CN111593757A - 适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路杆塔在喀斯特地形下的基础方案，特别是一种适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础及其施工方法，中心为桩基础，周围为布设在桩基础四周边的锚杆基础和位于桩基础中部位置并含围桩基础的板式钢筋笼，在截面上形成一种“回”字型构造，其中板式钢筋笼为桩基础与锚杆的连接体，同时作为承台，通过混凝土浇筑将桩基础与板式锚杆基础连接形成统一的整体，为桩基础提供承载力。本发明针对性应用于输电线路岩溶地区在桩基开挖过程中遇到基底大型溶洞时，有机结合桩基础和板式锚杆复合基础，提升综合上拔/下压承载力，有效解决岩溶地质对输电线路建设的不良影响，确保基础受力满足承载力要求、无需避开溶洞、确保施工工期、减少施工投资。

Description

适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路杆塔在喀斯特地形下的基础方案，特别是一种适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础及其施工方法。

背景技术

喀斯特地貌是一种带有溶洞地质的区域，这些溶洞位于岩石层下方，高低无法预测。喀斯特地区的线路建设在前期的勘察过程中，钻探勘察往往仅能勘察局部一个点的地层分布情况，不能涵盖整个塔位的一个地质变化，而物探方式进行岩溶勘察也有许多局限，不能准确的判断该地区岩溶发育情况。

挖孔桩基础是输电线路山地地区常见的一种基础型式，其埋深一般会在6-15m，但是若挖孔桩底部遇到溶洞，其桩端受力性能折减，往往不能满足承载力的要求，因此在碰到溶洞时，一般采取两种方案：一是采用毛石灌浆方式填充溶洞，但由于溶洞方量无法估计，因此投资大，费力费时，难以广泛应用；二是采用避开溶洞的方式，这就需要变换设计方案，增加大量投资，延长施工工期。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种确保基础受力、满足承载力要求、无需避开溶洞、确保施工工期、减少施工投资的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础及其施工方法。

本发明所述适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础是通过以下途径来实现的：

适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，包括有桩基础，该桩基础包括有桩体以及位于桩体内的钢筋架构，桩体由地面向下经由土体、岩体并贯通到溶洞处，其结构要点在于，还包括板式锚杆基础，其位于土体与岩体的交接处，包括有若干根锚杆和板式钢筋笼，所述锚杆分布在桩体周围并呈正方形布列，该正方形的中心点与桩体的中心点重合，锚杆垂直地面经由土体贯插到岩体；板式钢筋笼呈矩形体栅格构造，其上端面位于土体中、锚杆上方，下端面则位于岩体中、锚杆中部位置；锚杆上端部及桩基础钢筋架构的中部均布设在板式钢筋笼范围内，锚杆箍筋绑扎各锚杆以形成锚杆基础，所述桩基础的钢筋架构、板式钢筋笼和锚杆基础通过混凝土浇筑成整体。

由此，在回型桩锚复合基础中，中心为桩基础，周围为布设在桩基础四周边的板式锚杆基础，在截面上形成一种“回”字型构造，桩基础与锚杆均嵌置在板式钢筋笼中，并通过混凝土浇筑成整体，板式钢筋笼同时作为承台，由板式钢筋笼和锚杆基础在上土下岩的地形中为桩基础提供另外的承载力，从而大大提高杆塔基础的综合承载力，使其完全满足杆塔的承载力设计要求，相比原有的灌浆封堵或者路径移位可大大节约工程投资，无需避开溶洞，确保线路工程施工工期。

本发明还可以进一步具体为：

板式钢筋笼包括合围成矩形体的六面栅格状钢筋，相邻两面栅格状钢筋通过钢筋绑扎连接。

上述板式钢筋笼还包括腰筋，矩形体四周侧的四面栅格状钢筋通过腰筋绑扎加固。

或者是：

板式钢筋笼包括横向平行布置的多根内部主筋、纵向平行布置的多根外部主筋以及腰筋，内部主筋和外部主筋均为矩形钢筋环，且外部钢筋垂直于内部钢筋分布并环套在内部钢筋的外周面上形成矩形体构造；内部主筋和外部主筋交叉接触点或者通过焊接连接，或者通过钢筋绑扎连接，内部主筋和外部主筋组成的矩形体构造的四周面为栏栅构造，栏栅构造的四周面通过腰筋绑扎连接。

