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1、10申请公布号CN102828525A43申请公布日20121219CN102828525ACN102828525A21申请号201210292643922申请日20120816E02D27/4220060171申请人国核电力规划设计研究院地址100095北京市海淀区中关村环保科技园地锦路国核电力院72发明人任宗栋李士锋李宁默增禄74专利代理机构北京三高永信知识产权代理有限责任公司11138代理人关文魁54发明名称输电线路杆塔的基础结构57摘要本发明公开了一种输电线路杆塔的基础结构，属于超高压、特高压输电线路铁塔的基础领域。所述掏挖基础与岩石嵌固基础通过地脚螺栓和钢筋网笼嵌固整体成型，其中，掏。
2、挖基础位于地表粘土层，岩石嵌固基础位于强风化或中等风化岩层。通过掏挖基础和岩石嵌固基础共同抵抗输电线路铁塔传来的作用力，其中上拔力由掏挖基础在土体中形成的剪切面上的土体相对剪力和岩石之间的粘结力共同承受，下压力由岩石嵌固基础下方的岩石面承受，水平力由基础主柱侧面的土体和岩石嵌固基础侧面的岩体共同承担；实现在浅层为土层、稍深为岩层的地质条件下实施超高压、特高压等输电线路杆塔基础，使杆塔基础设计环保、安全、经济适用。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图5页1/1页21一种输电线路杆塔的基础结构，其特征在于，包括掏。
3、挖基础（1）、岩石嵌固基础（2）、地脚螺栓（3）、钢筋网笼（4），所述掏挖基础（1）与岩石嵌固基础（2）通过地脚螺栓（3）和钢筋网笼（4）嵌固整体成型，其中，掏挖基础（1）位于地表粘土层，岩石嵌固基础（2）位于强风化或中等风化岩层。2根据权利要求1所述的输电线路杆塔的基础结构，其特征在于，所述掏挖基础（1）由基础主柱（11）和基础底盘（12）构成，其中，基础主柱（11）为圆柱体，基础底盘（12）为圆台型，所述基础主柱（11）上部露出地表粘土层，下部联接基础底盘（12），基础底盘（12）下部联接圆台型的岩石嵌固基础（2）。3根据权利要求2所述的输电线路杆塔的基础结构，其特征在于，所述基础底盘（1。
4、2）圆台母线与沿Y轴竖直线的夹角A为3055，母线的斜率为0577142，所述岩石嵌固基础（2）圆台母线的斜率为1/81/6。4根据权利要求2所述的输电线路杆塔的基础结构，其特征在于，所述基础主柱（11）的顶端插入有地脚螺栓（3），所述地脚螺栓（3）自上而下贯穿于掏挖基础（1）和岩石嵌固基础（2）及钢筋网笼（4）内部。5根据权利要求4所述的输电线路杆塔的基础结构，其特征在于，所述地脚螺栓（3）的长度大于掏挖基础（1）与岩石嵌固基础（2）的高度之和，地脚螺栓（3）上部设置有垫圈、锁紧螺母及混凝土封闭帽（5），下部设置有弯钩（31）或焊接有锚板。6根据权利要求1所述的输电线路杆塔的基础结构，其特征。
5、在于，所述钢筋网笼（4）由若干根主筋（41）、若干个外圈箍筋（42）、若干个内圈箍筋（43）构成；所述每一根主筋（41）沿Y轴纵向设置，所述每一个外圈箍筋（42）和每一个内圈箍筋（43）沿X轴横向设置。7根据权利要求6所述的输电线路杆塔的基础结构，其特征在于，所述各根主筋（41）沿圆周均匀分布，各个外圈箍筋（42）和各个内圈箍筋（43）沿Y轴纵向排列；所述每一根主筋（41）均匀设置在每一个外圈箍筋（42）和每一个内圈箍筋（43）之间，所述各个外圈箍筋（42）和各个内圈箍筋（43）沿各根主筋（41）上下垂直排列，并与各根主筋（41）相互焊接成网状圆筒。8根据权利要求1所述的输电线路杆塔的基础结构。
