CN219973270U - 适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于预制桩基础技术领域，提供了适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，包括桩头连接件、桩头预埋钢管、托板连接钢筋、托板和作为输电塔基础的预制管桩；所述桩头连接件由固定连接的桩头连接顶板和桩头连接钢管组成，所述桩头连接顶板用于固定输电塔塔脚板，所述桩头连接钢管的底部开有丝扣；所述桩头预埋钢管的顶端的内壁开有与所述桩头连接钢管底部的丝扣相匹配的丝扣，以调节桩头连接件的高度；所述托板连接钢筋用于连接所述桩头预埋钢管的底端和所述托板，且托板连接钢筋、桩头预埋钢管和托板固定连接后，设置于所述预制管桩内。解决了输电铁塔与预制桩基础连接的难题。
Description
技术领域
本实用新型属于预制桩基础技术领域，具体涉及适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
风电场一般通过集电线路将一台台风机串联送入升压站内，风电场集电线路往往使用66kV及以下电压等级输电塔。66kV输电塔在软弱地基处往往采用灌注桩单桩基础，灌注桩直径一般在1.2m以下，但工程上遇到地下水位高等状况时有成孔质量难以保证，且灌注桩施工时需要泥浆护壁对环境不友好等问题。
预制桩基础具有施工速度快，桩身承载力高，耐腐蚀性好，经济性高等优势，因此在软弱地基环境下被广泛应用于各类土木工程结构中。
但是，目前由于预制管桩的中空结构不利于塔脚板向基础传递作用力，且预制桩在打桩过程中存在施工精度较难控制，易导致桩位和标高与设计存在较大偏差，从而影响上部塔架安装，且耐张塔基础预高也难以通过打桩实现，导致预制桩基础在风电场集电线路输电塔基础中运用并不广泛。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述问题，提出了适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，解决了输电铁塔与预制桩基础连接的难题。
根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：
第一方面，提出了适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，包括桩头连接件、桩头预埋钢管、托板连接钢筋、托板和作为输电塔基础的预制管桩；
所述桩头连接件由固定连接的桩头连接顶板和桩头连接钢管组成，所述桩头连接顶板用于固定输电塔塔脚板，所述桩头连接钢管的底部开有丝扣；
所述桩头预埋钢管的顶端的内壁开有与所述桩头连接钢管底部的丝扣相匹配的丝扣，以调节桩头连接件的高度；
所述托板连接钢筋用于连接所述桩头预埋钢管的底端和所述托板，且托板连接钢筋、桩头预埋钢管和托板固定连接后，设置于所述预制管桩内。
进一步地，所述预制管桩与托板连接钢筋、以及预制管桩与桩头预埋钢管之间的空隙需要通过灌芯混凝土进行灌芯。
进一步地，所述预制管桩与所述桩头连接件连接后，通过灌芯混凝土进行灌芯。
进一步地，所述桩头连接件还包括加劲肋板；
所述加劲肋板均布在所述桩头连接顶板和所述桩头连接钢管之间。
进一步地，所述加劲肋板为包含两条直角边的多边形，一条直角边与桩头连接顶板的底面固定连接，另一条直角边与桩头连接钢管的外表面固定连接。
进一步地，所述桩头连接顶板的中心开设有中心灌浆开洞，所述中心灌浆开洞用于灌芯。
进一步地，所述预制管桩与所述桩头连接件连接后，所述中心灌浆开洞的中轴线与所述桩头连接钢管的中轴线在一条直线上。
进一步地，所述桩头连接顶板上开设有若干个连接螺栓开洞；
所述连接螺栓开洞用于与连接螺栓配合，以连接所述输电塔塔脚板及所述桩头连接件。
进一步地，所述螺栓开洞为长圆孔，且成放射状分布。
