CN218233442U - 预制承台式微型桩-锚杆复合基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预制承台式微型桩‑锚杆复合基础，包括微型桩‑锚杆基础和钢桁架承台，一个所述钢桁架承台固定在若干个所述微型桩‑锚杆基础上；微型桩‑锚杆基础包括微型桩、螺纹钢杆和注浆体，螺纹钢杆的下部由注浆体包裹共同形成全长粘结型锚杆，螺纹钢杆的上部贯穿微型桩并作为微型桩的一部分；有益效果：该复合基础结构简单、受力明确，能够作为山区上土下岩地层输电铁塔基础，可以轻型化、机械化、模块化施工；微型桩基础主要提供下压、水平承载力，锚杆基础主要提供上拔承载力，可以解决单一基础承载力不足以及大型基础施工机械不能进场，工程造价高的问题；通过钢桁架承台将多个微型桩‑锚杆基础整合，可以提供较大的承载力。

Description

预制承台式微型桩-锚杆复合基础

技术领域

本实用新型涉及桩基础技术领域，具体涉及一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础。

背景技术

随着中国经济的快速发展，社会对电力的需求与日俱增，高压、超高压、特高压等各种电压等级的输电线路正在如火如荼的建设当中，不可避免越来越多的输电线路要跨越各种复杂地层，例如山区上土下岩地层。而基础作为输电线路工程的重要组成部分，其形式的选取与地层条件紧密相关，对于山区上土下岩地层，输电铁塔可采用桩基础或者锚杆基础。

若采用桩基础，其存在如下问题：1.桩基础的上拔承载力主要由桩侧摩阻力提供，为提供足够大的上拔承载力，需要将桩径做得很大，因此成本会很高，同时大孔径桩的施工机械往往较大难以运送到山区；2.在岩石中进行钻孔，成桩效率低下，工期会被严重拖长；3.因其上拔承载力主要靠桩侧阻力提供，往往会出现现有机械设备成孔最大情况下，仍无法满足上拔工况承载力对桩径的要求。

若采用锚杆基础，其成本相对较低，但锚杆水平和下压受荷能力较差，往往会出现水平和下压承载力不足的情况。因此锚杆基础往往需要增加一个承台，用来提供水平和下压承载力。但增加承台也存在如下两个问题：1.承台需要开挖施工，但对于沿海山区大量存在的上土下岩地层，挖机等大型开挖机械难以进入施工场地；2.若上部土层较厚，承台底部难以接触到岩层，此时承台的埋深必然将做得很大，那么就会造成造价较高。

基于此，本案由此提出。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型针对建设于上土下岩地层的输电铁塔，提出一种既能满足下压、上拔和水平承载力，又能方便施工、经济合理的预制承台式微型桩-锚杆复合基础。

一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，包括微型桩-锚杆基础和钢桁架承台，一个所述钢桁架承台固定在若干个所述微型桩-锚杆基础上；

微型桩-锚杆基础包括微型桩、螺纹钢杆和注浆体，所述螺纹钢杆的下部由注浆体包裹共同形成全长粘结型锚杆，螺纹钢杆的上部贯穿微型桩并作为微型桩的一部分，所述微型桩的直径在150mm-400mm之间。

进一步的，所述微型桩为混凝土灌注桩，桩长为3m～6m，桩身混凝土强度为C25～C40，钢筋保护层厚度为35mm，微型桩的主筋不应少于3根且主筋直径不应小于12mm。

进一步的，所述螺纹钢杆的数量为1～3根，且设置于微型桩中心，螺纹钢杆的钢种采用HRB335和/或HRB400；若螺纹钢杆有多根，多根螺纹钢杆采用梅花型布置。

进一步的，所述全长粘结型锚杆的长度为6m～12m。

进一步的，所述钢桁架承台和微型桩-锚杆基础之间通过螺栓固定连接。

进一步的，一个所述钢桁架承台固定在4～5个所述微型桩-锚杆基础上。

本实用新型的优点在于：

1.该预制承台式微型桩-锚杆复合基础结构简单、受力明确，能够作为山区上土下岩地层输电铁塔基础；

2.微型桩的桩径只有300mm～400mm，可以轻型化、机械化、模块化施工；微型桩的入土深度3～6m，且微入岩，可以快速施工；

3.将微型桩和锚杆基础相结合，微型桩基础主要提供下压、水平承载力，锚杆基础主要提供上拔承载力，可以解决单一基础承载力不足以及大型基础施工机械不能进场，工程造价高的问题；

