一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础及其施工方法

1.本发明涉及输电线路铁塔基础技术领域，特别是涉及一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础及其施工方法。


背景技术：

2.东北地区输电塔(如：66kv、220kv)基础常需安装于水田地区，若采用传统现浇钢筋混凝土基础的方法，在夏季施工时，征地面积大、时间长，基坑排水困难，道路泥泞，混凝土罐车运输极其困难，造成施工周期长、成本高；若于冬季施工，因天气寒冷，低温期长，养护困难，冬季采用烧炭养护易发生一氧化碳中毒危险，施工质量保证率低且成本较高。除此之外，由于水田环境冬夏季节干湿交替，腐蚀极其严重，因此已有的金属装配式基础也不适用于东北水田地区。
3.输电塔预制装配式基础具有标准化预制生产、现场安装简单、施工速度快、质量高、对周围环境影响小等优势，是解决东北地区水田地质铁塔基础施工困难的最佳方案，也是我国水田地质条件基础施工发展的重要方向之一。
4.现有的装配式基础主要应用形式包括直柱底板型和角锥支架型，主要针对解决沙漠黄土地区和高原冻土地区不具备混凝土现场浇筑条件、材料运输困难、水源紧张、施工困难等难题，目前已在220kv台远—塔中输电线路工程(塔克拉玛干沙漠)和格尔木—拉萨
±
400kv直流输电线路工程(青藏高原)中得到应用，但关于冬季寒冷、夏季水没地区铁塔装配式基础在国内外尚无实际应用案例，相关研究也较少。并且，上述基础中有较多装配连接的缝隙和较大的外露钢型材质构件，用于东北水田会腐蚀严重。
5.除此之外，不少学者对现有装配式基础进行了一定改进，优化设计出新型装配式基础。例如【一种用于输电塔的装配式基础】cn201621447766.5中提出了一种采用水平加劲筋的钢支架板条装配式基础，【一种输电线路铁塔装配式基础】cn201621446990.2中提出了一种底部采用锚杆固定的钢支架板条装配式基础，【输电线铁塔偏心装配式基础】cn201120190330.3中提出了一种在支架周围铺设加筋土工合成材料的偏心支架板条装配式基础，这些专利都是对角锥支架型装配式基础进行了改进，主要适用于质地松散、流动性大的风沙地区，对于东北水田地区，钢架板条基础在潮湿环境中太易遭受腐蚀。另外，在【盘式卯榫装配式基础】cn202122118959.3中提出了一种连接简单、组装快捷的卯榫结构拼装的装配式基础，但是这种结构降低了节点处有效面积，基础抗剪切能力可能会变差，同时卯榫拼装结构的缝隙在东北水田环境下较易进水腐蚀。除此之外，【高压输电线路铁塔螺旋锚装配式基础】cn201621446990.2和【装配式复合螺旋锚杆板式基础】cn201721232361.4都提出了一种由螺旋锚杆和基础板连接组成的装配式基础，但这些基础都主要适用于土层以下为岩石地基的山地地区。所以，开发一种适合东北水田地质条件的输电塔预制装配式基础是现有技术亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，混凝土材质提高了基础的防腐蚀能力，钢筋混凝土壳提高了基础抗拔能力，防止了基础构件之间存在缝隙导致水渗入腐蚀，将基础模块化制作，起吊方便，拼装简单，大大缩短了施工周期，节约了施工成本。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础，包括钢筋混凝土板、钢筋混凝土壳和钢筋混凝土竖柱；
8.所述钢筋混凝土竖柱的底部装配在所述钢筋混凝土板上，所述钢筋混凝土板上设置有预埋螺纹钢棒和预留孔，所述钢筋混凝土板通过预埋螺纹钢棒和预留孔连接所述钢筋混凝土竖柱的底部和钢筋混凝土壳，所述钢筋混凝土壳包裹在所述钢筋混凝土板和钢筋混凝土竖柱底部的外侧；所述钢筋混凝土竖柱顶部预埋有钢垫板和地脚螺栓，所述钢筋混凝土竖柱顶部通过所述地脚螺栓连接塔脚，所述预埋螺纹钢棒端口处安装有内螺纹钢吊环。
9.在其中一个实施例中，所述钢筋混凝土板为凹形分体结构，所述钢筋混凝土板包括底层钢筋混凝土板和中层钢筋混凝土板，所述底层钢筋混凝土板凹槽的长宽对应于中层混凝土板的底边长宽，所述中层钢筋混凝土板的凹槽长宽对应于钢筋混凝土竖柱的底部长宽。
10.在其中一个实施例中，所述中层钢筋混凝土板和底层钢筋混凝土板均设置有多根预埋螺纹钢棒，所述中层钢筋混凝土板设置有预留孔，预留孔的位置和数量对应于所述底层钢筋混凝土板上的预埋螺纹钢棒的位置和数量。
