CN218027795U - 一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，包括主柱、承台、主筋以及锚杆，主柱、承台沿竖直方向从上向下顺次设置在地面与基岩中，主柱的上部伸出地面与输电铁塔的塔腿固定连接，主柱的下部与承台的上端固定连接，主柱和承台内竖直穿设有多根主筋，承台下部设置有多根锚杆，锚杆的上端与主筋的下端均通过高性能混凝土固定在承台中，锚杆包括锚筋和其上设置的瓣式连接键，基岩中竖直设置有锚孔，锚杆通过高性能混凝土固定在锚孔中；本实用新型改善了岩石锚杆在灌浆材料中的锚固性能，提高岩石锚杆的抗拔承载力和抗疲劳承载力，充分发挥钢筋和岩石的力学承载性能。

Description

一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础

技术领域

本实用新型属于输电设备技术领域，具体属于一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础。

背景技术

岩石锚杆基础常用于地质条件复杂的输电铁塔线路建设中，具有极其广阔的应用前景，其作用是连接输电铁塔与地面，通常埋置于地下。岩石锚杆基础通常采用砂浆或细石混凝土等胶结材料，将锚杆锚固于钻凿成型的岩孔内，上部结构连接固定构成输电塔基础，这种基础可承受较大的上拔和水平荷载。

在实际工程中，岩石锚杆有几种常见的破坏形式，锚筋拉断、灌浆粘结界面破坏以及岩石整体剪切破坏，其中以锚筋拉断、灌浆粘结界面破坏最为常见。基于普通灌浆材料的岩石锚杆基础存在以下问题：

1.随着地质条件日趋复杂，输电线路电压等级增高，传统岩石锚杆基础形式不能较好满足目前输电铁塔的建设发展，承载能力面临挑战，尤其是在承受较大上拔荷载时，容易出现锚筋整体滑动拔出的现象，同时随着全寿命周期设计理念的推广，岩石锚杆基础的耐久性能和抗疲劳性能需要得到进一步重视。

2.由于采用过去一贯使用的工程材料，常见的锚筋拉断和灌浆粘结界面破坏形式没能得到较好的解决。传统采用的锚杆材料和灌浆材料，在力学性能方面并不占据突出优势，在一定程度上限制了岩石锚杆基础承载力的提高。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，改善岩石锚杆在灌浆材料中的锚固性能，提高岩石锚杆的抗拔承载力和抗疲劳承载力，充分发挥钢筋和岩石的力学承载性能。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，包括主柱、承台、主筋以及锚杆，主柱、承台沿竖直方向从上向下顺次设置在地面与基岩中，主柱的上部伸出地面与输电铁塔的塔腿固定连接，主柱的下部与承台的上端固定连接，主柱和承台内竖直穿设有多根主筋，承台下部设置有多根锚杆，锚杆的上端与主筋的下端均通过高性能混凝土固定在承台中，锚杆包括锚筋和其上设置的瓣式连接键，基岩中竖直设置有锚孔，锚杆通过高性能混凝土固定在锚孔中。

进一步的，所述瓣式连接键为圆心角为90°的扇形柱体，瓣式连接键沿锚杆长度方向螺旋状连续设置在锚筋外壁上，连续的瓣式连接键之间均间隔30°，两个相邻的瓣式连接键沿锚筋长度方向上的距离等于锚筋的直径。

进一步的，锚筋外壁的瓣式连接键按照螺旋线布置，瓣式连接键的半径R＝1.4r～2.0r，r为锚筋的直径。

进一步的，锚筋为内部中空且钢壁布孔的钢管，钢管为Q690高强钢。

进一步的，所述瓣式连接键的直径小于锚孔内径，瓣式连接键的厚度为2mm～5mm。

进一步的，主柱为圆柱体，承台为圆台状，所述锚杆和主筋均呈圆环形层状布置在承台上。

进一步的，所述相邻两根主筋之间的距离为180mm～250mm；相邻两根锚杆之间的距离为锚孔直径的3倍。

进一步的，高性能混凝土具体为高延性超高性能混凝土。

进一步的，岩石锚杆基础还包括沿竖直方向排列的多层地脚螺栓箍筋层，每层地脚螺栓箍筋层均水平的设置在主柱内，每层地脚螺栓箍筋层均包括多个正方环形的地脚螺栓箍筋，且每个地脚螺栓箍筋内均围合有多根地脚螺栓。

