應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在多年凍土地區的斜柱擴展基礎，尤其涉及一種應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構。
【【背景技術】】
[0002]多年凍土地區輸電線路的基礎選型受到各種條件的嚴重制約，尤其是環境因素和地質條件的限制。斜柱擴展基礎是一種可以有效減小塔腿水平作用力的基礎型式，在普通土地區，對基礎作用力較大的桿塔，采用斜柱擴展基礎后混凝土和鋼筋材料量比直柱擴展基礎大約降低10%?20%。但在凍土地區，季節凍結層產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，尤其在凍脹等級較高的地區，斜柱柱身容易產生凍脹變形破壞。另外，在多年凍土區，斜柱擴展基礎施工和換填時，需要開挖至多年凍土上限以下，擾動多年凍土層的熱平衡狀態，可能會導致基礎融沉，影響塔基穩定和線路安全。
[0003]在多年凍土地區進行基礎設計、施工和運營，對塔基穩定性進行研究離不開多年凍土和工程之間的交互影響問題，因此需對地基土體有以下要求:1.減小基礎斜柱部分土體的凍脹性，盡可能規避凍脹對基礎整體和構件的作用;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土體上限，減小工程活動對多年凍土的侵擾，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的水平荷載，設計特殊的構件組合形式以應對這種不平衡。
[0004]總的來說，需要對擴展基礎進行優化設計，并配套相關易于實現的工程措施組合成復合結構，并對其組合結構進行進一步優化設計和分析，可對多年凍土區輸電線擴展基礎工程中凍脹、融沉等工程問題的防治提供技術支持。
【
【發明內容】
】
[0005]鑒于上述，本發明的目的在于提供一種高效、易行的應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，有效提高其地基承載力，減小上部桿塔傳至基礎的水平力，減弱凍脹土-基礎接觸面的接觸應力，減小基礎傾斜構件受凍拔的影響，實現對多年凍土上限的有效提升，同時，為預防與防治土體凍脹和融沉引起的工程問題提供技術支持。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0007]—種應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，包括依據桿塔及上部結構坡度傾斜角度設置的四個鋼筋混凝土斜柱，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，粗顆粒土上鋪設有片石層。
[0008]進一步，在粗顆粒土與片石層之間鋪設有復合土工膜。
[0009]進一步，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，作為斜柱擴展基礎擴大底板。
[0010]進一步，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滑材料。
[0011]進一步，所述片石層鋪設范圍大于粗顆粒土鋪設范圍。
[0012]進一步，所述復合土工膜鋪設范圍大于粗顆粒土和片石層鋪設范圍。
[0013]本發明可實現對多年凍土區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的水平作用力，增強塔基的穩定性和地基承載力，減少塔基上拔可能性和地表滲流對多年凍土層的侵擾。
[0014]本發明的優點是:
[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，可以減少在凍融過程中受環境溫度波動對基礎的直接凍拔力。
[0016]2.四個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象及其帶來的凍拔效應。
[0017]3.粗顆粒土上鋪設有片石層，通過在地表設置一層片石層，可提高多年凍土上限的埋深，保證地基土體凍結狀態，提高了基礎承載力。
[0018]4.采用復合斜柱擴展基礎系統，斜柱、底板可預制也可現澆，可在保證工程預設目標的前提下，節約工程造價，減小施工難度。
[0019]進一步，在片石層和粗顆粒土界面布設的復合土工膜，可有效減少地表徑流對多年凍土層的侵擾。
【【附圖說明】】
[0020]圖1為本發明的復合斜柱擴展基礎結構的橫截面結構示意圖；
[0021 ]圖2為本發明的復合斜柱擴展基礎結構的地表俯視示意圖；
[0022]圖中:1.桿塔及上部結構；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。
【【具體實施方式】】
[0023]下邊結合附圖和對本發明作進一步的詳細說明，但并不作為對本發明做任何限制的依據。
[0024]如圖1和圖2所示，本發明應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，包括依據桿塔及上部結構1坡度傾斜角度設置的四個鋼筋混凝土斜柱4，桿塔中心投影10四個鋼筋混凝土斜柱4的對角線交點位置，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上鋪設有片石層2。