4.通过钢桁架承台将多个微型桩-锚杆基础整合，可以提供较大的承载力。

附图说明

图1是实施例中预制承台式微型桩-锚杆复合基础剖面图；

图2为实施例中预制承台式微型桩-锚杆复合基础俯视图；

图3为实施例中钻孔与扩孔示意图；

图4为实施例中钢桁架承台与塔脚、微型桩-锚杆基础的连接示意图。

标号说明

1为微型桩；2为全长粘结型锚杆；3为螺纹钢杆；4为注浆体；5为微型桩主筋；6为混凝土保护层；7为锚杆钻孔；8为扩大孔；9为上部土层厚度；10为下部岩层厚度；11为钢桁架承台，12为塔脚，13为螺栓。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实施例提出一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，如图1、图2和图4所示，包括微型桩-锚杆基础和钢桁架承台11，一个所述钢桁架承台11固定在多个所述微型桩-锚杆基础上，通过钢桁架承台11可以将多个微型桩-锚杆基础合并成一个大的基础，从而可以提供更大的承载力。一个输电铁塔有4个塔脚12，每个塔脚12下设置4～5个微型桩-锚杆基础，微型桩-锚杆基础通过钢桁架承台11与塔脚12相连。钢桁架承台11与塔脚12、微型桩-锚杆基础之间均通过螺栓13固定连接。

微型桩-锚杆基础包括微型桩1、螺纹钢杆3和注浆体4，所述螺纹钢杆3的下部由注浆体4包裹共同形成全长粘结型锚杆2，螺纹钢杆3的上部贯穿微型桩1并作为微型桩1的一部分。微型桩1为混凝土灌注桩，桩长为3m～6m，直径在150mm-400mm之间。桩身混凝土强度为C25～C40，钢筋保护层6厚度为35mm，微型桩的主筋5不应少于3根且主筋直径不应小于12mm，钢筋总截面积应满足上拔力要求。

螺纹钢杆3的上部可视为微型桩主筋5的一部分，螺纹钢杆3一般为1～3根，设置于微型桩1中心位置，若螺纹钢杆3有多根，应采用梅花型布置，全长粘结型锚杆2长度为6m～12m，螺纹钢杆的钢种可采用HRB335、HRB400。注浆体4采用水泥系注浆材料，对于硫酸盐腐蚀地层和地下水环境的工况，应采用抗硫酸水泥，水的PH值不得小于4.0，不溶物小于2000mg/L，可溶物小于2000mg/L，氯化物小于350mg/L，硫酸盐小于600mg/L，硫化物小于100mg/L。

微型桩-锚杆基础可为输电铁塔提供下压、水平和上拔承载力，其中下压和水平承载力主要由微型桩1提供，上拔承载力主要由全长粘结型锚杆2提供。

以下结合实际施工案例，对本方案进行讲解。

某上土下岩地层岩土层参数如表1所示，年平均地下水位-1m，最高水位可达0m。某输电线路转角塔单个塔脚需提供3000kN的上拔力，因施工时，微型桩1嵌入岩石，下压承载力完全可满足要求，故暂不考虑下压承载力计算。设计每个塔脚下布置4个微型桩-锚杆基础，因此单个微型桩-锚杆基础需提供750kN的上拔承载力。注浆体抗压强度按30kPa取值，注浆体与中风化玄武岩的粘结强度标准值为566.5kPa，微型桩采用C30混凝土浇筑。

表1：某上土下岩地层岩土层参数

通过不断调整桩径、桩长，以及全长粘结型锚杆中螺纹钢杆根数、螺纹钢杆直径、螺纹钢杆长度，并计算总上拔承载力，最终确定桩径取400mm、桩长取6m，螺纹钢杆根数为3根，螺纹钢杆直径取25mm，螺纹钢杆长度取11m(埋入微型桩中6m、嵌入岩体5m)。

