CN201722970U - 一种输电线路铁塔岩石基础固定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种输电线路铁塔岩石基础固定装置，包括分别连接于塔身(1)下端的四个塔腿(2)，每一塔腿(2)下方均设置有一塔脚板(5)，所述的塔脚板(5)纵向开设有两个锚桩通孔(4)和两个上端开口下端封闭的螺栓安装孔(7)；每一塔腿(2)下端连接有两根穿过所述锚桩通孔(4)的锚桩(3)；每一塔脚板(5)的两个螺栓安装孔(7)内分别安装有上端探出螺栓安装孔(7)的螺栓(6)。本实用新型适合于强风化岩锚桩基础，具有足够的抗拔力，并能够大幅度降低扩底锚桩基础的费用40％左右，工期缩短一半左右。

Description

一种输电线路铁塔岩石基础固定装置

(一)、技术领域  本实用新型涉及一种用于将输电线路的铁塔固定于岩石基础上的专用固定装置。

(二)、背景技术  国内外输电线路铁塔锚桩基础的外观特征是：采用等径直锚基础(由四根单锚桩组成)，锚桩不镀锌，底部焊一螺母，锚桩孔内居中较难；利用锚桩与混凝土之间的粘结力、混凝土与岩体之间的粘结力和岩体自身的抗剪力共同抵抗基础上拔力。早在六、七十年代，已有输电铁塔锚桩基础，并且建立在微风化岩层上，而强风化岩等径锚桩基础是近十几年来的产物，尚没有30年数次最大设计风速(比如30m/s)引起交变拉、压力而产生“蠕变”的运行资料，因此，《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219-2005)并不提倡。

强风化岩裂隙复杂，根据以往工程施工经验，降雨后，强风化岩基坑有渗水或潮湿现象，降雨呈弱酸性，锚桩锈蚀易致混凝土胀裂，因此，锚桩的混凝土保护层厚度至关重要。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)强制性条文规定：钢筋的保护层厚度不小于钢筋直径。由于《架空送电线路基础设计技术规定》中规定了锚孔、锚桩和锚桩的最小倍数关系，并且锚桩偏斜率为0.5～1.0％，因此，锚桩的混凝土保护层厚度难以保证。显然，强风化岩锚桩技术并不成熟。

为了深入贯彻国家电网公司“两型三新”和“三节约”，2008年1月，山东电力集团公司科技立项(2008A-14)，联合烟台供电公司、烟台电力设计院、海南中海电力工程有限公司和山东电力工程咨询院解决这些问题，进行了烟台开发区220kV新港输电工程#38、#39、#40直线塔实施全方位高低腿的扩底锚桩基础的设计、试验和经济比较。并由本专利发明人王茂成主笔，完成了文献“有覆土层的强风化岩锚桩基础结构模型的研究”(刘福卿，王茂成，蒋瑞金，等，电力建设，2009，30(8)：42-46)。经过施工图设计和工程预算，与板式基础比较，工程费用降低一半左右，经济效益非常显著。2009年8月8日，相关课题已通过山东省科技厅的项目鉴定，达到国际领先水平。

该课题项目的锚桩扩底基础的外观特征是，仍由四根单锚桩组成，锚桩身部为等径，底部为扩径，改善了上部岩体受力集中的现象，避免“蠕变”可能产生的不良后果，在强风化岩体被剪切破坏前，避免锚桩从岩体中抽出；锚桩热镀锌，解决了锚桩的混凝土保护层厚度难以保证的问题；底部以二螺母夹紧锚板替代单螺母，避免锚桩从锚桩中抽出；并且锚桩孔内居中较易。因此，锚桩扩底基础的抗拔稳定性主要受强风化岩体的抗剪力控制。

2009年5月，烟台莱州强风化岩层试验证明：扩底锚桩与等径锚桩相比，可提高上拔力30％以上；锚孔深度2m并扩底的抗拔力相当于等径锚孔深度3m的抗拔力，锚孔深度3m并扩底的抗拔力高于等径锚孔深度4m的抗拔力，显然，扩底技术的效果随着深度的增加而更加明显。

在烟台开发区新港工程中，试验锚桩选用M60型6.8级螺栓(材质40Cr)，设计抗拔力840kN，屈服抗拔力1350kN。选择每基塔位地质最薄弱的地方做2～4个试验锚桩，试验锚桩下端带直径略小于锚孔直径的圆形锚板，并以二螺母上、下夹紧。经28天养护期后，分别做了试验锚桩的拉拔试验。经过#40塔的#1、#2未镀锌试验锚桩和#3、#4热镀锌试验锚桩对比试验，热镀锌锚桩较未镀锌锚桩的上拔位移大，但均在允许范围之内，因此，带锚板的热镀锌锚桩可以作为基础锚桩，彻底解决锚桩的混凝土保护层可能不够问题；对比试验结果如表1。