11.在其中一个实施例中，所述钢筋混凝土壳上在对应于所述钢筋混凝土板中预埋螺纹钢棒的位置设置相同数量的预留孔，所述钢筋混凝土竖柱底部在对应于所述中层钢筋混凝土板预留孔的位置设置相同数量的预留孔。
12.在其中一个实施例中，所述底层钢筋混凝土板和中层钢筋混凝土板通过预埋螺纹钢棒穿过所述钢筋混凝土壳和钢筋混凝土竖柱底部的预留孔进行连接组合。
13.在其中一个实施例中，所述钢筋混凝土竖柱的上部为圆形或方形柱状结构，底部为板式扩展结构。
14.在其中一个实施例中，所述钢筋混凝土壳呈阶梯形结构，在所述钢筋混凝土壳的预留孔外部设置垫块，在所述钢筋混凝土壳的预留孔外部通过螺母和所述内螺纹钢吊环紧固组合结构。
15.在其中一个实施例中，所述预埋螺纹钢棒呈l形，预埋螺纹钢棒的一端预埋于钢筋混凝土板中。
16.本发明还提供一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础施工方法，应用于上述的水田用格构式角钢输电塔装配式基础，包括以下步骤：
17.(1)、预制基础各个装配构件；
18.(2)、基坑开挖，对基坑进行清理整平，铺设混凝土垫层；
19.(3)、在钢筋混凝土板的预埋螺纹钢棒和钢筋混凝土竖柱的地脚螺栓上安装内螺纹钢吊环，起吊机的钢吊绳穿过内螺纹钢吊环进行吊装；
20.(4)、将底层钢筋混凝土板吊装到坑内指定位置，拆卸底层钢筋混凝土板上的内螺纹钢吊环，再依次吊装中层钢筋混凝土板和钢筋混凝土竖柱，使底层钢筋混凝土板的预埋
螺纹钢棒穿过中层钢筋混凝土板和钢筋混凝土竖柱底部的预留孔，拆卸预埋螺纹钢棒和地脚螺栓上的内螺纹钢吊环，最后吊装钢筋混凝土壳，使钢筋混凝土板的预埋螺纹钢棒穿过钢筋混凝土壳的预留孔，钢筋混凝土壳包裹着钢筋混凝土板和钢筋混凝土竖柱底部；
21.(5)、在钢筋混凝土壳的预留孔位置安装垫块、螺母和内螺纹钢吊环并紧固连接；
22.(6)、采用相同土壤进行基坑土回填，每填入300mm后夯实一次，夯至原土密度。
23.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
24.(1)工厂预制，现场组装，避免了水田环境中现场浇筑混凝土遇到的征地面积大、时间长、成本高，夏季施工基坑排水困难，道路泥泞，混凝土罐车入场困难，施工周期长、成本高，冬季施工烧炭养护有危险，质量保证困难等问题，大大缩短了施工周期，提高了施工质量，节约了施工成本。
25.(2)采用混凝土材质的装配式基础，避免了钢材质基础在水田环境中极易腐蚀的问题，防腐耐用。通过分块预制现场组装的方案，每个预制构件的重量可控制到不超过5吨，占地面积小，小型吊车即可完成吊装任务，施工便利并保证经济性。
26.(3)独特设计的钢筋混凝土壳包裹了混凝土承台，成本增加极少，但十分有效地保证了装配式基础的整体性，提高了装配式基础的抗拔能力，极大地防止了混凝土预制构件之间存在的缝隙导致的钢棒腐蚀。特制的内螺纹钢吊环，吊装时用于连接钢丝绳，吊装完毕后，可有效保护钢棒外漏端，防止和延缓水田中的水对钢棒进行腐蚀。
27.(4)该装配式基础课模块化制作、标准化应用，便于大规模推广。该预制装配式混凝土基础可按照电压等级和承载能力设计成不同的模块，在工厂按照标准化要求进行分模块预制，在实际工程中，按照模块手册选用不同的模块等级进行安装即可，便于在整个电网系统内进行大范围推广，可获得良好的经济效益。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。
29.图1为本发明一种东北水田用格构式角钢输电塔装配式基础主视图；
30.图2为本发明一种东北水田用格构式角钢输电塔装配式基础俯视图；
31.图3为本发明底层钢筋混凝土板的结构示意图；
32.图4为本发明中层钢筋混凝土板的结构示意图；
33.图5为本发明钢筋混凝土竖柱的结构示意图；
34.图6为本发明钢筋混凝土壳的结构示意图；
35.其中，1、钢筋混凝土板；2、钢筋混凝土壳；3、钢筋混凝土竖柱；4、预埋螺纹钢棒；5、预留孔；6、螺母；7、内螺纹钢吊环；8、钢垫板；9、地脚螺栓；10、底层钢筋混凝土板；11、中层钢筋混凝土板；12、垫块。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明的目的是提供一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，混凝土材质提高了基础的防腐蚀能力，钢筋混凝土壳提高了基础抗拔能力，防止了基础构件之间存在缝隙导致水渗入腐蚀，将基础模块化制作，起吊方便，拼装简单，大大缩短了施工周期，节约了施工成本。