进一步的，岩石锚杆基础还包括沿竖直方向排列的多层主筋箍筋层，每层主筋箍筋层均水平的设置在主柱内，每层主筋箍筋层均包括多个圆环形的主筋箍筋，且每个主筋箍筋层内均围合有多根主筋螺栓。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，通过岩石锚杆基础上设置带有瓣式连接键的锚杆，大大加强岩石锚杆基础的锚固作用，瓣式连接键在灌浆材料中发挥“楔”的作用，在承受上拔荷载时，为岩石锚杆基础提供足够的抗力，岩石锚杆基础结构的可靠性将大幅提高，降低实际工程中岩石锚杆基础发生锚筋拔出、锚筋拉断的失效概率。

进一步的，灌浆材料作为固定锚杆与锚孔的粘结材料，其力学性能对锚杆基础承载性能有着重要影响，在灌注过程中形成岩石-灌浆材料和灌浆材料-锚杆材料两个脆弱的接触面，因此改善灌浆材料，可以极大的改善岩石锚杆的承载性能、耐久性和疲劳性能，本实用新型采用高延性超高性能混凝土作为岩石锚杆灌浆材料，同时采用Q690高强钢作为锚杆材料，通过改进岩石锚杆基础所用材料,显著提高岩石锚杆基础的承载力，降低实际工程中岩石锚杆基础发生灌浆粘结界面破坏两种破坏形式的失效概率，并且高性能混凝土具有良好的施工性，在施工过程中提供便利。

进一步的，本实用新型利用中空且钢壁布孔的钢管作为锚杆，将锚杆在锚孔锚固好之后，通过钢壁上的小孔进行灌浆，改进了灌浆技术，同时在小孔中形成了贯通的混凝土栓，大大改善了混凝土和锚杆之间的粘结受力情况。

本实用新型的瓣式连接键螺旋间隔布置，在竖直锚筋长度方向上错开，保证后续灌浆材料能够从相邻的两个瓣式连接键孔隙中顺利穿过，完成灌浆。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种基于超高性能混凝土改进粘结界面的新型输电线路用岩石锚杆基础的结构示意。

图2是图1的A-A向结构示意图；

图3是锚筋的单个锚筋的示意图；

图4是锚筋的截面示意说明图；

图5是瓣式连接键布置图；

其中：1地脚螺栓；2主筋箍筋层；3主筋；4承台；5锚筋；6瓣式连接键；7主柱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-2所示，本实用新型提供一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，用于将特高压交流输电线路的输电铁塔固定在地面上，具体的，岩石锚杆基础包括主柱7、承台4、地脚螺栓1、主筋3以及锚杆，锚杆包括锚筋5和其上设置的瓣式连接键6，瓣式连接键6螺旋设置在锚筋5上，基岩中竖直设置有锚孔，锚杆通过高性能混凝土固定在锚孔中用于将岩石锚杆基础与基岩固定。

主柱7、承台4沿竖直方向从上向下顺次设置在地面与基岩之中，主柱7的上部伸出地面，且与输电铁塔的塔腿固定连接，主柱7的下部与承台的上端固定连接，承台4整体嵌固在基岩之中，主柱7和承台4内竖直穿设有主筋3，锚杆的上端与主筋3的下端均通过高性能混凝土固定在承台4中，锚杆和主筋均呈圆环形层状布置；