表1：220kV新港输电线路40#锚桩验收试验汇总表

通过新港工程热镀锌锚桩和未镀锌锚桩的拉拔对比试验表明：带锚板的热镀锌锚桩，在大吨位的拉力下，完全满足输电铁塔基础设计的技术要求，填补了这一技术领域的空白。

试验证明，同一地点直锚基础(由四根单锚组成)的极限抗拔力是单根锚桩的1.5～2倍，通过理论计算公式也可得出直锚基础极限抗拔力基本是单锚桩的1.2～2.1倍(强风化硬质岩抗剪强度17～30kPa)。因此，对于岩石锚桩基础而言，直锚基础并非最佳设计方案。由于四个孔的间距太小，导致锚桩因岩体45°剪切角形成的假想的四个倒圆锥体重叠严重，相互交错影响，以至于得到有关文献所述“同一地点的单锚和四根直锚的基础极限抗拔力相差不大”的结论。

(三)、实用新型内容  本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种输电线路铁塔岩石基础固定装置，通过改进塔脚板结构和锚桩安装方式，在保证抗拔力基础上，有效缩短施工周期，降低工程造价。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种输电线路铁塔岩石基础固定装置，包括分别连接于塔身下端的四个塔腿，每一塔腿下方均设置有一带主角钢的塔脚板，其特征在于：所述的塔脚板纵向开设有两个锚桩通孔和两个上端开口下端封闭的螺栓安装孔；每一塔腿下端连接有两根穿过所述锚桩通孔的锚桩；每一塔脚板的两个螺栓安装孔内分别安装有上端探出螺栓安装孔的螺栓。

每一塔脚板的两个锚桩通孔可以按正交塔身对角线布置；也可以按塔脚板主角钢的对角线布置。

本实用新型的积极效果在于：每个塔腿均按两个锚桩设计，每一塔脚板的两个锚桩通孔采用对角线布置。每一塔脚板是的两个螺栓两个锚桩一起抵抗塔脚板因水平力在承台上而可能发生的侧移。实践表明，本实用新型适合于强风化岩锚桩基础，具有足够的抗拔力，并能够大幅度降低扩底锚桩基础的费用40％左右，工期缩短一半左右。

(四)、附图说明  图1是本实用新型悬垂串的结构示意图。

(五)、具体实施方式  下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

如图1所示，本实施例包括分别连接于塔身1下端的四个塔腿2，每一塔腿2下方均设置有一带主角钢的塔脚板5。所述的塔脚板5纵向开设有两个锚桩通孔4和两个上端开口下端封闭的螺栓安装孔7。每一塔腿2下端连接有两根穿过所述锚桩通孔4的锚桩3。每一塔脚板5的两个螺栓安装孔7内分别安装有上端探出螺栓安装孔7的螺栓6。

在螺栓安装孔7内预埋与锚桩3相同规格的螺栓6，螺栓6伸入承台0.3m即可，上端螺母与塔脚板5应有3～5mm的间隙(也不能填充混凝土)，避免螺栓6受拉、拔出。螺栓6的作用是：与其他两个锚桩3一起抵抗塔脚板5因水平力在承台上而可能发生的侧移。另外，塔脚板5预留孔是锚桩3或螺栓6直径的1.3～1.5倍，因此垫板应与塔脚板5焊接。

每个塔腿均按两个锚桩设计，本实用新型每一塔脚板5的两个锚桩通孔4可采用按正交铁塔塔身对角线布置，或者按铁塔塔脚板主角钢的对角线布置两种方案。当承台完全抵抗水平力时，两方案在基础受力方面没有明显的差别。若承台较高、不能完全抵抗水平力，当顺线路方向和横线路方向的水平力大致相同时，比如国网典设2G模块220kV双回双分裂塔型，第二方案在基础稳定性方面优于第一方案。当基础主要受横线路方向的水平力时，比如国网典设1G模块110kV双回塔型，第一方案和第二方案中的两个锚桩连线应横线路方向，并与铁塔塔脚板主角钢的重心线成对称布置。

当覆土层较厚导致承台较高时，来自塔腿的双向水平力在承台与直锚变形衔接面产生的附加弯矩较大，为直锚基础的强度薄弱点之一，锚桩的直径主要受到该截面的抗拉强度控制，可按公式As≥(T_E+2^*√(M_X ²+M_Y ²)/√(e_0X ²+e_0Y ²))γ_ag/f_g进行计算，其中：

As---锚桩截面积；T_E---基础上拔力；M_X、M_Y-----为两个方向的弯矩

e_0X、e_0Y----为两个方向的偏心距

γ_ag---为钢筋或锚桩调整系数；f_g---为锚桩或地脚螺栓的抗拉强度设计值。

Claims (3)

1.一种输电线路铁塔岩石基础固定装置，包括分别连接于塔身(1)下端的四个塔腿(2)，每一塔腿(2)下方均设置有一带主角钢的塔脚板(5)，其特征在于：所述的塔脚板(5)纵向开设有两个锚桩通孔(4)和两个上端开口下端封闭的螺栓安装孔(7)；每一塔腿(2)下端连接有两根穿过所述锚桩通孔(4)的锚桩(3)；每一塔脚板(5)的两个螺栓安装孔(7)内分别安装有上端探出螺栓安装孔(7)的螺栓(6)。

2.如权利要求1所述的输电线路铁塔岩石基础固定装置，其特征在于：每一塔脚板(5)的两个锚桩通孔(4)按正交塔身(1)对角线布置。

3.如权利要求1所述的输电线路铁塔岩石基础固定装置，其特征在于：每一塔脚板(5)的两个锚桩通孔(4)按塔脚板(5)主角钢的对角线布置。