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
39.如图1-图6所示，本实施例提供一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础，包括钢筋混凝土板1、钢筋混凝土壳2、钢筋混凝土竖柱3、预埋螺纹钢棒4、内螺纹钢吊环7、垫块12、地脚螺栓9以及钢垫板8。
40.钢筋混凝土板1为凹形分体结构，包括底层钢筋混凝土板10和中层钢筋混凝土板11，底层钢筋混凝土板10凹槽的长宽对应于中层混凝土板11的底边长宽，中层钢筋混凝土板11的凹槽长宽对应于钢筋混凝土竖柱3的底部长宽，这样可以保证底层钢筋混凝土板10、中层钢筋混凝土板11和钢筋混凝土竖柱3底部连接紧密。
41.如图1-4所示，在底层钢筋混凝土板10的预设位置设置多根预埋螺纹钢棒4，预埋螺纹钢棒4呈l形，一端预埋于底层钢筋混凝土板10中，同样在中层钢筋混凝土板11的预设位置设置多根预埋螺纹钢棒4，并在对应于底层钢筋混凝土板10中预埋螺纹钢棒4的位置设置相同数量的预留孔5。
42.如图5所示，钢筋混凝土竖柱3上部分为圆形或方形柱状结构，在竖柱顶部预埋钢垫板8和地脚螺栓9，钢垫板8采用焊接的方式连接靴板，构成塔脚板，通过螺母和垫块12连接塔脚，垫块12增强了螺母的紧固力，钢垫板8增大了有效接触面积，紧固地脚螺栓9的同时防止钢筋混凝土竖柱3顶面局部抗压破坏；钢筋混凝土竖柱3底部为板式扩展结构，在扩展结构两侧对应于底层钢筋混凝土板10中预埋螺纹钢棒4的位置设置相同数量的预留孔5。
43.在底层钢筋混凝土板10和中层钢筋混凝土板11的预埋螺纹钢棒4以及钢筋混凝土竖柱3顶部的地脚螺栓9上安装内螺纹钢吊环7，便于穿过起吊机的钢吊绳进行吊装，底层钢筋混凝土板10的预埋螺纹钢棒4穿过中层钢筋混凝土板11的预留孔5连接成组成钢筋混凝土板1，然后穿过钢筋混凝土竖柱3底部的预留孔5使其组合，分块吊装，小型吊机即可完成吊装任务，施工便利并保证经济性。
44.如图6所示，钢筋混凝土壳2呈阶梯形结构，在对应于钢筋混凝土板1中预埋螺纹钢棒4的位置设置相同数量的预留孔5，通过预留孔5穿过预埋螺纹钢棒4与钢筋混凝土板1和钢筋混凝土竖柱3底部连接，钢筋混凝土壳2刚好可以包裹在钢筋混凝土板1和钢筋混凝土竖柱3组成的组合结构外部，不仅可以提高基础的抗拔能力，又极大地防止了混凝土构件之间存在连接缝隙导致钢棒腐蚀；在钢筋混凝土外壳2预留口5位置的预埋螺纹钢棒4上安装垫块12、螺母6和内螺纹钢吊环7对组合结构进行紧固，垫块12不仅可以紧固螺母，防止局部抗压破坏，还可以减小连接处缝隙，防止水渗入腐蚀；内螺纹钢吊环7可有效保护钢棒外漏端，防止和延缓水田中的水对钢棒进行腐蚀。
45.上述一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础施工方法，包括如下步骤：
46.(1)、预制基础各个装配构件；
47.(2)、基坑开挖，对基坑进行清理整平，铺设混凝土垫层；
48.(3)、在钢筋混凝土板1的预埋螺纹钢棒4和钢筋混凝土竖柱3的地脚螺栓9上安装内螺纹钢吊环7，起吊机的钢吊绳穿过内螺纹钢吊环7进行吊装；
49.(4)、将底层钢筋混凝土板10吊装到坑内指定位置，拆卸底层钢筋混凝土板10上的内螺纹钢吊环7，再依次吊装中层钢筋混凝土板11和钢筋混凝土竖柱3，使底层钢筋混凝土板10的预埋螺纹钢棒4穿过中层钢筋混凝土板11和钢筋混凝土竖柱3底部的预留孔5，拆卸预埋螺纹钢棒4和地脚螺栓9上的内螺纹钢吊环7，最后吊装钢筋混凝土壳2，使钢筋混凝土板1的预埋螺纹钢棒4穿过钢筋混凝土壳2的预留孔5，钢筋混凝土壳2包裹着钢筋混凝土板1和钢筋混凝土竖柱3底部；
50.(5)、在钢筋混凝土壳2的预留孔位置安装垫块12、螺母6和内螺纹钢吊环7紧固连接；
51.(6)、采用相同土壤进行基坑土回填，每填入300mm后夯实一次，夯至原土密度。
52.因此，本发明采用上述结构的一种水田用格构式角钢输电塔装配式基础及其施工方法，混凝土材质提高了基础的防腐蚀能力，钢筋混凝土壳提高了基础抗拔能力，防止了基础构件之间存在缝隙导致水渗入腐蚀，将基础模块化制作，起吊方便，拼装简单，大大缩短了施工周期，节约了施工成本。
53.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
54.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。