一种用于输电线路的预制根键式翼板基础的制作方法

本实用新型涉及输电线路铁塔基础技术领域，尤其涉及一种用于输电线路的预制根键式翼板基础。

背景技术：

随着国内高压输电线路工程的蓬勃发展，输电线路需要穿越人迹罕至的高山、戈壁等地貌，且随着输电线路电压等级的不断提高，输电杆塔作用于基础上的水平荷载和竖向荷载急剧增长，导致基础尺寸不断加大，所需钢筋与混凝土量增加，成本随之增加。

掏挖基础和挖孔桩基础非常适用于基础作用力大的直线塔、耐张转角塔，以及高露头塔位基础，在输电线路中应用范围较广。但随着输电线路电压等级的不断提高，输电杆塔作用于基础上的水平荷载和竖向荷载急剧增长，导致基础尺寸不断加大，当所需桩基础的直径较大时，只能采用承台式人工挖孔群桩基础型式，但其施工难度较大、承台开挖对山体破坏无法恢复，影响生态环境；当所需桩基础的桩长(埋深)较大时，基坑坍塌的可能性将大幅度增加，同时发生高处坠落、物体打击、触电、中毒、窒息的风险大大增加。尤其在夹杂砂土等粘聚力较小土质的塔位，当桩长(埋深)较大时，坍塌时常发生，导致桩长较大的方案在实际工程中可行性和安全性欠佳。另一方面，当桩长(埋深)达到一定深度后，基础的扩底发挥的作用越来越小，同时发生坍塌可能越来越大，施工的难度也越来越大。

在掏挖基础或者挖孔桩基础中植入预制根键，形成仿生结构，对土体挤密，对竖向和水平向承载能力大有优异效果。铁塔基础通常的控制工况为水平和竖向上拔的组合工况。对多层预制根键布置的桩基础或掏挖基础，抵抗水平荷载作用主要由距地表最近的第一层和第二层预制根键来承担，而竖向上拔荷载则由距离地表3～4倍桩径以下的多层预制根键共同承担，但在水平和上拔荷载联合作用下，上拔荷载会使得第一层预制根键和第二层预制根键上方土体最先松动或开裂，因此从而导致其抵抗水平荷载作用产生明显削弱，而对其抵抗上拔荷载作用的影响相对较小。当水平荷载及其产生的弯矩较大时，仅采用掏挖基础或者挖孔桩基础上添加多层预制根键的基础型式，由于预制根键抵抗水平荷载作用的能力在联合荷载下的削弱，需要布设更多的预制根键或者提高桩身直径等方式，会导致经济性欠佳、施工困难等问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种用于输电线路的预制根键式翼板基础，其具有横向刚度大，侧倾、侧向位移和弯曲小，水平与竖向承载力大幅提高，基础整体稳定性好；充分利用预制根键抗竖向和水平荷载的优势，同时在地面浅表增加了抗水平荷载的翼板结构，解决多层预制根键在竖向上拔和水平联合工况下，水平荷载力的削弱问题；同时取消了传统掏挖基础和挖孔桩的扩底，通过多层预制根键可以达到提到上拔、下压和水平承载能力的效果；显著减小桩长(埋深)和桩径，取消基础扩底，降低施工风险，节约生产成本，减小土方施工，有利环保的效果。

为达到上述目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：

一种用于输电线路的预制根键式翼板基础，包括主体混凝土结构，所述主体混凝土结构包括立柱体、翼板和预制根键；

所述立柱体顶部连接有预埋件；多个所述翼板均匀设置在立柱体上，且翼板与立柱体垂直相交且靠近顶部；所述立柱体外侧垂直连接若干预制根键，预制根键从立柱体内部延伸到外侧。

可选的，多个翼板以立柱体中心对称设置，所述翼板为现浇混凝土构件或预制钢构件，翼板平面形状为三角形、矩形或梯形。

可选的，多个预制钢构件之间通过穿过立柱体的钢板条连接。

可选的，所述预制根键环向对称垂直分布或采用上下多层交错布置于立柱体外侧。

可选的，所述预制根键距桩底最小距离不小于预制根键自身长度，预制根键环向间距不大于0.5m，预制根键层间距不小于预制根键自身长度；所述浇注翼板底面与第一层预制根键顶面之间间距不小于一倍的预制根键长度。

可选的，所述立柱体内部具有环形网状的钢筋骨架，所述钢筋骨架上沿环向均匀分布设置有用于插入所述预制根键的根键顶推孔。

可选的，所述预制根键为具有尖端的预制钢筋混凝土构件、型钢混凝土构件或金属构件。

可选的，所述预制根键是由钢筋骨架浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土构件，所述钢筋骨架是由纵向主筋及箍筋形成的钢网结构；预制根键所用混凝土强度等级不低于c25，钢筋骨架强度不低于hrb400。