6、，其特征在于，所述钢筋网笼（4）的高度大于掏挖基础（1）的高度，钢筋网笼（4）自上而下贯穿于掏挖基础（1）中并延伸至岩石嵌固基础（2）内部与掏挖基础（1）和岩石嵌固基础（2）嵌固。权利要求书CN102828525A1/5页3输电线路杆塔的基础结构技术领域0001本发明涉及超高压、特高压输电线路铁塔的基础领域，特别涉及一种输电线路杆塔的基础结构。背景技术0002架空输电线路杆塔的地下部分总体统称为基础，杆塔基础作为架空输电线路的重要组成部分，其工期、造价和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。据有关资料统计在一般架空输电线路工程建设中，基础工期约占整个工程工期的一半，基础运输量约占60，费用约占。
7、本体造价的1535，在特高压工程中基础造价费用所占的比例还会更高。0003杆塔基础普遍采用原状土基础，与本技术方案相关的主要包括掏挖基础、岩石锚杆基础、岩石嵌固基础等。其中，掏挖基础是直接在天然土或岩石中掏挖基坑，然后在基坑内插入钢筋、灌入混凝土而形成的基础，适用无地下水的硬塑粘性土地基。岩石锚杆基础是在岩石中直接钻孔，钻孔内插入锚杆并灌浆而形成的基础，适用于中等风化以上的整体性好的硬质岩地基。岩石嵌固基础又称楔形岩石基础，即上口较小，下部较大，嵌入岩石上掏出的洞里，底板不配筋，基坑全部掏挖，适用于覆盖层较浅或无覆盖层的强风化岩石地基。0004现有技术中的杆塔基础主要由基础主柱、基础底盘、锚筋。
8、、地脚螺栓、钢筋笼等构成；其锚筋上部设置在掏挖基坑内，并与钢筋笼及基础主柱和基础底盘混凝土浇筑锚固成型，锚筋下部直接插入地面钻孔并灌浆。0005在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题0006调查表明，很多地区地质条件主要是地表由粘土层覆盖，厚度为2540M，下覆为强风化或中等风化岩层。对于超高压、特高压等输电线路铁塔，基础作用力特别大，在这一地区输电线路杆塔基础如若采用现有技术的杆塔基础，由于锚筋下部是直接插入地面钻孔内，没有充分利用基底岩石的承载力；如果岩层很深，锚筋下部很难正好出现在线路的塔位上，就难以应用；另外，锚筋上部设置在掏挖基坑内，对于岩土破碎且基坑掏挖难以成型或。
9、不能掏挖的塔位则不能使用；由于掏挖基坑扩挖有限，底板直径不宜太大，在特高压等工程铁塔基础作用力较大的塔位使用，无明显的经济优势。发明内容0007为了解决现有技术在地表由粘土层覆盖，下覆为强风化或中等风化岩层的地质条件施工输电线路杆塔基础的问题，本发明实施例提供了一种输电线路杆塔的基础结构，能够充分利用上部原状土特性和下部岩石剪切强度高、变形小的良好工程力学性能，降低工程造价，提高基础对地形地貌环境的适应性。所述技术方案如下0008一种输电线路杆塔的基础结构，包括掏挖基础、岩石嵌固基础、地脚螺栓、钢筋网笼，所述掏挖基础与岩石嵌固基础通过地脚螺栓和钢筋网笼嵌固整体成型，其中，掏挖基础位于地表粘土层。
10、，岩石嵌固基础位于强风化或中等风化岩层。0009具体地，所述掏挖基础由基础主柱和基础底盘构成，其中，基础主柱为圆柱体，基说明书CN102828525A2/5页4础底盘为圆台型，所述基础主柱上部露出地表粘土层，下部联接基础底盘，基础底盘下部联接圆台型的岩石嵌固基础。0010进一步地，所述基础底盘圆台母线与沿Y轴竖直线的夹角A为3055，母线的斜率为0577142，所述岩石嵌固基础圆台母线的斜率为1/81/6。0011具体地，所述基础主柱的顶端插入有地脚螺栓，所述地脚螺栓自上而下贯穿于掏挖基础和岩石嵌固基础及钢筋网笼内部。0012进一步地，所述地脚螺栓的长度大于掏挖基础与岩石嵌固基础的高度之和，地。
