一种用于输电线路的梁板式四柱联合基础及其施工方法与流程

1.本发明属于输电线路基础技术领域，具体涉及一种用于输电线路的梁板式四柱联合基础及其施工方法。


背景技术：

2.榆林是我国重要的能源基地，位于陕西省电网主网最北边，据统计，榆林地区已建成750kv线路5条，线路总长883km；330kv线路34条，此外还有“陕电外送”的1000kv线路、800kv线路若干条，各种电压等级线路分布错综复杂。新建的榆林南330kv输电线路工程需钻越750kv榆横电厂-榆横、750kv榆横-神木(i、ii、iii回)共四回750kv线路，钻越时需采用大转角门型钻越塔，该塔型根开小，外荷载大。按照常规的设计方法，门型塔采用直柱板式基础，但由于本工程外荷载大，基础底板尺寸大，然而铁塔根开小，铁塔下方无法布置下四个独立的支柱板式基础。同样的荷载作用下，桩基础平面尺寸更小，但钻越点附近有已建成的750kv线路，大型桩基施工设备无法使用，所以无法采用桩基础来解决问题。因此，在有限空间里布置下合理的基础是成为本工程一个棘手的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种用于输电线路的梁板式四柱联合基础及其施工方法，满足大外荷载、小根开铁塔在有限空间情况下对基础的需求。
4.为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
5.一种用于输电线路的梁板式四柱联合基础，包括设置在基础筏板上的四根基础主柱，所述的基础筏板包括筏板主体和筏板梁，四根基础主柱呈矩形固定在筏板主体的上表面，所述筏板梁也呈井字形布置在筏板主体上表面并将四根基础主柱的底部侧面连接起来；所述四根基础主柱均为方柱，筏板主体的上表面为正四边形，筏板梁为立方体结构；
6.所述基础筏板与基础主柱的尺寸满足以下关系：
7.筏板主体宽度l＝基础主柱根开l 2*基础主柱中心外挑宽度l1，所述基础主柱中心外挑宽度l1向上取整，以100mm为模数；
8.基础主柱中心外挑宽度l1＝筏板梁外挑宽度a 1/2*筏板梁宽度b；
9.筏板梁宽度b＞400mm且＜基础主柱宽度d-100mm；
10.基础高宽比kj＝筏板梁外挑宽度a/((2*筏板主体厚度tb 筏板梁高度hl)/2)；
11.筏板梁高宽比kl＝筏板梁高度hl/筏板梁宽度b，2≤筏板梁高宽比kl≤3.5；
12.筏板梁高度hl＞筏板主体厚度tb。
13.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述基础主柱的内部设置有主柱钢筋，所述的主柱钢筋包括主柱主筋、主柱箍筋以及附加箍筋，多根主柱主筋沿着基础主柱竖向布置一周并延伸至筏板主体底面，多根主柱箍筋沿主柱主筋的外周将主柱主筋固定在一起，所述的附加箍筋选择每条边顶点内部的主柱主筋从外周将主柱主筋固定在一起。
14.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述主柱主筋的底端设置弯
钩，弯钩的朝向背离基础主柱的中心。
15.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述主柱主筋采用hrb400级钢筋，主柱箍筋、附加箍筋采用hpb300级钢筋。
16.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述基础筏板的内部设置有筏板钢筋，所述的筏板钢筋包括横向板主筋、纵向板主筋、筏板拉筋、筏板架立筋、上部梁主筋、下部梁主筋、梁腰筋以及梁箍筋；所述横向板主筋、纵向板主筋交叉设置在筏板主体内部，筏板拉筋在高度方向连接在横向板主筋之间；筏板架立筋沿高度方向设置在筏板主体内部；梁腰筋与梁箍筋设置在筏板梁内部，梁腰筋沿高度方向设置，梁箍筋将梁腰筋固定在一起，上部梁主筋与下部梁主筋连接在筏板梁的顶部和底部。
17.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述横向板主筋、纵向板主筋的间距根据筏板主体的厚度选取，当筏板主体的厚度≤250mm，横向板主筋、纵向板主筋的间距不大于250mm，当筏板主体的厚度＞250mm，横向板主筋、纵向板主筋的间距不大于200mm；