进一步地，所述托板的中轴线与所述预制管桩的中轴线在一条直线上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，施工简单，可有效解决预制桩基础与输电塔塔脚板的连接问题，以便于预制桩在风电场集电线路中的应用，从而大大加快施工速度，降低施工难度，具有广泛应用价值。
本实用新型提供的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，结构简单，设计合理，输电塔作用力通过桩头连接件及预埋钢管传递给灌芯混凝土，再传递给预制管桩，力的传递清晰合理。
本实用新型提供的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，灌芯采用微膨胀混凝土，增加了混凝土间的摩擦力减少灌芯长度，还增加了预埋钢管的锚固强度，保证了结构安全。
本实用新型提供的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，桩头连接件顶板放射形椭圆孔且根据需要可进行高度调节，满足不同连接螺栓间距以及基础预高需要，操作简单。
本实用新型提供的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，通过高强连接螺栓替代了地脚螺栓连接，连接可靠且节省了基础用钢量。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是现有技术中的输电塔基础预高原理示意图；
图2是本实用新型的实施例提供的预制桩基础桩头的正视图；
图3为本实用新型的实施例提供的桩头连接件的剖面图；
图4为本实用新型的施例提供的桩头连接件的俯视图；
其中，1、输电塔塔脚板，2、预制管桩，3、灌芯混凝土，4、桩头连接件，5、桩头预埋钢管，6、托板连接钢筋，7、托板，8、连接螺栓，41、桩头连接顶板，42、加劲肋板，43、桩头连接钢管，44、中心灌浆开洞，45、连接螺栓开洞。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本实用新型中，术语如“上”“竖直”、“水平”、“向上”、“向下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型中，术语如“固定”、“固设”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
术语解释：
集电线路：风电场风机之间串联线路统称集电线路。
基础预高：输电线路铁塔基础通常会将耐张塔拉压腿间抹成一个斜面以抵抗拉力，集电线路一般压腿预高为0～30mm，如图1所示，转角外侧基础与转角内侧基础之间的预偏值为(0.3％-0.8％)A，其中，A代表输电塔基础跟开，为两塔腿中心线间水平距离。
实施例一
本实施例提供了适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置。
如图1所示，适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，包括：预制管桩2、灌芯混凝土3、桩头连接件4、桩头预埋钢管5、托板连接钢筋6、托板7和连接螺栓8。
其中，预制管桩2为输电塔单桩基础。
如图2所示，桩头连接件4由桩头连接顶板41、加劲肋板42、桩头连接钢管43组成。桩头连接顶板41和桩头连接钢管43的一端固定连接。
其中，桩头连接件4的材质不低于Q355级。
桩头连接顶板41的厚度不小于10mm。
桩头连接顶板41用于通过螺栓8固定输电塔塔脚板1。
如图3所示，桩头连接顶板41的中心开设有中心灌浆开洞44，桩头连接顶板41上还开设有若干个连接螺栓开洞45。中心灌浆开洞44的中轴线与桩头连接钢管43的中轴线在一条直线上。
优选地，桩头连接顶板41上还开设有4个连接螺栓开洞45。
中心灌浆开洞44用于灌芯。预制管桩2与托板连接钢筋6、以及预制管桩2与桩头预埋钢管5之间的空隙需要通过灌芯混凝土进行灌芯；预制管桩2与桩头连接件4连接后，通过灌芯混凝土进行灌芯。
优选地，桩头连接顶板41上开设4个连接螺栓开洞45。