11、脚螺栓上部设置有垫圈、锁紧螺母及混凝土封闭帽，下部设置有弯钩或焊接有锚板。0013具体地，所述钢筋网笼由若干根主筋、若干个外圈箍筋、若干个内圈箍筋构成；所述每一根主筋沿Y轴纵向设置，所述每一个外圈箍筋和每一个内圈箍筋沿X轴横向设置。0014进一步地，所述各根主筋沿圆周均匀分布，各个外圈箍筋和各个内圈箍筋沿Y轴纵向排列；所述每一根主筋均匀设置在每一个外圈箍筋和每一个内圈箍筋之间，所述各个外圈箍筋和各个内圈箍筋沿各根主筋上下垂直排列，并与各根主筋相互焊接成网状圆筒。0015进一步地，所述钢筋网笼的高度大于掏挖基础的高度，钢筋网笼自上而下贯穿于掏挖基础中并延伸至岩石嵌固基础内部与掏挖基础和岩石嵌固基。
12、础嵌固。0016本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是0017本发明实施例采用掏挖基础和岩石嵌固基础相结合的基础结构，上部由基础主柱和基础底盘构成掏挖基础，基础形状采用剪切法计算，下部的岩石嵌固基础形状采用岩石理论计算。通过掏挖基础和岩石嵌固基础协同工作，共同抵抗上部架空输电线路铁塔传来的作用力，其中上拔力由掏挖基础在土体中形成的剪切面上的土体相对剪力和岩石之间的粘结力共同承受，下压力由岩石嵌固基础下方的岩石面承受，水平力由基础主柱侧面的土体和岩石嵌固基础侧面的岩体共同承担；实现在浅层为土层、稍深为岩层的地质条件实施超高压、特高压等输电线路杆塔基础建设，达到基础设计环保、安全、经济合理的目。
13、的。附图说明0018为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0019图1是本发明实施例提供的输电线路杆塔的基础结构示意图的主视图；0020图2是本发明实施例提供的图1中AA剖视图；0021图3是本发明实施例提供的图1中BB剖视图；0022图4是本发明实施例提供的输电线路杆塔的基础结构的钢筋网笼结构示意图；0023图5是本发明实施例提供的掏挖基础当HTHC时的剪切法计算上拔稳定示意图；0024图6是本发。
14、明实施例提供的掏挖基础当HTHC时的剪切法计算上拔稳定示意图；0025图7是本发明实施例提供的岩石嵌固基础剪切法计算上拔稳定示意图。0026图中各符号表示含义如下1掏挖基础，11基础主柱，12基础底盘，2岩石嵌固基说明书CN102828525A3/5页5础，3地脚螺栓，31弯钩，4钢筋网笼，41主筋，42外圈箍筋，43内圈箍筋，5混凝土封闭帽。具体实施方式0027为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。0028参见图1、图2图3所示，本发明实施例提供了一种输电线路杆塔的基础结构，该基础结构至少包括掏挖基础1、岩石嵌固基础2、地脚螺栓3、钢筋网。
15、笼4、混凝土保护帽5等；在地表由粘土层覆盖，下覆为强风化或中等风化岩层的地质条件下采用掏挖基础1和岩石嵌固基础2相结合的基础结构，实现在这类地区实施超高压、特高压等输电线路杆塔基础。0029具体地，作为优选，所述掏挖基础1与岩石嵌固基础2通过地脚螺栓3和钢筋网笼4嵌固凝合为一体，采用混凝土一次浇筑整体嵌固成型，其中，掏挖基础1位于地表粘土层，岩石嵌固基础2位于强风化或中等风化岩层；所述掏挖基础1由基础主柱11和基础底盘12构成，其中，基础主柱11为圆柱体，基础底盘12为圆台型，所述基础主柱11的上部露出地表粘土层覆盖，下部联接圆台型的基础底盘12，基础底盘12的下部联接圆台型的岩石嵌固基础2。。