所述板式钢筋笼的上下端面均为主要受力面的矩形框架，由于该上下端面之间的间距较大，设置的腰筋绑扎四周面，可以加固矩形体四周面的强度，保障板式钢筋笼的强度和稳定性。

在板式钢筋笼中还设置有多个架立筋，所述架立筋垂直于矩形体板式钢筋笼的上端面和下端面并与该二者固定连接，该架立筋分布于桩基础周围。

架立筋的作用在于保证板式钢筋笼上端栅格钢筋面在混凝土浇筑前不发生移位和变形，起到架立钢筋的作用。

所述桩体内的钢筋架构包括钢主筋、内箍筋和外箍筋，钢主筋垂直地面方向呈圆形布列分布于桩体内，内箍筋及外箍筋分别在圆形布列的内侧和外侧连接所有钢主筋。

上述适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础的施工方法，其要点在于，提供如上所述的回型桩锚复合基础的构件，并包括如下步骤：

1）挖孔桩基础的施工：首先在原始地面除去10cm虚土，然后进行开挖，开挖100cm后进行护壁浇筑，采用逆作法边挖边制作护壁，直至到达溶洞的顶面，其中第一节护壁外露出地面20cm，在坑侧壁开挖出一个支撑位置敷设能够盖覆溶洞洞口的钢板；

2）板式基坑的开挖：采用放坡法，开挖顺序为先开挖挖孔桩周边的土体，并且在开挖的同时清理该段护壁，放坡按照1:1的坡度进行开挖，开挖至土体和岩体交接处，然后进行嵌岩段的开挖，嵌岩段按照垂直地面90度向下开挖至设定深度；

3）桩基础周边的锚杆施工：根据确定的锚杆安装位置，采用锚杆钻机钻出设定深度的锚孔，并下放锚杆，然后灌注细石混凝土，锚杆外露长度应与板式钢筋笼适配；

4）板式钢筋笼的安装：依次下放板式钢筋笼的各内部钢筋和外部钢筋，将锚杆上端部有序布置在板式钢筋笼的栅格中，并通过锚杆箍筋绑扎各锚杆；

5）桩内钢筋架构和板式钢筋笼的绑扎：先逐根下放安装桩主筋，下放时穿过板式钢筋笼，当桩主筋与板式钢筋笼位置出现冲突，则调整板式钢筋笼内部钢筋和外部钢筋的间距，使桩主筋与板式钢筋笼不碰触，确定好桩主筋与内部钢筋、外部钢筋的相对位置后，安装板式钢筋笼内的架立筋，固定连接内部钢筋和外部钢筋的交叉点，并沿着板式钢筋笼四周面绑扎腰筋；最后从桩底部逐步往上绑扎内箍筋和外箍筋，直至完成桩内钢筋架构的绑扎；

6）架立模板、浇筑桩板混凝土：模板包括板式钢筋笼处的中部板式模板和上部桩基础模板，下部桩基础以土代模，中部板式模板为方形模板，上部桩基础模板为圆形模板；桩板混凝土的浇筑顺序为下部桩基础浇筑、中部板式浇筑以及上部桩基础浇筑三个环节；

7）待混凝土凝固后，拆除模板，基坑回填。

综上所述，本发明提供了一种适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础及其施工方法，针对性应用于输电线路岩溶地区在桩基开挖过程中遇到基底大型溶洞时，将桩基础和板式锚杆复合基础有机结合在一起，综合整体的上拔/下压承载力，从而解决岩溶地质对输电线路建设的不良影响，确保基础受力满足承载力要求、无需避开溶洞、确保施工工期、减少施工投资。