18.所述筏板架立筋采用上大下小的收口状结构；
19.当筏板梁的宽度＜300mm时，所述的梁箍筋采用双肢箍筋结构；
20.当筏板梁的宽度≥350mm，或上部梁主筋根数＞5根，或下部梁主筋根数＞5根时，所述的梁箍筋采用四肢箍筋结构。
21.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述的横向板主筋、纵向板主筋、上部梁主筋以及下部梁主筋采用hrb400级钢筋，所述的筏板拉筋、筏板架立筋、梁腰筋以及梁箍筋采用hpb300级钢筋。
22.作为本发明梁板式四柱联合基础的一种优选方案，所述基础筏板的底部设置基础垫层，基础主柱的顶部设置地脚螺栓与保护帽；基础垫层采用素混凝土，基础垫层外延出筏板主体以外，外延宽度为100mm。
23.一种所述用于输电线路的梁板式四柱联合基础的施工方法，包括以下步骤：
24.定位放线；
25.开挖基坑，基坑开挖时保持基坑底土的原状结构；
26.地基验槽；
27.基础垫层浇筑及养护；
28.进行基础主柱及基础筏板的钢筋绑扎并固定地脚螺栓，所述基础主柱的内部设置有主柱钢筋，所述的主柱钢筋包括主柱主筋、主柱箍筋以及附加箍筋，多根主柱主筋沿着基础主柱竖向布置一周并延伸至筏板主体底面，多根主柱箍筋沿主柱主筋的外周将主柱主筋固定在一起，所述附加箍筋选择每条边顶点内部的主柱主筋从外周将主柱主筋固定在一起；所述主柱主筋的底端设置弯钩，弯钩的朝向背离基础主柱的中心；所述基础筏板的内部设置有筏板钢筋，所述的筏板钢筋包括横向板主筋、纵向板主筋、筏板拉筋、筏板架立筋、上部梁主筋、下部梁主筋、梁腰筋以及梁箍筋；所述横向板主筋、纵向板主筋交叉设置在筏板主体内部，筏板拉筋在高度方向连接在横向板主筋之间；筏板架立筋沿高度方向设置在筏板主体内部；梁腰筋与梁箍筋设置在筏板梁内部，梁腰筋沿高度方向设置，梁箍筋将梁腰筋固定在一起，上部梁主筋与下部梁主筋连接在筏板梁的顶部和底部；
29.对基础主柱及基础筏板进行支模；
30.对基础主柱及基础筏板浇筑混凝土；
31.基础主柱及基础筏板的混凝土养护；
32.梁板式四柱联合基础质量验收；
33.基坑土方回填；
34.杆塔和架线安装；
35.待杆塔和架线全部安装完毕后，再次紧固地脚螺栓，并用浇筑保护帽。
36.作为本发明施工方法的一种优选方案，当基础筏板长度＞20m时，在基础筏板中部留设贯通后浇缝带，避免出现温度收缩裂缝和便于进行施工分段流水作业。
37.相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：
38.通过对梁板式四柱联合基础进行结构优化，能够有效解决大外荷载、小根开铁塔，在有限空间情况下基础选型的问题。此外，本发明用于输电线路的梁板式四柱联合基础将传统的四个独立基础连城一片，使得输电铁塔的四个塔腿传递下来的荷载承受在一整块板上，有效地增强了基础的整体性，有利于调整基础底面的压力分布，减少不均匀沉降，提高了铁塔基础的安全性，为线路的安全运行奠定了基础。本发明梁板式四柱联合基础的结构简单合理，安全可靠、方便施工、便于运行、注重环保、节省投资，能够减少人力占比、降低安全风险、提高工作效率、保障人员安全，有助于建设一条资源节约型、环境友好型线路。
附图说明
39.图1常规的门型塔基础平面布置示意图；
40.图2本发明的梁板式四柱联合基础平面布置示意图；
41.图3本发明的梁板式四柱联合基础侧视图；
42.图4本发明的梁板式四柱联合基础俯视图；
43.图5(a)本发明的梁板式四柱联合基础主柱配筋侧视图；
44.图5(b)本发明的梁板式四柱联合基础主柱配筋俯视图；
45.图6(a)本发明的基础筏板配筋侧视图；
46.图6(b)本发明的基础筏板配筋俯视图；
47.图7(a)本发明的筏板架立筋结构主视图；
48.图7(b)本发明的筏板架立筋结构左视图；
49.图7(c)本发明的筏板架立筋结构俯视图；
50.附图中：1、基础主柱；2、基础筏板；3、基础垫层；4、地脚螺栓；5、保护帽；2-1、筏板体；2-2、筏板梁；sz-1、主柱主筋；sz-2、主柱箍筋；sz-3、附加箍筋；sf-1、横向板主筋；sf-2、纵向板主筋；sf-3、筏板拉筋；sf-4、筏板架立筋；sf-5、上部梁主筋；sf-6、下部梁主筋；sf-7、梁腰筋；sf-8、梁箍筋。