[0025]一個依據桿塔塔腿坡度可調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基礎的水平作用，在斜柱柱身包裹一個玻璃鋼套筒，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的基礎位移。并且本結構部分構件可提前預制，施工時在現場裝配即可，適用于開挖擴展基礎的施工。
[0026]進一步，在粗顆粒土3與片石層2之間鋪設有復合土工膜7，復合土工膜7鋪設范圍大于粗顆粒土3和片石層2鋪設范圍。為確保地表徑流不會對多年凍土的襲擾，在片石層底部與粗顆粒土填充的邊界層上，鋪設一層復合土工膜以防止地表徑流侵入至地基中。
[0027]進一步，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，作為斜柱擴展基礎擴大底板，并將基礎的擴大底板設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滑材料。
[0029]進一步，所述片石層2鋪設范圍大于粗顆粒土3鋪設范圍。可實現對多年凍土區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，增強桿塔基礎的穩定性和地基承載力，減少基礎上拔可能性和工程凍害。
[0030]本發明的原理是，在多年凍土地區，采用直柱擴展基礎承受的上部桿塔傳遞的水平作用力較大時，混凝土和鋼筋的設計材料量較大，而采用常規的斜柱擴展基礎，季節凍結層會對斜柱構件產生額外的凍脹作用。因此依據多年凍土地基的特點，設計適用的斜柱擴展基礎，降低季節凍土層凍拔作用同時減小地表徑流對多年凍土的影響。根據桿塔主材的坡度、基礎作用力和地質條件，設置不同傾斜角度和深度的斜柱擴展基礎，并將基礎的擴大底板設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。在季節凍結層的深度范圍內，在斜柱柱身設置一個玻璃鋼套筒，以期通過玻璃鋼界面同土層接觸摩擦較小的機理，減弱由于土層凍脹而對基礎產生的凍拔影響。在斜柱基礎對角方向內，在一定的水平角度內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斜柱的凍脹影響。同時在地表上方鋪設一定厚度的片石層，以便利用片石層的主動降溫機理來保證其下伏多年凍土的穩定性，進一步提尚地基承載力和穩定性。
[0031]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，其特征在于:包括依據桿塔及上部結構(1)坡度傾斜角度設置的四個鋼筋混凝土斜柱(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)上鋪設有片石層(2)。2.根據權利要求1所述的應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，其特征在于:在粗顆粒土 (3)與片石層(2)之間鋪設有復合土工膜(7)。3.根據權利要求1所述的應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，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，作為斜柱擴展基礎擴大底板。4.根據權利要求1所述的應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，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滑材料。5.根據權利要求1-4任一項所述的應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，其特征在于:所述片石層(2)鋪設范圍大于粗顆粒土 (3)鋪設范圍。6.根據權利要求1-4任一項所述的應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，其特征在于:所述復合土工膜(7)鋪設范圍大于粗顆粒土 (3)和片石層(2)鋪設范圍。
【專利摘要】本發明公開了一種應用于多年凍土地區輸電線路的復合斜柱擴展基礎結構，包括依據桿塔及上部結構坡度傾斜角度設置的四個鋼筋混凝土斜柱，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，粗顆粒土上鋪設有片石層；本發明提高多年凍土的人為上限，減小上部桿塔傳至基礎的水平作用力，增強塔基的穩定性和地基承載力，減少塔基上拔可能性和工程凍害。
【IPC分類】E02D27/42, E02D27/35
【公開號】CN105442626
【申請號】CN201510980351
【發明人】王學明, 袁俊, 王虎長, 管順清, 胡建民, 吳彤
【申請人】中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月23日