應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在多年凍土地區(qū)的斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)，尤其涉及一種應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]多年凍土地區(qū)輸電線路的基礎(chǔ)選型受到各種條件的嚴(yán)重制約，尤其是環(huán)境因素和地質(zhì)條件的限制。斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)是一種可以有效減小塔腿水平作用力的基礎(chǔ)型式，在普通土地區(qū)，對(duì)基礎(chǔ)作用力較大的桿塔，采用斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)后混凝土和鋼筋材料量比直柱擴(kuò)展基礎(chǔ)大約降低10%?20%。但在凍土地區(qū)，季節(jié)凍結(jié)層產(chǎn)生的凍脹力使斜柱柱身比直柱柱身承受了額外的凍拔和彎矩，尤其在凍脹等級(jí)較高的地區(qū)，斜柱柱身容易產(chǎn)生凍脹變形破壞。另外，在多年凍土區(qū)，斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)施工和換填時(shí)，需要開(kāi)挖至多年凍土上限以下，擾動(dòng)多年凍土層的熱平衡狀態(tài)，可能會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)融沉，影響塔基穩(wěn)定和線路安全。
[0003]在多年凍土地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)，對(duì)塔基穩(wěn)定性進(jìn)行研究離不開(kāi)多年凍土和工程之間的交互影響問(wèn)題，因此需對(duì)地基土體有以下要求:1.減小基礎(chǔ)斜柱部分土體的凍脹性，盡可能規(guī)避凍脹對(duì)基礎(chǔ)整體和構(gòu)件的作用;2.可利用工程措施防止凍土退化，有效的提高周圍地基多年凍結(jié)土體上限，減小工程活動(dòng)對(duì)多年凍土的侵?jǐn)_，盡可能的利用凍土較高的承載力；3.盡量減小桿塔傳給基礎(chǔ)的水平荷載，設(shè)計(jì)特殊的構(gòu)件組合形式以應(yīng)對(duì)這種不平衡。
[0004]總的來(lái)說(shuō)，需要對(duì)擴(kuò)展基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并配套相關(guān)易于實(shí)現(xiàn)的工程措施組合成復(fù)合結(jié)構(gòu)，并對(duì)其組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析，可對(duì)多年凍土區(qū)輸電線擴(kuò)展基礎(chǔ)工程中凍脹、融沉等工程問(wèn)題的防治提供技術(shù)支持。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種高效、易行的應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，有效提高其地基承載力，減小上部桿塔傳至基礎(chǔ)的水平力，減弱凍脹土-基礎(chǔ)接觸面的接觸應(yīng)力，減小基礎(chǔ)傾斜構(gòu)件受凍拔的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)多年凍土上限的有效提升，同時(shí)，為預(yù)防與防治土體凍脹和融沉引起的工程問(wèn)題提供技術(shù)支持。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括依據(jù)桿塔及上部結(jié)構(gòu)坡度傾斜角度設(shè)置的四個(gè)鋼筋混凝土斜柱，鋼筋混凝土斜柱伸入到多年凍土上限以下，鋼筋混凝土斜柱底部鋪設(shè)有水平向鋼筋混凝土底板，鋼筋混凝土斜柱柱身上包裹有玻璃鋼套筒，在四個(gè)鋼筋混凝土斜柱中間填充有粗顆粒土，粗顆粒土填充深度為自多年凍土上限至天然地表，粗顆粒土上鋪設(shè)有片石層。
[0008]進(jìn)一步，在粗顆粒土與片石層之間鋪設(shè)有復(fù)合土工膜。
[0009]進(jìn)一步，所述水平向鋼筋混凝土底板尺寸大于鋼筋混凝土斜柱水平截面尺寸，作為斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)大底板。
[0010]進(jìn)一步，玻璃鋼套筒尺寸略大于鋼筋混凝土斜柱柱身，玻璃鋼套筒同鋼筋混凝土斜柱之間的縫隙填充有潤(rùn)滑材料。
[0011]進(jìn)一步，所述片石層鋪設(shè)范圍大于粗顆粒土鋪設(shè)范圍。
[0012]進(jìn)一步，所述復(fù)合土工膜鋪設(shè)范圍大于粗顆粒土和片石層鋪設(shè)范圍。