优选的，承台4为圆台状，承台4也可固定在基岩与地面之间的地层中。

优选的，如图3-4所示，瓣式连接键6沿锚杆长度方向按螺旋线顺次错开布置在锚杆外壁上，其直径小于锚孔内径；

优选的，瓣式连接键为具有一定厚度的圆心角为90°的扇形柱体，沿锚筋5长度方向螺旋状连续设置，连续的瓣式连接键6之间均间隔30°设置，保证三个连续的瓣式连接键6互不重合。

进一步地，高性能混凝土具体为高延性超高性能混凝土用于填充在锚杆与对应的锚孔之间，将锚杆固定在锚孔中。

进一步地，岩石锚杆基础还包括沿竖直方向排列的多层地脚螺栓箍筋层，每层地脚螺栓箍筋层均水平的设置在主柱7内，每层地脚螺栓箍筋层均包括多个正方环形的地脚螺栓箍筋，且每个地脚螺栓箍筋内均围合有多根地脚螺栓，地脚螺栓箍筋用于固定地脚螺栓。

进一步地，岩石锚杆基础还包括沿竖直方向排列的多层主筋箍筋层2，每层主筋箍筋层2均水平的设置在主柱7内，每层主筋箍筋层2均包括多个圆环形的主筋箍筋，且每个主筋箍筋层2内均围合有多根主筋螺栓，主筋箍筋层2用于固定主筋3。

作为优选，主柱7为圆柱体，承台4为圆台。

具体地，相邻两根主筋3之间的距离为180mm-250mm。

具体地，相邻两根锚杆之间的距离为锚孔直径的3倍。

具体地，采用中空且钢壁布孔的钢管作为锚筋5，将锚筋5在锚孔锚固好之后，通过钢壁上的小孔进行灌浆。

作为优选，锚杆采用Q690高强钢。

优选的，对瓣式连接键布置详细说明如下：

瓣式连接键6为以锚杆截面中心为圆心，且圆心角90°的扇形，取圆心角的角平分线与锚筋5外表面的交点为参考点，以此参考点确定瓣式连接键6的位置，所有位于锚筋5外表面的参考点按照螺旋线布置，如图5所示，螺旋线方程如下：

x(t)＝r*cos(t)

y(t)＝r*sin(t)

其中r为锚筋5的直径，d为螺旋线的螺距，为保证抗拔效果，我们取d＝r，即两个相邻的瓣式连接键6沿锚筋5长度方向上的距离等于锚筋5的直径，同时瓣式连接键6应该具有一定厚度，以2～5mm为宜；

为保证瓣式连接键6的半径R，我们一般取R＝1.4r～2.0r，我们采取两参考点方程为：

t₁＝2kπ

螺旋线是存在于圆柱表面上的一条曲线，将螺旋线所在的柱面用直线平均分成三份，每份各占120°，每条直线与螺旋线产生若干个交点，其中t₁为第一条直线与螺旋线产生的交点，t₂为第二条直线与螺旋线产生的交点，将t₃为第三条直线与螺旋线产生的交点，交点t₁、t₂、t₃为瓣式连接键6中点的设置位置。

本实用新型的岩石锚杆基础的施工过程如下：

一、挖开地层,在基岩上钻出锚孔,多个锚孔呈环形层状布置。

二、将多根锚杆按照一根锚杆一个锚孔的规律插入多个锚孔内，并通过锚筋5上的小孔灌注高延性超高性能混凝土使每根锚杆固定在相应的锚孔内，其中，多根锚杆中的任意两根相邻的锚杆之间的距离为多个锚孔中的每个锚孔的直径的3倍，保证相邻两根锚杆之间的区域的强度；每根锚杆的材料均为Q690，强度较高，能满足特高压交流输电线路的输电铁塔的工程需求。在基岩的上方筑水泥砂浆或混凝土体，制作承台4，在此过程中，需保持多根锚杆的上端从水泥砂浆或混凝土体露出。