可选的，所述预制根键是由型钢与钢筋焊接并浇注混凝土形成的型钢混凝土构件，混凝土强度等级不低于c25。

可选的，所述预制根键是由条形型钢焊接形成的十字型金属构件。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的立柱体垂直通过翼板的几何形心，预制根键垂直连接在立柱体外侧；预制根键式结构形式增强了土体与基础之间的协同作用，充分发挥了土体承载的作用，提高了竖向承载力及稳定性；翼板能有效减小桩顶水平位移，增大侧向刚度，减小基础工程量。本实用新型提供的预制根键式翼板基础可有效提高基础竖向承载能力及侧向刚度，减小桩基础桩长及直径，取消了常规基础的扩底，从而降低基础施工安全风险、施工难度和工程量，减少山区等交通不利地区混凝土运输工程量，起到安全可靠、节约成本、保护环境的目的。具有混凝土使用方量少，横向刚度大，侧倾和侧向位移小，基础整体稳定性好，弃土量少，对环境破坏影响小，节约生产成本。

进一步，采用预制根键式结构，利用土体对预制根键的握裹力以及紧密嵌固作用，增大了基础水平及竖向承载力和稳定性，减轻了结构自重。

进一步，预制根键式翼板基础通过桩基础上部混凝土现浇翼板或预制钢构件，可有效抵抗桩顶水平向荷载，充分发挥桩体本身的承载能力，较普通桩基础减小水平位移50％左右，解决多层预制根键在竖向上拔和水平联合工况下，水平荷载力的削弱问题，可减小桩体直径和预制根键数量，减小桩基础工程量。

进一步，相同荷载条件下，预制根键式翼板基础可替代多桩带承台挖孔桩基础，避免山体的大开挖，便于工程现场施工，起到节约资源和保护环境的作用。

进一步，去除了常规输电线路桩基础立柱体的扩底，改由预制根键分担竖向荷载和水平荷载，翼板分担水平荷载，大幅增加了竖向承载力和水平承载力，减少了施工工程量、施工风险和施工难度。

进一步，在相同的地质条件和荷载作用下，采用预制根键式板桩基础承载力得以大幅提高，材料效能比高，具有更好的经济性。由于桩长和桩径比常规基础大幅度缩减，发生坍塌、高处坠落、物体打击、触电、中毒、窒息的风险有效降低，使方案的可行性、施工安全性和便捷性得到大幅度提高。

附图说明

图1为本实用新型提供的预制根键式翼板基础结构示意图；

图2为预制根键式预制钢构件翼板基础结构示意图；

图3为图1预制根键式翼板基础a-a横截面示意图；

图4为图2预制根键式翼板基础a-a横截面示意图；

图5为图1预制根键式翼板基础b-b横截面示意图；

图6为本实用新型提供的预制根键式预制钢构件翼板基础翼板连接方式示意图；

图7为图6中钢构件预制螺栓示意图；

图8为本实用新型提供的预制钢筋混凝土预制根键示意图；

图9为本预制混凝土预制根键配筋图；

图10为本实用新型提供的预制型钢混凝土预制根键示意图；(a)为左视图，(b)为主视图；

图11为本实用新型提供的预制型钢预制根键(金属构件)示意图，(a)为左视图，(b)为主视图；

其中：1-立柱体、2-现浇混凝土翼板或预制钢构件翼板、3-预制根键、4-预埋连接件、5-钢构件预制螺栓、6-钢板条。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图5所示，本实用新型用于输电线路的预制根键式翼板基础，包括立柱体1、现浇混凝土翼板或预制钢构件翼板2、预制根键3、预埋连接件4。

混凝土立柱体1与翼板2在同一铅垂面，且垂直通过翼板2的几何形心，预埋连接件4连接在混凝土结构顶部，立柱体1外侧垂直连接有若干个预制根键3，预制根键3从主体混凝土结构内部延伸到外侧一定长度。

如图1所示，现浇钢筋混凝土翼板2平面形状为矩形或梯形。

如图2所示，预制钢构件翼板2平面形状为三角形、梯形或矩形。

所述预制根键3环向对称垂直分布或采用上下层交错布置于立柱体1外侧。

预制根键3为预制钢筋混凝土构件、型钢混凝土构件或金属构件。钢筋混凝土立柱体的钢筋骨架应预留预制根键顶推孔，且预留孔沿环向均匀分布。

如图6和图7所示，预制钢构件翼板2上平面与两侧面内表面均预制有用于机械连接的螺杆，两侧钢构件翼板通过穿过立柱的钢板条6进行螺栓连接。

如图8-9所示，预制钢筋混凝土预制根键按所给尺寸制作，支好模板后安放钢筋，再浇筑混凝土，养护至设计要求强度。预制根键所用主筋强度不低于hrb300，凝土强度等级不低于c25。

如图10所示，预制型钢混凝土预制根键按所给尺寸制作，型钢与钢筋采用焊接或其他方式连接，支好模板后安放钢筋，再浇筑混凝土，养护至设计要求强度。混凝土强度等级不低于c25。

