一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础的制作方法

1.本实用新型属于输电线路装配式基础领域，具体涉及一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础。


背景技术：

2.目前通用设计和常用的大开挖金属板柱装配式基础，适用于地形平缓的塔位，这种基础型式主要利用开挖扰动再回填的土体承受上拔荷载，不能充分利用原状土体强度，另外由于其较为复杂的构造，使得回填土不能进行充分夯实，从而导致基础抗拔承载力低下问题，实际应用时，在底板上方又增加了混凝土浇筑包封底板，增加了混凝土作业工序、施工难度和施工周期。另外，现有基础布置和传力形式较为复杂，当基础作用力较大时，随着基础埋深的加大而增加构件数量和重量，给运输及现场作业带来困难。对于开挖板柱式基础尚无能够大面积发挥原状土进行上拔承载的基础型式，另外传统板柱式基础采用大开挖作业模式，通常在复杂山地地形使用时会造成大面积生态破坏，尤其是大作用力的基础，不宜采用此类基础型式。能够充分发挥原状土强度抗拔承载，可以进行小规模山地开挖作业的板柱基础目前还处于技术空白。总体来说，现有的装配式开挖板柱基础还存在诸多问题，特别是面对大作用力、复杂地形、快速便捷施工要求，实际使用与轻型、快速、便捷、适应多种地形的目标尚存在一定差距。因此，研究开发一种抗拔承载能力强、适用性广且便于施工的装配式基础对于输电线路抢修基础的发展具有重要意义。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中常用的大开挖金属板柱装配式基础不能充分利用原状土强度、回填土不能充分夯实、土方开挖面积较大、不能应用于山地地形的问题，目的在于提出一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础，本实用新型基础全部使用拼接式钢构件组成，单重轻、便于运输和现场安装，可以实现快速、便捷、经济的施工目的。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础，包括：基础底板与基础支架；
6.所述基础底板包括底部型钢、根键连接型钢、中部型钢及根键；若干底部型钢间隔排布，若干中部型钢间隔排布与干底部型钢顶部交错固定连接；若干根键连接型钢上下交错布置并固定形成两层，每层上的多个根键连接型钢间隔设置，下层的根键连接型钢与中部型钢顶部并交错固定连接，上层的根键连接型钢与基础支架底部固定连接；
7.每层上的根键连接型钢端部均固定连接根键，根键伸入基坑周围原状土体中。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述交错布置为垂直布置。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述根键端部设置在根键连接型钢的端部外部。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述底部型钢、根键连接型钢及中部型钢的长度与基坑对应安装方向的长度相等。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述基坑为方形基坑，所述底部型钢、根键连接型钢及中部型钢的长度均等于基坑的宽度。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述基础支架包括主材、斜材和顶部材，多个主材底部固定在所述根键连接型钢端部，多个主材顶部均与顶部材连接形成四棱锥结构；相邻的主材直接通过斜材斜拉固定。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述顶部材高出基坑顶部平面。
14.作为本实用新型的进一步改进，所有固定连接的间隙处布置钢垫块，所有连接处均采用高强螺栓固定；高强度螺栓的强度不小于8.8级。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
16.本实用新型在基础底板处插入根键，并将所有根键进行有效的连接，本实用新型的技术方案实现了装配式基础的小型化、轻型化、标准化、模块化、批量化加工生产，通过在基础底板处向周围原状土体顶入根键的形式，能够充分发挥原状土的承载性能，增加基础抗拔承载力，基坑开挖面积小，可以在复杂山地地形使用。同时，基础全部使用拼接式钢构件组成，单重轻、便于运输和现场安装，可以实现快速、便捷、经济的施工目的。提高输电线路铁塔基础抗拔承载能力，减小基坑体积，节省基础尺寸、材料量和施工周期，并能用于复杂山地地形，本基础较常规基础缩短工期1/3，提高承载性能50％。