下放三根梅花形布置的螺纹钢杆所需最小孔径为54mm，为保证螺纹钢杆顺利下放以及有足够的注浆体可以包裹螺纹钢杆，取锚杆钻孔直径110mm。

微型桩1侧摩阻力和自重可提供的上拔承载力F1为：

锚杆可提供的上拔承载力F₂为:F₂＝Π×0.11×5×526.5×1＝909.27kN；其中526.5kPa是注浆体与中风化玄武岩的粘结强度标准值，0.11即注浆体的直径110mm。

因此总抗拔力为1093.27kN，大于需要提供的上拔力值750kN。

通过不断调整微型桩主筋数量、直径计算抗拉力，最终取微型桩主筋根数为7根，采用直径22mm的三级钢。此时主筋可承受的拉力F_z为：

F_z＝0.25×Π×22²×7×360÷1000＝957kN；

三根螺纹钢杆可承受的拉力Fm为:

F_m＝0.25×Π×25²×3×360÷1000＝530kN；

主筋可承受的拉力为957kN，大于750kN，同时三根螺纹钢杆可承受的拉力为530kN，该部分抗力作为安全裕度。

锚筋和注浆体粘结强度为900kPa，锚杆与注浆体之间的粘结力为F_mz＝3×Π×0.025×5×900＝1059.75kN，大于注浆体与周围土体的粘结力909.27Kn，因此认为破坏时锚筋不会与注浆体脱开。

结合图1至图4，预制承台式微型桩-锚杆复合基础的施工包括以下步骤：

1)锚杆钻孔7施工，孔径110mm，钻孔深度11米，其中钻孔深入岩体6m；

2)扩孔机对钻孔的上部进行扩孔施工，形成扩大孔8，扩大孔8直径为400mm，扩大孔8高度为5m，扩大孔8的底部接触到岩石顶面，实现微型桩1的入岩；

3)使用螺纹钢杆3作为杆体，将螺纹钢杆3、注浆管等放入至钻孔7底部；

4)通过注浆管注满浆液到扩大孔8底部；

5)下放微型桩钢筋笼，微型桩1浇筑混凝土；

6)待微型桩1中混凝土强度达到C30时，即可受荷；

7)施工4个微型桩-锚杆基础后，通过钢桁架承台11将微型桩-锚杆基础进行整合，形成一个大的基础。钢桁架承台11与塔脚12、微型桩-锚杆基础之间均通过螺栓13连接。

本实施例中每个输电铁塔塔脚下设置4个微型桩-锚杆复合基础，每个输电铁塔需设置16个微型桩-锚杆基础。

上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，其特征在于：包括微型桩-锚杆基础和钢桁架承台，一个所述钢桁架承台固定在若干个所述微型桩-锚杆基础上；

微型桩-锚杆基础包括微型桩、螺纹钢杆和注浆体，所述螺纹钢杆的下部由注浆体包裹共同形成全长粘结型锚杆，螺纹钢杆的上部贯穿微型桩并作为微型桩的一部分，所述微型桩的直径在150mm-400mm之间。

2.如权利要求1所述的一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，其特征在于：所述微型桩为混凝土灌注桩，桩长为3m～6m，桩身混凝土强度为C25～C40，钢筋保护层厚度为35mm，微型桩的主筋不应少于3根且主筋直径不应小于12mm。

3.如权利要求1所述的一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，其特征在于：所述螺纹钢杆的数量为1～3根，且设置于微型桩中心，螺纹钢杆的钢种采用HRB335和/或HRB400；若螺纹钢杆有多根，多根螺纹钢杆采用梅花型布置。

4.如权利要求1所述的一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，其特征在于：所述全长粘结型锚杆的长度为6m～12m。

5.如权利要求1所述的一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，其特征在于：所述钢桁架承台和微型桩-锚杆基础之间通过螺栓固定连接。

6.如权利要求1所述的一种预制承台式微型桩-锚杆复合基础，其特征在于：一个所述钢桁架承台固定在4～5个所述微型桩-锚杆基础上。

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