如图11所示，金属预制根键横截面为十字形，采用型钢或者其他高强度金属制成。

金属预制根键为十字形横截面，采用型钢或者其他高强度金属制成。

所述主体混凝土结构所用混凝土强度等级不低于c25，主筋强度不低于hrb400。

进一步，预制根键布设位置应避开钢筋接头，预制根键预留孔尺寸不得小于预制根键设计尺寸，预制根键中心位置允许偏差为±15mm。预制根键预留孔附近应设置加强箍。

所述现浇钢筋混凝土翼板与立柱为现浇整体。所述预制钢翼板通过螺栓连接，并与立柱体为现浇整体。

所述预制根键对称垂直分布或采用上下层交错布置于立柱体外侧。所述预制根键距桩底最小距离不应小于预制根键自身长度。预制根键环向均匀分布，且预制根键环向间距不大于0.5m。预制根键层间距不应小于预制根键自身长度。翼板底面与第一层预制根键顶面之间间距不应小于一倍的预制根键长度。立柱体与现浇混凝土翼板应一次浇筑成型。

预制根键式翼板基础施工工艺流程如下：

预制根键式翼板基础施工工艺流程：预制件预制、钻孔、清孔、下钢筋笼、翼板制作与就位、预制根键下放至设计高程、预制根键顶进、再次清孔、浇筑桩身混凝土。

1、预制根键式现浇混凝土翼板基础施工方法；

根据基础施工图纸进行基础中心测量定位，并在地表标记出混凝土翼板所处位置及轮廓；

根据地面所标的翼板轮廓，按照先两侧后端部的顺序人工或机械逐次埋入薄钢板，直至薄钢板底部与翼板下平面平齐；

采用人工或机械施工进行基础成孔，按照从上往下的顺序依次开挖，直至基础设计深度；

根据预先埋入的薄钢板确定翼板边界，挖出翼板的空间；

进行终孔检查，清理孔洞；

绑扎立柱体与翼板钢筋，形成整体钢筋笼，并预留预制根键顶推孔；

下放钢筋笼，并确保下放位置准确；

分层进行预制根键的顶入工作；

浇筑混凝土直至立柱体和翼板一次浇筑成型，在浇筑接近完成时注意测量定位预埋连接件，之后再进行剩余部分混凝土浇注，基础养护；

2、预制根键式预制钢构件翼板基础施工方法；

在工厂或现场预制钢构件翼板；

根据基础施工图纸进行基础中心测量定位，并在地表标记出钢翼板所处位置及轮廓；

采用人工或机械施工进行基础立柱体成孔，直至基础设计深度；

进行终孔检查，清理孔洞；

根据地表标示，采用机械逐次压入钢构件翼板，直至设计深度；

绑扎立柱体钢筋，形成整体钢筋笼，并预留预制根键顶推孔；

下放钢筋笼，并确保下放位置准确；

分层进行预制根键的顶入工作；

通过预制钢构件翼板上的螺杆连接钢板条，钢板条穿过立柱段钢筋笼并形成整体连接；

浇筑混凝土直至立柱体和钢翼板形成可靠整体，在浇筑接近完成时注意测量定位预埋连接件，之后再进行剩余部分混凝土浇注，基础养护。

3、预制根键的顶推方法：

立柱体钢筋笼内侧应设置预制根键顶入设备滑道；且预制根键应在现场或室内提前预制完成，确保施工时使用；

常用预制根键顶进设备有：千斤顶，适用于桩径大于1.0m，且不大于2.0m的基础的预制根键顶进，顶进过程应利用双数对称布置的预制根键，前后同时顶推，节约施工时间；带定位支架的根键顶推设备，由反力架、千斤顶、锥压件三大部分组成，适合于直径在2.0m～3.0m范围桩径的基础的预制根键顶进。

预制根键定位及顶推方法如下：

(1)预制根键顶进前做好各项准备工作，如若两根对向预制根键长度加千斤顶长度大于桩径，则需在预制根键位置向外开孔；

(2)用吊车或人力将预制根键吊至桩孔中，调整千斤顶、预制根键与预制根键预留孔之间的线形，使三者处于同一轴线上；

(3)开启千斤顶顶进预制根键。预制根键顶进施工过程中须注意观察、千斤顶、预制根键、预留孔三者轴线变化情况，三者轴线偏差超过一定程度后立即停止顶进，调整好线形继续施工。

预制根键顶推保证措施：

(1)顶推装置采用固定支架进行定位，确保预制根键定位准确；

(2)预制根键顶推时注意监测油压数据，当油压出现异常时立即停止顶推施工；

(3)当油表压力读数稳定，且油量不再下降时，表示预制根键顶进到位。

本实用新型用于输电线路的预制根键式翼板基础可有效提高基础竖向承载能力及侧向刚度，减小桩基础桩长及直径，取消了常规基础的扩底，从而降低基础施工安全风险、施工难度和工程量，减少山区等交通不利地区混凝土运输工程量，起到安全可靠、节约成本、保护环境的目的。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本实用新型的权利要求保护范围之内。

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