附图说明
17.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。在附图中：
18.图1是本实用新型的一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础侧立面图。
19.图2是本实用新型的一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础正立面图。
20.图3是本实用新型的一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础底板俯视图。
21.图4是本实用新型的一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础底板立面图。
22.图中，1-底部型钢，2-根键连接型钢，3-中部型钢，4-根键，5-主材，6-斜材，7-顶部材，8-高强螺栓，9-钢垫块。
具体实施方式
23.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。
24.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例。
25.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。
26.如图1-4所示，一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础，包括基础底板与基础支架；
27.所述基础底板包括底部型钢1、根键连接型钢2、中部型钢3及根键4；若干底部型钢1间隔排布，若干中部型钢3间隔排布与干底部型钢1顶部交错固定连接；若干根键连接型钢2上下交错布置并固定形成两层，每层上的多个根键连接型钢2间隔设置，下层的根键连接型钢2与中部型钢3顶部并交错固定连接，上层的根键连接型钢2与基础支架底部固定连接；
28.每层上的根键连接型钢2端部均固定连接根键4，根键4伸入基坑周围原状土体中。
29.基础支架包括主材5、斜材6和顶部材7，多个主材5底部固定在所述根键连接型钢2端部，多个主材5顶部均与顶部材7连接形成四棱锥结构；相邻的主材5直接通过斜材6斜拉固定。
30.作为优选地实施例，所述交错布置为垂直布置。
31.根键4端部套设在根键连接型钢2的端部外部。底部型钢1、根键连接型钢2及中部型钢3的长度与基坑对应安装方向的长度相等。
32.根键4有两层，第一层(图2的绿圈)是前后两侧，第二层(图1的红圈)是左右两侧。在俯视图上可以见图3的红圈(第一层根键)和绿圈(第二层根键)。由于图3中左右向的根键在上面，前后向的根键在下面。
33.底部型钢1、根键连接型钢2及中部型钢3的长度均等于基坑的宽度。
34.顶部材7高出基坑顶部平面。固定连接的间隙处布置钢垫块9，所有连接处均采用高强螺栓8固定；高强度螺栓的强度不小于8.8级。
35.底部型钢1、根键连接型钢2、中部型钢3、根键4、主材5、斜材6、顶部材7与钢垫块9应提前预留好需要高强螺栓8连接的孔洞，其孔洞直径较高强螺栓8的直径略大，便于后期的调整。
36.所述基础底板处，向四周原状土体顶进根键4。
37.所述根键4也可采用槽钢、h型钢或其他型式的钢根键代替。底板型材采用底部型钢或者工字钢，中部型钢3可全部用h型、工字钢其他型式的钢构件代替。
38.底部型钢1与中部型钢3之间，主材5、斜材6与顶部材7之间可以提前组装，在施工时可将组装好的基础支架直接与底板连接，减少组装时间。
39.根键4的个数、高强螺栓8的强度可以根据输电线路等级的不同，所需抗拔承载能力的不同，通过理论计算或有限元分析来确定。
40.基主材由四根角钢组成，四根角钢倾斜向上并相交于同一点，在此点布置顶部材。底板内部的根键需采用千斤顶顶入四周的原状土体中。底板内部的槽钢与根键以及中部型钢、基础底板与基础支架、主材与斜材、主材与顶部材之间通过高强度螺栓连接固定，高强度螺栓的强度不小于8.8级。
41.所述所有构件在工厂完成加工时，其表面均需涂一定厚度的防腐材料进行防腐，并根据规范要求，对不同防腐年限的构件采用不同的防腐厚度。
42.使用时，根据设计规范预制所有的钢构件，在选择高强螺栓8的强度时，需通过理