附图说明

图1为本发明所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础的立向剖面结构示意图；

图2为所述回型桩锚复合基础在横截面上的结构示意图；

图3为所述回型桩锚复合基础施工过程中锚杆安装后的结构示意图；

图4为所述回型桩锚复合基础施工过程中板式钢筋笼安装时的结构示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1、2，适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，包括有桩基础，该桩基础包括有桩体1以及位于桩体内的钢筋架构2，桩体由地面向下经由土体、岩体并贯通到溶洞处，还包括板式锚杆基础，其位于土体与岩体的交接处，包括有若干根锚杆3和板式钢筋笼，所述锚杆3分布在桩体1周围并呈正方形布列，该正方形的中心点与桩体1的中心点重合，锚杆3垂直地面经由土体贯插到岩体，上部外露在岩体上方，并通过锚杆箍筋8连接呈整体的锚杆基础；板式钢筋笼呈矩形体栅格构造，包括横向平行布置的多根内部主筋4、纵向平行布置的多根外部主筋5、腰筋7和架立筋10，内部主筋4和外部主筋5均为一体成型的矩形钢筋环，且该多根外部钢筋5垂直于平行布置的多根内部钢筋4分布并环套在该多根内部钢筋4的外周面上形成矩形体构造；内部主筋4和外部主筋5交叉接触点或者通过焊接连接，或者通过钢筋绑扎连接，内部主筋4和外部主筋5组成的矩形体构造的四周面为栏栅构造，栏栅构造的四周面通过腰筋7绑扎连接在一起。多个架立筋10分布在矩形体内腔中，垂直于矩形体板式钢筋笼的上端面和下端面并与该二者固定连接。

由此矩形构造的板式钢筋笼的上端面和下端面均为栅格状结构，四周侧面通过腰筋7的绑扎也呈栅格状结构，其中栅格状的上端面位于土体中、锚杆3上方；栅格状的下端面则位于岩体中、锚杆3的中部位置，且需要避免与岩体部分的锚杆3相碰；锚杆3的上部及桩基础中部布设在板式钢筋笼中，所述桩体内的钢筋架构2包括钢主筋、内箍筋和外箍筋，钢主筋垂直地面方向呈圆形布列分布于桩体1内，内箍筋及外箍筋分别在圆形布列的内侧和外侧连接所有钢主筋，所述桩基础的钢筋架构、板式钢筋笼和锚杆基础通过混凝土浇筑成整体。

上述适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础的施工方法，提供如上所述的回型桩锚复合基础的构件，并包括如下步骤：

1）人工挖孔桩基础的施工：首先在原始地面除去10cm虚土，然后进行开挖，开挖100cm后进行护壁浇筑，采用逆作法边挖边制作护壁，直至到达溶洞的顶面；护壁第一节高度一般为50cm，而后每节高度为1m，外露出地面的20cm，这样一方面可用于阻止地面上的降水流入坑中，另一方面也可用于后期钢筋笼的悬吊施工；开挖遇到溶洞后停止开挖，并且在坑侧壁开挖出一个支撑位置敷设钢板9，保证注浆过程中不漏浆；

2）板式基坑的开挖：采用放坡法，开挖顺序为先开挖挖孔桩周边的土体，并且在开挖的同时清理该段护壁，放坡按照1:1的坡度进行开挖，开挖至土体和岩体交接处，然后进行嵌岩段的开挖，嵌岩段按照垂直地面90度向下开挖至设定深度；

3）桩基础周边的锚杆施工：根据确定的锚杆3安装位置，采用锚杆钻机钻出设定深度的锚孔，并下放锚杆，然后灌注C30细石混凝土，锚杆外露长度应与板式钢筋笼适配，如附图3所示；