[0013]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)多年凍土區(qū)輸電線塔基的有效降溫，提高多年凍土的人為上限，減小上部桿塔傳至基礎(chǔ)的水平作用力，增強(qiáng)塔基的穩(wěn)定性和地基承載力，減少塔基上拔可能性和地表滲流對(duì)多年凍土層的侵?jǐn)_。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0015]1.鋼筋混凝土斜柱柱身上包裹有玻璃鋼套筒，玻璃鋼套筒同土體的接觸面較為光滑的特點(diǎn)，可以減少在凍融過(guò)程中受環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的直接凍拔力。
[0016]2.四個(gè)鋼筋混凝土斜柱中間填充有粗顆粒土，利用粗顆粒填料可有效減小土體的凍脹現(xiàn)象及其帶來(lái)的凍拔效應(yīng)。
[0017]3.粗顆粒土上鋪設(shè)有片石層，通過(guò)在地表設(shè)置一層片石層，可提高多年凍土上限的埋深，保證地基土體凍結(jié)狀態(tài)，提高了基礎(chǔ)承載力。
[0018]4.采用復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)系統(tǒng)，斜柱、底板可預(yù)制也可現(xiàn)澆，可在保證工程預(yù)設(shè)目標(biāo)的前提下，節(jié)約工程造價(jià)，減小施工難度。
[0019]進(jìn)一步，在片石層和粗顆粒土界面布設(shè)的復(fù)合土工膜，可有效減少地表徑流對(duì)多年凍土層的侵?jǐn)_。
【【附圖說(shuō)明】】
[0020]圖1為本發(fā)明的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地表俯視示意圖；
[0022]圖中:1.桿塔及上部結(jié)構(gòu)；2.片石層;3.粗顆粒土;4.鋼筋混凝土斜柱;5.玻璃鋼套筒;6.水平向鋼筋混凝土底板;7.復(fù)合土工膜;8.天然地表;9.多年凍土上限；10.桿塔中心投影。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]下邊結(jié)合附圖和對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明做任何限制的依據(jù)。
[0024]如圖1和圖2所示，本發(fā)明應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括依據(jù)桿塔及上部結(jié)構(gòu)1坡度傾斜角度設(shè)置的四個(gè)鋼筋混凝土斜柱4，桿塔中心投影10四個(gè)鋼筋混凝土斜柱4的對(duì)角線交點(diǎn)位置，位于鋼筋混凝土斜柱4伸入到多年凍土上限9以下，鋼筋混凝土斜柱4底部鋪設(shè)有水平向鋼筋混凝土底板6，鋼筋混凝土斜柱4柱身上包裹有玻璃鋼套筒5，在四個(gè)鋼筋混凝土斜柱4中間填充有粗顆粒土 3，粗顆粒土 3填充深度為自多年凍土上限至天然地表8，粗顆粒土 3上鋪設(shè)有片石層2。
[0025]一個(gè)依據(jù)桿塔塔腿坡度可調(diào)傾斜角度的鋼筋混凝土斜柱和水平向鋼筋混凝土底板，目的在于減小上部桿塔對(duì)基礎(chǔ)的水平作用，在斜柱柱身包裹一個(gè)玻璃鋼套筒，目的在于減弱斜柱同周圍土體的摩擦，減弱由于凍拔和融沉引發(fā)的基礎(chǔ)位移。并且本結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件可提前預(yù)制，施工時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)裝配即可，適用于開(kāi)挖擴(kuò)展基礎(chǔ)的施工。
[0026]進(jìn)一步，在粗顆粒土3與片石層2之間鋪設(shè)有復(fù)合土工膜7，復(fù)合土工膜7鋪設(shè)范圍大于粗顆粒土3和片石層2鋪設(shè)范圍。為確保地表徑流不會(huì)對(duì)多年凍土的襲擾，在片石層底部與粗顆粒土填充的邊界層上，鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜以防止地表徑流侵入至地基中。
[0027]進(jìn)一步，所述水平向鋼筋混凝土底板6尺寸大于鋼筋混凝土斜柱4水平截面尺寸，作為斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)大底板，并將基礎(chǔ)的擴(kuò)大底板設(shè)置入多年凍土上限以下，以利用多年凍土地層較高的地基承載力。
[0028]進(jìn)一步，玻璃鋼套筒5尺寸略大于鋼筋混凝土斜柱4柱身，玻璃鋼套筒5同鋼筋混凝土斜柱4之間的縫隙填充有潤(rùn)滑材料。
[0029]進(jìn)一步，所述片石層2鋪設(shè)范圍大于粗顆粒土3鋪設(shè)范圍。可實(shí)現(xiàn)對(duì)多年凍土區(qū)輸電線塔基土體的有效降溫，片石層可加速大氣同多年凍土的熱交換，提高多年凍土的人為上限，增強(qiáng)桿塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和地基承載力，減少基礎(chǔ)上拔可能性和工程凍害。