论计算或有限元软件进行模拟分析，计算出螺栓连接节点处的应力值，根据计算出的应力值来选择相应强度的螺栓。
43.在施工现场，可提前将底部型钢2按照设计的间距与中部型钢3之间通过高强螺栓8连接成整体，同时可以提前将斜材6与顶部材7通过高强螺栓8与主材5进行固定，形成基础支架结构，组装基础的支架结构时应持续利用经纬仪、标尺进行观测，尽可能先期发现基础支架中心点偏移等状况。
44.本实用新型还提供一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础的施工方法，包括以下步骤：
45.基坑开挖完成后，对基坑底部进行找平，将底部型钢2与中部型钢3连接的整体下放到基坑底部；
46.确定第一层根键4的位置，将根键4顶入到前期通过理论计算或有限元分析确定的深度，第一层根键4与底部型钢1固定连接，将两正对根键4的腹板通过两背向布置的槽钢2进行连接，并固定；接着将根键连接型钢2与中部型钢3连接；
47.接着确定第二层根键4的位置，将根键4顶入到设计深度，将两正对根键4的腹板通过根键连接型钢2进行连接，接着将第二层根键4与第一层根键4之间进行有效的连接，完成基础底板的拼接；
48.基础底板拼接完成后，将已经拼接完成的基础支架下放到基础底板上，调整基础支架的位置并固定。
49.其中，所述基础支架通过主材5、斜材6和顶部材7提前组装完成，在施工时将组装好的基础支架直接与基础底板连接。
50.以下结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。
51.实施例
52.如图1-4所示，一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础包括一种用于输电线路的钢结构装配式根键基础包括基础底板与基础支架，基础底板由底部槽钢1、根键连接槽钢2、h型钢3、工字钢根键4、高强螺栓8以及钢垫块9组成，基础支架由主材5、斜材6、顶部材7与高强螺栓8组成。
53.进行基坑开挖，基坑开挖完成后，对基坑底部进行找平，将底部槽钢2与h型钢3连接的整体下放到基坑底部，并利用经纬仪、标尺等对其定位确保摆放时误差较小，可以有效减少后期调整的工作量。
54.工字钢根键的顶入与连接，确定第一层工字钢根键4的位置，在此位置处用千斤顶将工字钢根键4顶入到前期通过理论计算或有限元分析确定的深度，并对工字钢根键4的位置进行矫正，第一层根键4与底部槽钢1通过高强螺栓8进行固定连接，将两正对工字钢根键4的腹板通过两背向布置的槽钢2进行连接，并通过高强螺栓8进行固定。接着将根键连接槽钢2与h型钢3之间通过高强螺栓8进行连接，由于连接槽钢2的高度低于工字钢根键4，使得连接槽钢2与下层h型钢3之间存在一定的空隙，为保证结构稳定性，需在空隙处放入一定尺寸的刚垫块9，接着确定第二层工字钢根键4的位置，在此位置处用千斤顶将工字钢根键4顶入到设计深度，与第一层根键的施工方式类似，将两正对工字钢根键4的腹板通过根键连接槽钢2进行连接，接着将第二层工字钢根键4与第一层工字钢根键4之间进行有效的连接，存在间隙处也需要布置钢垫块9，所有连接处均采用高强螺栓8进行固定，进而完成基础底板
的拼接。
55.由于顶推根键的挤密和应力扩散作用，充分调动了基础周边土体的承载潜力，利用土体对根键的握裹力和抗力来提高承载力，目前输电线路板柱基础的抗拔承载是主要控制工况，本实用新型通过向基础四周原状土中顶进新结构-工字钢根键4，充分利用了原状土比夯实回填土承载能力好的特点，使其抗拔承载力显著高于传统的金属装配式基础，改变了当前装配式板柱类基础只能利用回填土承载的现状。
56.通过有限元分析，在底板面积与埋深相同时此基础的抗拔承载力比传统的金属装配式基础要高出50％以上，由于基础的抗拔承载力主要由工字钢根键4提供，所以在进行底板工字钢根键4之间的连接时，需要根据连接验算确保高强螺栓8拧紧，安装牢固。
57.基础支架的安装，基础底板拼接完成后，将已经拼接完成的基础支架下放到基础底板上，调整基础支架的位置，将上部结构预留的螺栓孔与基础底板上预留的螺栓孔对其，并通过高强螺栓8将其连接固定。从而完成整个钢结构装配式根键基础的拼装。
58.其他技术参照现有技术。
59.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
60.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。