料，并现场振捣；

(6)待所述注浆材料达到设计强度，移除固定装置；

(7)相对所述第一系梁连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接，同时相对所述第二系梁连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接。

相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明设置有变截面钢管桩，在接近桩顶的部分采用变截面基础，能减少架空输电线路基础在受到波浪或船舶撞击荷载产生的横向作用力引起的连接裂缝，提高钢管桩的截面模量，减少裂缝，同时在泥面以上采用混凝土填充钢管桩内部，通过桩内部设置抗剪键达到混凝土和钢管桩的紧密连接，共同受力，进而达到减少裂缝的目的。

(2)本发明设置有装配式承台，海上架空输电线路施工会受到多变的天气的影响，工期难以保证，装配式承台分为四块预制结构，可缩短施工时间，同时通过浇筑高强度注浆材料达到装配式承台和钢管桩的连接。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中装配式承台俯视图；

图3为本发明中预制结构俯视图；

图4为本发明装配式承台和钢管桩的连接结构主剖视图；

图5为本发明装配式承台和钢管桩的连接结构俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、铁塔；2、装配式承台；3、钢管桩；31、第三抗剪键；32、渐变部分；33、加强部分；34、第三钢筋；35、第四抗剪键；4、预制结构；41、桩帽；42、第一系梁；43、第二系梁；44、水平支撑；5、主柱；6、套筒；61、第一抗剪键；62、第二抗剪键；7、第一钢筋；8、第二钢筋；9、注浆材料。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式和附图对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

请参阅图1、图2和图3，发明提供一种技术方案：一种海上架空输电线路基础结构及其施工方法，包括装配式承台2和钢管桩3，装配式承台2顶部连接有铁塔1，装配式承台2包括四个可围成矩形结构的预制结构4，通过设置预制结构4来有效缩短施工时间，减少环境对架空输电线路施工的影响，预制结构4贯穿设置有孔洞，钢管桩3套设孔洞内并通过注浆材料9与预制结构4固定连接，注浆材料9为高强度注浆材料，钢管桩3内壁上端为变截面设置，钢管桩3内平行轴线设置有若干第三钢筋34，并通过在钢管桩3内浇筑混凝土进行固定，减少海上架空输电线路受到波浪和船舶撞击而产生的横向较大的作用力和弯矩对钢管桩3的影响，提高连接处的强度，满足海上架空输电线路基础的受力要求，同时第三钢筋34可保证钢管桩3内混凝土可以良好的传递铁塔1的作用力。

具体的，预制结构4上根据平衡位置预留有起吊连接装置，预制结构4包括桩帽41，桩帽41任意两侧分别固定设置有相互垂直的第一系梁42和第二系梁43，第一系梁42和第二系梁43可分别设置在桩帽41相邻的两侧，或第一系梁42和第二系梁43可分别设置在桩帽41相对的两侧，只需满足连接后的装配式承台2上的桩帽41可围成矩形，铁塔1的矩形底部可设置在装配式承台2上即可，两侧相对设置的第一系梁42间的接口通过现浇混凝土进行拼装，同时两侧相对设置的第二系梁43间的接口通过现浇混凝土进行拼装成矩形结构的装配式承台2。

结合图4和图5，桩帽41内固定穿设有套筒6，套筒6的外侧圆周面上等距设置有若干第一抗剪键61，套筒6外侧圆周面与桩帽41之间通过混凝土进行浇筑固定。

具体的，钢管桩3穿设套筒6，套筒6内侧圆周面上等距设置有若干第二抗剪键62，钢管桩3外侧圆周面上等距设置有若干第三抗剪键31，第二抗剪键62与第三抗剪键31错层设置，以保证钢管桩3和承台套筒6连接处抗剪承载力充分的发挥，套筒6和钢管桩3之间通过注浆材料9固定连接。

具体的，钢管桩3内侧圆周面上等距设置有若干第四抗剪键35，以减少钢管桩3的变形以及提高钢管桩3与钢管桩3内混凝土的协同作用，钢管桩3内壁上端包括渐变部分32和加强部分33，渐变部分32起始于套筒6内距离上表面三分之一到四分之一的位置，加强部分33的起始位置不超过套筒6上表面的位置，同时加强部分33的尺寸保持不变，避免钢管桩3上部在弯矩的作用下与注浆材料9和装配式承台2脱开，产生裂缝。

具体的，套筒6外分别缠绕有相互垂直第一钢筋7和第二钢筋8，第一钢筋7和第二钢筋8错层设置在第一抗剪键61上端，第一钢筋7的两自由端沿第一系梁42延伸，相邻层第二钢筋8的两自由端沿第二系梁43延伸。

具体的，第一系梁42和第二系梁43均为空心箱梁，第一系梁42和第二系梁43内设置有水平支撑44，以承受船舶撞击和地震荷载。

具体的，装配式承台2顶部四角处分别设置有主柱5，用以连接铁塔1和装配式承台2，铁塔1的底部四角处的钢结构分别插入主柱5。

上述海上架空输电线路基础结构的施工方法，具体包括以下步骤：

(1)驳船上预先固定设置预制结构4和套筒6；

(2)开展注浆材料9的力学试验，注浆材料9需要承受抗剪、抗压等作用，因此必须根据铁塔1的受力，所在水域的冲刷深度，船舶以及地震作用的影响确定合适的注浆材料9；

(3)通过打桩船将若干钢管桩3打入设计的深度；

(4)分别运输若干预制结构4并通过起重船起吊预制结构4，将预制结构4内的套筒6对中钢管桩3，设置固定装置以固定预制结构4；

(5)向钢管桩3和预制结构4的间隙内自下而上注入注浆材料9，注浆过程需要施加注浆压力，并现场振捣，伴随着现场振捣，将连接缝处的注浆材料9振捣密实；

(6)待注浆材料9达到设计强度，移除预制结构4的固定装置；

(7)相对第一系梁42连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接，同时相对第二系梁43连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接。