4）板式钢筋笼的安装：如图4所示依次下放板式钢筋笼的各内部钢筋和外部钢筋，将锚杆上端部有序布置在板式钢筋笼的栅格中，并通过锚杆箍筋8绑扎各锚杆；

5）桩内钢筋架构和板式钢筋笼的绑扎：先逐根下放安装桩主筋，下放时穿过板式钢筋笼，当桩主筋与板式钢筋笼位置出现冲突，则调整板式钢筋笼内部钢筋和外部钢筋的间距，使桩主筋与板式钢筋笼不碰触，确定好桩主筋与内部钢筋、外部钢筋的相对位置后，安装板式钢筋笼内的架立筋10，固定连接内部钢筋和外部钢筋的交叉点，并沿着板式钢筋笼四周面绑扎腰筋；最后从桩底部逐步往上绑扎内箍筋和外箍筋，直至完成桩内钢筋架构的绑扎；

6）架立模板、浇筑桩板混凝土：模板包括板式钢筋笼处的中部板式模板和上部桩基模板，下部桩基以土代模，中部板式模板为方形模板，上部桩基模板为圆形模板；桩板混凝土的浇筑顺序为下部桩基础浇筑、中部板式浇筑以及上部桩基础浇筑三个环节，将所述桩基础的钢筋架构、板式钢筋笼和锚杆基础通过混凝土浇筑成整体；

7）待混凝土凝固后，拆除模板，基坑回填。

本发明所述线路杆塔回型桩锚复合基础上拔承载力包括桩基上拔承载力，锚杆基础部分上拔承载力两个部分组成，可以按照桩基和锚杆基础按照一定的分配系数进行计算。上部桩基和锚杆复合过程中需要考虑两者上拔力之间的折减作用，按照保守估计桩效应相互影响3d的作用范围，存在上拔土体侧阻力影响的锚桩。桩锚复合基础承载力发挥系数分为浅层（桩基锚杆复合部分）以及深层（桩基部分。由于锚桩与桩基两者的变形协调较好，承载力发挥系数可以取值0.9-1.0，存在上拔岩体叠加部分需要取值为小值。深层为桩基，其承载力无需折减，承载力发挥系数取值范围为0.9-1.0，可以取大值。

在实际应用中，所述线路杆塔回型桩锚复合基础的构造要求还包括：

1) 锚桩布置需要尽量布置在3倍桩径外，保证锚桩与浅层桩估计不存在承载力的折减，若因现场条件制约无法满足要求，那么需要对锚桩承载力进行折减。

2) 锚杆直径不得小于16mm，且锚入承台的部分必须有可靠的锚固措施；

3）锚杆宜采用表面有肋的钢筋或在地脚螺栓上车丝，以加强锚筋和混凝土界面的承载力；

4）锚孔直径D：在硬质岩石中一般取D=(2.5～3.0)d,且不得小于2d（d为钢筋或地脚螺栓直径）；在软质岩石中应符合D=(2.0～3.0)d,尚应符合D≥d+50mm的要求；

5）最小锚孔间距不应小于160mm；

6）锚杆部分基础填充用的细石混凝土强度等级不宜低于C30级，水泥砂浆强度标号不应低于M30，锚孔灌浆前应将孔壁清理干净，易风化的岩石，开孔至浇灌的间隙时间应尽量缩短；

7）承台嵌入岩层中的埋深不宜小于0.5m。桩的混凝土强度等级不应低于C25。

8）挖孔桩其它构造要求均严格按照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94）的要求执行。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (7)

1.适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，包括有桩基础，该桩基础包括有桩体以及位于桩体内的钢筋架构，桩体由地面向下经由土体、岩体并贯通到溶洞处，其特征在于，还包括板式锚杆基础，其位于土体与岩体的交接处，包括有若干根锚杆和板式钢筋笼，所述锚杆分布在桩体周围并呈正方形布列，该正方形的中心点与桩体的中心点重合，锚杆垂直地面经由土体贯插到岩体；板式钢筋笼呈矩形体栅格构造，其上端面位于土体中、锚杆上方，下端面则位于岩体中、锚杆中部位置；锚杆上端部及桩基础钢筋架构的中部均布设在板式钢筋笼范围内，锚杆箍筋绑扎各锚杆以形成锚杆基础，所述桩基础的钢筋架构、板式钢筋笼和锚杆基础通过混凝土浇筑成整体。