桩头连接顶板41上的连接螺栓开洞45为长圆孔，且成放射状分布，满足不同连接螺栓间距需要。
连接螺栓8用于与连接螺栓开洞45配合，以连接输电塔塔脚板1及桩头连接件4，连接螺栓8为高强螺栓，连接螺栓8的等级不小于8.8级。
加劲肋板42根据需要均布在桩头连接顶板41和桩头连接钢管43之间。如图2所示，加劲肋板42为包含两条直角边的多边形，一条直角边与桩头连接顶板41的底面固定连接，另一条直角边与桩头连接钢管43的外表面固定连接。
桩头连接钢管43的直径需根据输电塔的塔脚板螺栓间距进行放样，保证不与连接螺栓8相碰，同时桩头连接钢管43的底部开有至少200mm长丝扣，相邻丝扣间距为4mm，从而保证桩头连接件每转动90°，高度调节1mm。
桩头预埋钢管5的材质不低于Q355级别，桩头预埋钢管5的直径与桩头连接钢管43相匹配，且桩头预埋钢管5的内壁开有与桩头连接钢管43底部的丝扣相匹配的丝扣，以调节桩头连接件4的高度。桩头预埋钢管长度5的需满足混凝土中相应锚固长度。
托板连接钢筋6顶端与桩头预埋钢管5相焊接，并满足相应搭接长度，托板连接钢筋6底端与托板7相焊接。
托板7为4-5mm钢板，直径略小于预制管桩2的内径，与托板连接钢筋6焊接相连。托板7焊接在预制管桩2内，且托板7的中轴线与预制管桩2中轴线在一条直线上。
灌芯混凝土3的高度需进行粘结力验算，高度H可按公式计算：H≥Qct/(Um×fn)，其中Qct为输电塔基础上拔及下压作用力设计值最大值，Um为预制管桩2内孔圆周长，fn为灌芯混凝土3与预制管桩2内壁的粘结强度设计值，宜由现场试验确定。
预制管桩2内的灌芯混凝土3为微膨胀细骨料混凝土。
在桩头施工安装时，先将桩头预埋钢管5定位后进行第一次灌芯至预制管桩2桩头，灌芯后检查灌芯高度及桩头预埋钢管5漏出长度是否满足设计要求；若满足设计要求，安装桩头连接件4，并根据设计的输电塔预制桩基础的预高，通过丝扣调节桩头连接顶板41高度；满足设计要求后，从桩头连接顶板41的中心灌浆开洞44进行第二次灌芯，至桩头连接件4的顶部开口处，使桩头连接件4与桩头预埋钢管5连接紧固，待灌芯混凝土3强度达到设计要求后方可进行输电塔塔脚板安装。具体使用方法为：
(1)根据设计的输电塔预制桩基础的作用力，确定预制管桩2的桩型及长度，之后根据预制管桩2桩型及连接螺栓8间距，选用相匹配桩头连接件4的规格型号。
桩头连接件4材质等级不低于Q355级。连接螺栓8等级不低于8.8级，用于塔脚板1及桩头连接件4连接。桩头连接件由桩头连接顶板41、加劲肋板42、桩头连接钢管43相焊接而成。
桩头连接顶板41厚度不小于10mm，并有连接螺栓开洞45及中心灌浆开洞44；桩头连接钢管43直径需根据塔型放样保证不与连接螺栓相碰，同时底部开有至少200mm长丝扣，相邻丝扣间距为4mm，从而保证桩头连接件每转动90°，高度调节1mm；加劲肋板42根据需要均布。
(2)根据输电塔预制桩基础的作用力设计值，进行灌芯高度验算，高度H可按公式计算：H≥Qct/(Um×fn)，其中，Qct为输电塔单桩基础上拔及下压作用力设计值最大值，Um为管桩内孔圆周长，fn为灌芯混凝土与管桩内壁的粘结强度设计值，宜由现场试验确定；灌芯高度不宜小于3m。
(3)根据设计灌芯高度，通过托板连接钢筋6将桩头预埋钢管5和托板7相焊接，具体的，托板连接钢筋6的顶端与桩头预埋钢管5的底端相焊接，托板连接钢筋6的底端与托板7的顶面相焊接，托板连接钢筋6与桩头预埋钢管5焊接需满足相应搭接长度。
(4)将桩头预埋钢管5、托板连接钢筋6及托板7置于预制管桩2中心空腔中，定位后进行第一次灌芯浇筑，浇筑至预制管桩2的桩顶。
灌芯混凝土3为微膨胀细骨料混凝土。桩头预埋钢管5材质等级不低于Q355级，直径与桩头连接钢管43相匹配，且内壁开有相匹配丝扣；桩头预埋钢管5长度需满足混凝土中相应锚固长度。
(5)根据设计标高及基础预高，通过丝扣将桩头连接件4与桩头预埋钢管5连接，并调整桩头连接件4，以使桩头连接顶板41的高度满足设计要求，从顶板中心灌浆孔44进行第二次灌芯至顶部开口处，使桩头连接件4与预埋钢管5连接紧固，待灌芯混凝土3强度达到设计要求后方可进行输电塔塔脚板1安装。