具体实施方式
51.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
52.请参阅图2至图4，本发明用于输电线路的梁板式四柱联合基础，包括设置在基础筏板2上的四根基础主柱1，基础筏板2包括筏板主体2-1和筏板梁2-2，四根基础主柱1呈矩形固定在筏板主体2-1的上表面，筏板梁2-2也呈井字形布置在筏板主体2-1上表面并将四
根基础主柱1的底部侧面连接起来。四根基础主柱1均为方柱，筏板主体2-1的上表面为长宽相等的正四边形，筏板梁2-2为立方体结构；基础筏板2的底部设置基础垫层3，基础主柱1的顶部设置地脚螺栓4与保护帽5。基础筏板2与基础主柱1的尺寸满足以下关系：
53.筏板主体2-1宽度l＝基础主柱1根开l 2*基础主柱1中心外挑宽度l1，基础主柱1中心外挑宽度l1向上取整，以100mm为模数；
54.基础主柱1中心外挑宽度l1＝筏板梁2-2外挑宽度a 1/2*筏板梁2-2宽度b；
55.筏板梁2-2宽度b＞400mm且＜基础主柱1宽度d-100mm；
56.基础高宽比kj＝筏板梁2-2外挑宽度a/((2*筏板主体2-1厚度tb 筏板梁2-2高度hl)/2)；当地基承载力较小时k＜3，当地基承载力较大时k＜2.5；
57.筏板梁2-2高宽比kl＝筏板梁2-2高度hl/筏板梁2-2宽度b，取值范围满足2≤筏板梁2-2高宽比kl≤3.5；
58.筏板梁2-2高度hl＞筏板主体2-1厚度tb。
59.在一种可能的实施方式中，本发明梁板式四柱联合基础的基础主柱1与基础筏板2浇筑一体成型，且基础主柱1、基础筏板2的混凝土强度等级根据地基土腐蚀性选取，微腐蚀选c25、弱腐蚀选c30、中腐蚀选c35、强腐蚀选c40。基础垫层3采用素混凝土，其强度等级根据基础腐蚀等级选取，微腐蚀选c20、弱腐蚀选c20、中腐蚀选c25、强腐蚀选c25，基础垫层3厚度宜取150mm，并外延出筏板主体2-1以外，外延宽度为100mm。
60.在一种可能的实施方式中，基础主柱1的内部设置有主柱钢筋，基础筏板2的内部设置有筏板钢筋，基础主柱1、基础筏板2钢筋的最小保护层厚度为50mm。
61.请参阅图5(a)与图5(b)，本发明梁板式四柱联合基础的主柱钢筋包括主柱主筋sz-1、主柱箍筋sz-2以及附加箍筋sz-3，多根主柱主筋sz-1沿着基础主柱1竖向布置一周并延伸至筏板主体2-1底面，多根主柱箍筋sz-2沿主柱主筋sz-1的外周将主柱主筋sz-1固定在一起，附加箍筋sz-3选择每条边顶点内部的主柱主筋sz-1从外周将主柱主筋sz-1固定在一起。主柱主筋sz-1的底端设置弯钩，弯钩的朝向背离基础主柱1的中心并满足钢筋锚固要求。根据主柱主筋sz-1根数设置附加箍筋sz-3道数，附加箍筋sz-3设置1～3道。主柱主筋sz-1采用hrb400级钢筋，主柱箍筋sz-2、附加箍筋sz-3采用hpb300级钢筋。
62.参见图6(a)与图6(b)，本发明的筏板钢筋包括横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2、筏板拉筋sf-3、筏板架立筋sf-4、上部梁主筋sf-5、下部梁主筋sf-6、梁腰筋sf-7以及梁箍筋sf-8。其中，横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2交叉设置在筏板主体2-1内部，筏板拉筋sf-3在高度方向连接在横向板主筋sf-1之间。梁腰筋sf-7与梁箍筋sf-8设置在筏板梁2-2内部，梁腰筋sf-7沿高度方向设置，梁箍筋sf-8将梁腰筋sf-7固定在一起，上部梁主筋sf-5与下部梁主筋sf-6连接在筏板梁2-2的顶部和底部。横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2的间距根据筏板主体2-1的厚度选取，当筏板主体2-1的厚度≤250mm，横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2的间距不大于250mm，当筏板主体2-1的厚度＞250mm，横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2的间距不大于200mm。筏板架立筋sf-4沿高度方向设置在筏板主体2-1内部，筏板架立筋sf-4采用上大下小的收口状结构，如图7(a)至图7(c)所示，其尺寸根据横向板主筋sf-1和纵向板主筋sf-2的间距及筏板主体2-1的厚度确定。