2.根据权利要求1所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，其特征在于，所述板式钢筋笼包括合围成矩形体的六面栅格状钢筋，相邻两面栅格状钢筋通过钢筋绑扎连接。

3.根据权利要求2所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，其特征在于，板式钢筋笼还包括腰筋，矩形体四周侧的四面栅格状钢筋通过腰筋绑扎加固。

4.根据权利要求1所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，其特征在于，板式钢筋笼包括横向平行布置的多根内部主筋、纵向平行布置的多根外部主筋以及腰筋，内部主筋和外部主筋均为矩形钢筋环，且外部钢筋垂直于内部钢筋分布并环套在内部钢筋的外周面上形成矩形体构造；内部主筋和外部主筋交叉接触点或者通过焊接连接，或者通过钢筋绑扎连接，内部主筋和外部主筋组成的矩形体构造的四周面为栏栅构造，栏栅构造的四周面通过腰筋绑扎连接。

5.根据权利要求1所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，其特征在于，所述桩体内的钢筋架构包括钢主筋、内箍筋和外箍筋，钢主筋垂直地面方向呈圆形布列分布于桩体内，内箍筋及外箍筋分别在圆形布列的内侧和外侧连接所有钢主筋。

6.根据权利要求1所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，其特征在于，在板式钢筋笼中设置有多个架立筋，该架立筋分布于桩基础周围，垂直于矩形体板式钢筋笼的上端面和下端面并与该二者固定连接。

7.适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础的施工方法，其特征在于，提供如权利要求1所述的适于喀斯特地区的线路杆塔回型桩锚复合基础，并包括如下步骤：

1）挖孔桩基础的施工：首先在原始地面除去10cm虚土，然后进行开挖，开挖100cm后进行护壁浇筑，采用逆作法边挖边制作护壁，直至到达溶洞的顶面，其中第一节护壁外露出地面20cm，在坑侧壁开挖出一个支撑位置敷设能够盖覆溶洞洞口的钢板；

2）板式基坑的开挖：采用放坡法，开挖顺序为先开挖挖孔桩周边的土体，并且在开挖的同时清理该段护壁，放坡按照1:1的坡度进行开挖，开挖至土体和岩体交接处，然后进行嵌岩段的开挖，嵌岩段按照垂直地面90度向下开挖至设定深度；

3）桩基础周边的锚杆施工：根据确定的锚杆安装位置，采用锚杆钻机钻出设定深度的锚孔，并下放锚杆，然后灌注细石混凝土，锚杆外露长度应与板式钢筋笼适配；

4）板式钢筋笼的安装：依次下放板式钢筋笼的各内部钢筋和外部钢筋，将锚杆上端部有序布置在板式钢筋笼的栅格中，并通过锚杆箍筋绑扎各锚杆；

5）桩内钢筋架构和板式钢筋笼的绑扎：先逐根下放安装桩主筋，下放时穿过板式钢筋笼，当桩主筋与板式钢筋笼位置出现冲突，则调整板式钢筋笼内部钢筋和外部钢筋的间距，使桩主筋与板式钢筋笼不碰触，确定好桩主筋与内部钢筋、外部钢筋的相对位置后，安装板式钢筋笼内的架立筋，固定连接内部钢筋和外部钢筋的交叉点，并沿着板式钢筋笼四周面绑扎腰筋；最后从桩底部逐步往上绑扎内箍筋和外箍筋，直至完成桩内钢筋架构的绑扎；

6）架立模板、浇筑桩板混凝土：模板包括板式钢筋笼处的中部板式模板和上部桩基模板，下部桩基以土代模，中部板式模板为方形模板，上部桩基模板为圆形模板；桩板混凝土的浇筑顺序为下部桩基础浇筑、中部板式浇筑以及上部桩基础浇筑三个环节；

7）待混凝土凝固后，拆除模板，基坑回填。

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