本发明的工作原理：

在停泊在码头的驳船上设置预制构件，预制构件包括桩帽41、九十度相交的第一系梁42和第二系梁43，与桩帽41连接的套筒6，套筒6外侧圆周面与桩帽41之间通过混凝土进行浇筑固定，预制构件上需要根据平衡位置预留起吊连接装置；开展注浆材料9的物理力学试验来确定注浆材料9，注浆材料9需要承受抗剪，抗压等作用，因此在确定注浆材料9之前必须根据铁塔的受力、所在水域的冲刷深度，船撞以及地震作用的影响，并在现场制备注浆材料9，准备注浆施工。

再将钢管桩3运至现场施工，通过打桩船设备，将钢管桩3打入设计的深度；运输预制构件到现场，通过起重船起吊设置好的预制构件，对中套筒6和钢管桩3，并对预制结构4进行固定，四块预制结构4能拼合成矩形；向钢管桩3和预制结构4的间隙内自下而上注入注浆材料9，注浆过程施加注浆压力，同时伴随着现场振捣，将连接缝处的浆液振捣密实，待浆液达到设计强度的100％，移除固定装置，完成钢管桩和装配式承台的连接施工，紧接着相对设置的第一系梁42连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接，相对设置的第二系梁43连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接，即可完成装配式承台2的拼装，最后将铁塔1吊起，铁塔1的底部四角处的钢结构分别插入装配式承台2上的主柱5，即可完成海上架空输电线路的安装。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：包括装配式承台(2)和钢管桩(3)，所述装配式承台(2)顶部连接有铁塔(1)，所述装配式承台(2)包括四个可围成矩形结构的预制结构(4)，所述预制结构(4)贯穿设置有孔洞，所述钢管桩(3)套设所述孔洞内并通过注浆材料(9)与所述预制结构(4)固定连接，所述钢管桩(3)内壁上端为变截面设置。

2.根据权利要求1所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述预制结构(4)包括桩帽(41)，所述桩帽(41)任意两侧分别固定设置有相互垂直的第一系梁(42)和第二系梁(43)，两侧相对设置的第一系梁(42)间的接口通过现浇混凝土进行拼装，同时两侧相对设置的第二系梁(43)间的接口通过现浇混凝土进行拼装成矩形结构的所述装配式承台(2)。

3.根据权利要求2所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述桩帽(41)内固定穿设有套筒(6)，所述套筒(6)的外侧圆周面上等距设置有若干第一抗剪键(61)，所述套筒(6)外侧圆周面与所述桩帽(41)之间通过混凝土进行浇筑固定。

4.根据权利要求1或3任一项所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述钢管桩(3)穿设所述套筒(6)，所述套筒(6)内侧圆周面上等距设置有若干第二抗剪键(62)，所述钢管桩(3)外侧圆周面上等距设置有若干第三抗剪键(31)，所述第二抗剪键(62)与所述第三抗剪键(31)错层设置，所述套筒(6)和所述钢管桩(3)之间通过所述注浆材料(9)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述钢管桩(3)内壁上端包括渐变部分(32)和加强部分(33)，所述渐变部分(32)起始于所述套筒(6)内距离上表面三分之一到四分之一的位置，所述加强部分(33)的起始位置不超过所述套筒(6)上表面的位置。

6.根据权利要求1所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述钢管桩(3)内侧圆周面上等距设置有若干第四抗剪键(35)，所述钢管桩(3)内平行轴线设置有若干第三钢筋(34)，并通过在所述钢管桩(3)内浇筑混凝土进行固定。

7.根据权利要求3所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述套筒(6)外分别缠绕有相互垂直第一钢筋(7)和第二钢筋(8)，所述第一钢筋(7)和第二钢筋(8)错层设置在所述第一抗剪键(61)上端，所述第一钢筋(7)的两自由端沿所述第一系梁(42)延伸，所述第二钢筋(8)的两自由端沿所述第二系梁(43)延伸。

8.根据权利要求2所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述第一系梁(42)和第二系梁(43)均为空心箱梁，所述第一系梁(42)和第二系梁(43)内设置有水平支撑(44)。

9.根据权利要求1所述的一种海上架空输电线路基础结构，其特征在于：所述装配式承台(2)顶部四角处分别设置有主柱(5)，所述铁塔(1)的底部四角处的钢结构分别插入所述主柱(5)。

10.一种如权利要求1所述的一种海上架空输电线路基础结构的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)驳船上预先固定设置所述预制结构(4)和所述套筒(6)；

(2)开展所述注浆材料(9)的力学试验；

(3)通过打桩船将若干所述钢管桩(3)打入设计的深度；

(4)分别运输若干所述预制结构(4)并通过起重船起吊所述预制结构(4)，将所述预制结构(4)内的所述套筒(6)对中所述钢管桩(3)，设置固定装置；

(5)向所述钢管桩(3)和所述预制结构(4)的间隙内自下而上注入所述注浆材料(9)，并现场振捣；

(6)待所述注浆材料(9)达到设计强度，移除固定装置；

(7)相对所述第一系梁(42)连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接，同时相对所述第二系梁(43)连接处接口位置通过混凝土进行浇筑连接。

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