本实施例提供的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，解决了输电铁塔与预制桩基础连接的难题，连接可靠，施工简单，适用于大多数66kV及以下输电线路铁塔施工情况，特别适用于风电场集电线路铁塔施工的情况。
本实施例的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，结构方式简单，设计合理，输电塔作用力通过桩头连接件及预埋钢管传递给灌芯混凝土，再传递给预制管桩，力的传递清晰合理。灌芯采用微膨胀混凝土，增加了混凝土间的摩擦力减少灌芯长度，还增加了预埋钢管的锚固强度，保证了结构安全。桩头连接件顶板放射形椭圆孔且根据需要可进行高度调节，满足不同连接螺栓间距以及基础预高需要，操作简单。通过高强连接螺栓替代了地脚螺栓连接，连接可靠且节省了基础用钢量。施工简单，可有效解决预制桩基础与输电塔塔脚板的连接问题，以便于预制桩在风电场集电线路中的应用，从而大大加快施工速度，降低施工难度，具有广泛应用价值。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，包括桩头连接件、桩头预埋钢管、托板连接钢筋、托板和作为输电塔基础的预制管桩；
所述桩头连接件由固定连接的桩头连接顶板和桩头连接钢管组成，所述桩头连接顶板用于固定输电塔塔脚板，所述桩头连接钢管的底部开有丝扣；
所述桩头预埋钢管的顶端的内壁开有与所述桩头连接钢管底部的丝扣相匹配的丝扣，以调节桩头连接件的高度；
所述托板连接钢筋用于连接所述桩头预埋钢管的底端和所述托板，且托板连接钢筋、桩头预埋钢管和托板固定连接后，设置于所述预制管桩内。
2.根据权利要求1所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述预制管桩与托板连接钢筋、以及预制管桩与桩头预埋钢管之间的空隙需要通过灌芯混凝土进行灌芯。
3.根据权利要求1所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述预制管桩与所述桩头连接件连接后，通过灌芯混凝土进行灌芯。
4.根据权利要求1所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述桩头连接件还包括加劲肋板；
所述加劲肋板均布在所述桩头连接顶板和所述桩头连接钢管之间。
5.根据权利要求4所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述加劲肋板为包含两条直角边的多边形，一条直角边与桩头连接顶板的底面固定连接，另一条直角边与桩头连接钢管的外表面固定连接。
6.根据权利要求1所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述桩头连接顶板的中心开设有中心灌浆开洞，所述中心灌浆开洞用于灌芯。
7.根据权利要求6所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述预制管桩与所述桩头连接件连接后，所述中心灌浆开洞的中轴线与所述桩头连接钢管的中轴线在一条直线上。
8.根据权利要求1所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述桩头连接顶板上开设有若干个连接螺栓开洞；
所述连接螺栓开洞用于与连接螺栓配合，以连接所述输电塔塔脚板及所述桩头连接件。
9.根据权利要求8所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述连接螺栓开洞为长圆孔，且成放射状分布。
10.根据权利要求1所述的适用于风电场集电线路输电塔预制桩基础的桩头连接装置，其特征在于，所述托板的中轴线与所述预制管桩的中轴线在一条直线上。
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