[0030]本發(fā)明的原理是，在多年凍土地區(qū)，采用直柱擴(kuò)展基礎(chǔ)承受的上部桿塔傳遞的水平作用力較大時(shí)，混凝土和鋼筋的設(shè)計(jì)材料量較大，而采用常規(guī)的斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)，季節(jié)凍結(jié)層會(huì)對(duì)斜柱構(gòu)件產(chǎn)生額外的凍脹作用。因此依據(jù)多年凍土地基的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)適用的斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)，降低季節(jié)凍土層凍拔作用同時(shí)減小地表徑流對(duì)多年凍土的影響。根據(jù)桿塔主材的坡度、基礎(chǔ)作用力和地質(zhì)條件，設(shè)置不同傾斜角度和深度的斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)，并將基礎(chǔ)的擴(kuò)大底板設(shè)置入多年凍土上限以下，以利用多年凍土地層較高的地基承載力。在季節(jié)凍結(jié)層的深度范圍內(nèi)，在斜柱柱身設(shè)置一個(gè)玻璃鋼套筒，以期通過(guò)玻璃鋼界面同土層接觸摩擦較小的機(jī)理，減弱由于土層凍脹而對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的凍拔影響。在斜柱基礎(chǔ)對(duì)角方向內(nèi)，在一定的水平角度內(nèi)換填凍脹率較小的粗顆粒土填料，以期減少柱身周圍土體對(duì)斜柱的凍脹影響。同時(shí)在地表上方鋪設(shè)一定厚度的片石層，以便利用片石層的主動(dòng)降溫機(jī)理來(lái)保證其下伏多年凍土的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提尚地基承載力和穩(wěn)定性。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括依據(jù)桿塔及上部結(jié)構(gòu)(1)坡度傾斜角度設(shè)置的四個(gè)鋼筋混凝土斜柱(4)，鋼筋混凝土斜柱(4)伸入到多年凍土上限(9)以下，鋼筋混凝土斜柱(4)底部鋪設(shè)有水平向鋼筋混凝土底板(6)，鋼筋混凝土斜柱(4)柱身上包裹有玻璃鋼套筒(5)，在四個(gè)鋼筋混凝土斜柱(4)中間填充有粗顆粒土 (3)，粗顆粒土 (3)填充深度為自多年凍土上限至天然地表(8)，粗顆粒土 (3)上鋪設(shè)有片石層(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:在粗顆粒土 (3)與片石層(2)之間鋪設(shè)有復(fù)合土工膜(7)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述水平向鋼筋混凝土底板(6)尺寸大于鋼筋混凝土斜柱(4)水平截面尺寸，作為斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)大底板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:玻璃鋼套筒(5)尺寸略大于鋼筋混凝土斜柱(4)柱身，玻璃鋼套筒(5)同鋼筋混凝土斜柱(4)之間的縫隙填充有潤(rùn)滑材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述片石層(2)鋪設(shè)范圍大于粗顆粒土 (3)鋪設(shè)范圍。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述復(fù)合土工膜(7)鋪設(shè)范圍大于粗顆粒土 (3)和片石層(2)鋪設(shè)范圍。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于多年凍土地區(qū)輸電線路的復(fù)合斜柱擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括依據(jù)桿塔及上部結(jié)構(gòu)坡度傾斜角度設(shè)置的四個(gè)鋼筋混凝土斜柱，鋼筋混凝土斜柱伸入到多年凍土上限以下，鋼筋混凝土斜柱底部鋪設(shè)有水平向鋼筋混凝土底板，鋼筋混凝土斜柱柱身上包裹有玻璃鋼套筒，在四個(gè)鋼筋混凝土斜柱中間填充有粗顆粒土，粗顆粒土填充深度為自多年凍土上限至天然地表，粗顆粒土上鋪設(shè)有片石層；本發(fā)明提高多年凍土的人為上限，減小上部桿塔傳至基礎(chǔ)的水平作用力，增強(qiáng)塔基的穩(wěn)定性和地基承載力，減少塔基上拔可能性和工程凍害。
【IPC分類】E02D27/42, E02D27/35
【公開(kāi)號(hào)】CN105442626
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510980351
【發(fā)明人】王學(xué)明, 袁俊, 王虎長(zhǎng), 管順清, 胡建民, 吳彤
【申請(qǐng)人】中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日