63.在一种可能的实施方式中，本发明梁板式四柱联合基础梁箍筋sf-8形式结合筏板梁2-2宽度及上部梁主筋sf-5或下部梁主筋sf-6根数确定，当筏板梁2-2的宽度＜300mm时，
梁箍筋sf-8采用双肢箍筋结构；当筏板梁2-2的宽度≥350mm，或上部梁主筋sf-5根数＞5根，或下部梁主筋sf-6根数＞5根时，梁箍筋sf-8采用四肢箍筋结构。
64.在一种可能的实施方式中，本发明梁板式四柱联合基础的横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2、上部梁主筋sf-5以及下部梁主筋sf-6采用hrb400级钢筋，筏板拉筋sf-3、筏板架立筋sf-4、梁腰筋sf-7以及梁箍筋sf-8采用hpb300级钢筋。
65.一种所述用于输电线路的梁板式四柱联合基础的施工方法，包括以下步骤：
66.定位放线；
67.开挖基坑，基坑开挖时保持基坑底土的原状结构；如采用机械开挖，基坑底面以上20～40cm的土层，应采用人工清除，避免超挖或破坏基土。
68.地基验槽；
69.基础垫层3浇筑及养护；
70.进行基础主柱1及基础筏板2的钢筋绑扎并固定地脚螺栓4，在这一步骤中，所述基础主柱1的内部设置有主柱钢筋，所述的主柱钢筋包括主柱主筋sz-1、主柱箍筋sz-2以及附加箍筋sz-3，多根主柱主筋sz-1沿着基础主柱1竖向布置一周并延伸至筏板主体2-1底面，多根主柱箍筋sz-2沿主柱主筋sz-1的外周将主柱主筋sz-1固定在一起，附加箍筋sz-3选择每条边顶点内部的主柱主筋sz-1从外周将主柱主筋sz-1固定在一起；所述主柱主筋sz-1的底端设置弯钩，弯钩的朝向背离基础主柱1的中心；所述基础筏板2的内部设置有筏板钢筋，所述的筏板钢筋包括横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2、筏板拉筋sf-3、筏板架立筋sf-4、上部梁主筋sf-5、下部梁主筋sf-6、梁腰筋sf-7以及梁箍筋sf-8；所述横向板主筋sf-1、纵向板主筋sf-2交叉设置在筏板主体2-1内部，筏板拉筋sf-3在高度方向连接在横向板主筋sf-1之间；筏板架立筋sf-4沿高度方向设置在筏板主体2-1内部；梁腰筋sf-7与梁箍筋sf-8设置在筏板梁2-2内部，梁腰筋sf-7沿高度方向设置，梁箍筋sf-8将梁腰筋sf-7固定在一起，上部梁主筋sf-5与下部梁主筋sf-6连接在筏板梁2-2的顶部和底部；
71.对基础主柱1及基础筏板2进行支模；
72.对基础主柱1及基础筏板2浇筑混凝土；当基础筏板2长度较长(大于20m)时，在中部适当部位留设贯通后浇缝带，以避免出现温度收缩裂缝和便于进行施工分段流水作业；
73.基础主柱1及基础筏板2的混凝土养护；基础混凝土浇筑完毕，表面应覆盖和洒水养护，并不少于7d，必要时应采取保温养护措施，并防止浸泡基础；
74.梁板式四柱联合基础质量验收；
75.基坑土方回填；
76.杆塔和架线安装；
77.待杆塔和架线全部安装完毕后，再次紧固地脚螺栓4，并用c15素混凝土浇筑保护帽5。
78.本发明通过对传统的梁板式四柱联合基础进行结构优化，从而解决了大外荷载、小根开铁塔，在有限空间情况下基础选型的问题。此外，本发明的四柱联合基础将传统的四个独立基础连城一片，使得输电铁塔的四个塔腿传递下来的荷载承受在一整块板上，有效地增强了基础的整体性，有利于调整基础底面的压力分布，减少不均匀沉降，提高了铁塔基础的安全性，为线路的安全运行奠定了基础。本发明用于输电线路的梁板式四柱联合基础结构简单合理，安全可靠、方便施工、便于运行、注重环保、节省投资，能进一步减少人力占
比、降低安全风险、提高工作效率、保障人员安全，有助于建设一条资源节约型、环境友好型线路。
79.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。