三、当水泥砂浆或混凝土体的厚度达到预设数值时，将打有多个孔的圆柱形承台置于水泥砂浆或混凝土体的上方，使多根锚杆的上端插入承台4内部的孔内。

四、将多根主筋3也插入承台4上相应的孔内，并向承台4内灌注高延性超高性能混凝土粘接材料，使多根主筋3及多根锚杆分别与承台4固定，其中，优选地，多根主筋3中的任意相邻的两根主筋3之间的距离为180mm～250mm。

五、接着在承台4的上方筑水泥砂浆或混凝土体，在此过程中，需保持主筋的上端由水泥砂浆或混凝土体的上端露出；

当水泥砂浆或混凝土体的厚度达到预设数值时，将主柱7套在多根主筋3的上端并灌注水泥砂浆或混凝土等粘接材料使多根主筋固定,当然本领域技术人员可知，多根主筋也可先与多根主柱固定为一体，锚杆也可先与承台固定为一体；

本实用新型的岩石锚杆基础提高了锚杆抗拔能力、耐久性及抗疲劳性能，经过锚杆抗拔试验，相比传统锚杆基础形式，锚杆基础承载能力50％～100％。

Claims (10)

1.一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，包括主柱(7)、承台(4)、主筋(3)以及锚杆，主柱(7)、承台(4)沿竖直方向从上向下顺次设置在地面与基岩中，主柱(7)的上部伸出地面与输电铁塔的塔腿固定连接，主柱(7)的下部与承台的上端固定连接，主柱(7)和承台(4)内竖直穿设有多根主筋(3)，承台(4)下部设置有多根锚杆，锚杆的上端与主筋(3)的下端均通过高性能混凝土固定在承台(4)中，锚杆包括锚筋(5)和其上设置的瓣式连接键(6)，基岩中竖直设置有锚孔，锚杆通过高性能混凝土固定在锚孔中。

2.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，所述瓣式连接键(6)为圆心角为90°的扇形柱体，瓣式连接键(6)沿锚杆长度方向螺旋状连续设置在锚筋(5)外壁上，连续的瓣式连接键(6)之间均间隔30°，两个相邻的瓣式连接键(6)沿锚筋(5)长度方向上的距离等于锚筋(5)的直径。

3.根据权利要求2所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，锚筋(5)外壁的瓣式连接键(6)按照螺旋线布置，瓣式连接键(6)的半径R＝1.4r～2.0r，r为锚筋的直径。

4.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，锚筋(5)为内部中空且钢壁布孔的钢管，钢管为Q690高强钢。

5.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，所述瓣式连接键(6)的直径小于锚孔内径，瓣式连接键(6)的厚度为2mm～5mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，主柱(7)为圆柱体，承台(4)为圆台状，所述锚杆和主筋(3)均呈圆环形层状布置在承台(4)上。

7.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，所述相邻两根主筋(3)之间的距离为180mm～250mm；相邻两根锚杆之间的距离为锚孔直径的3倍。

8.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，高性能混凝土具体为高延性超高性能混凝土。

9.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，岩石锚杆基础还包括沿竖直方向排列的多层地脚螺栓箍筋层，每层地脚螺栓箍筋层均水平的设置在主柱(7)内，每层地脚螺栓箍筋层均包括多个正方环形的地脚螺栓箍筋，且每个地脚螺栓箍筋内均围合有多根地脚螺栓(1)。

10.根据权利要求1所述的一种基于瓣式连接键的输电线路用岩石锚杆基础，其特征在于，岩石锚杆基础还包括沿竖直方向排列的多层主筋箍筋层(2)，每层主筋箍筋层(2)均水平的设置在主柱(7)内，每层主筋箍筋层(2)均包括多个圆环形的主筋箍筋，且每个主筋箍筋层(2)内均围合有多根主筋螺栓。

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