16、0030进一步地，所述基础主柱11露出地表粘土层的高度一般为200MM以上，对于地形起伏的山区或丘陵地区，其露出值范围可在2001500MM范围内调整；所述基础底盘12圆台母线与沿Y轴竖直线的夹角A为3055，母线的斜率范围为0577142，岩石嵌固基础2圆台母线的斜率范围为1/81/6；根据输电线路地形地貌特性，所述基础主柱11的设计高度范围为30005000MM，基础底盘12的设计高度范围为10002500MM，岩石嵌固基础2的设计高度范围为25004000MM。0031具体地，作为优选，所述基础主柱11的顶端插入有多根地脚螺栓3，较佳为四根，每一根地脚螺栓3露出基础主柱11的范围值根据地。
17、脚螺栓3的规格不同而变化，其物质范围为200400MM；地脚螺栓3上部设置有垫圈及锁紧螺母，装配完成后采用混凝土浇筑成型一个混凝土封闭帽5，用以保护地脚螺栓3及紧固件；所述地脚螺栓3的长度大于掏挖基础1与岩石嵌固基础2的高度之和，地脚螺栓3自上而下贯穿于掏挖基础1和岩石嵌固基础2及钢筋网笼4内部，地脚螺栓3下部设置有弯钩31或者焊接有锚板，以增强锚固效果。0032同时参见图4所示，具体地，作为优选，所述钢筋网笼4由若干根主筋41，若干个外圈箍筋42和若干个内圈箍筋43构成；所述每一根主筋41沿Y轴纵向设置，所述每一个外圈箍筋42和每一个内圈箍筋43沿X轴横向设置；若干根主筋41沿圆周均匀分布，。
18、若干个外圈箍筋42和若干个内圈箍筋43沿Y轴纵向排列；所述沿圆周均匀分布的每一根主筋41均匀设置在每一个外圈箍筋42和每一个内圈箍筋43之间，所述各个外圈箍筋42和各个内圈箍筋43沿各根主筋41上下垂直排列，间隔均匀，与各根主筋41接触点为焊接点，并相互焊接在一起，由此构成圆筒网状的钢筋网笼4；所述钢筋网笼4的高度大于掏挖基础1的高度，钢筋网笼4自上而下贯穿于掏挖基础1中并延伸至岩石嵌固基础2内部，通过混凝土浇筑与掏挖基础1和岩石嵌固基础2嵌固在一起，所述钢筋网笼4底部插入岩石嵌固基础2内的设计高度范围为6001300MM。0033本发明实施例的工作原理本掏挖加岩石嵌固基础本体在受到架空输电线。
19、路杆塔说明书CN102828525A4/5页6下压力时，下压力通过杆塔的塔脚板挤压基础本体的柱顶，将下压力传递给位于地表粘土层的掏挖基础1的基础主柱11，基础主柱11通过混凝土的压缩将下压力传递给基础底盘12，通过基础底盘12圆台压缩地基土的变形将3040的下压力传递给地基土，剩余的6070的基础本体作用力通过基础主柱11传递给位于强风化或中等风化岩层的岩石嵌固基础2，通过岩石嵌固基础2压缩岩石再将下压力扩散到基础周围的岩石中。0034基础本体承受上拔力时，由掏挖基础1在土体中形成的剪切面上土体相对剪力和岩石之间的粘结力共同承受，协同工作，抵抗上部铁塔传来的作用力；首先上部的掏挖基础1在上拔力。
20、的作用下发生弹性变形，掏挖基础1的弹性变形引起与基础本体周围土层的相对变形，基础底盘12圆台的边缘形成的土体滑动面上的剪切力能够承担基础本体上拔力的3550，其余基础本体上拔力通过下部的岩石嵌固基础2来承担。在上拔力的作用下，岩石嵌固基础2把上拔力传递给岩石，通过岩石接触间的剪切力将上拔力传递给基础本体周围的岩石。基础本体承受上拔荷载时，原状土的内摩擦角和凝聚力得以充分发挥作用，减小了基础水平力产生的偏心弯矩。0035基础本体承受水平力时，主要由基础主柱11侧面的土体和岩石嵌固基础2侧面的岩体共同承担；首先通过基础主柱11挤压侧向地基土产生水平抗力，随着基础本体深度的增加水平力逐渐被抵消，水平。
21、力产生的弯矩在基础主柱11的反弯点处变为0值，水平力产生的弯矩在基础底盘12圆台的底部产生偏心下压力，通过基础底盘12传递给地基土。0036为了减小基础的侧向变形，可以采用如下措施适当增大上部掏挖基础1的基础主柱11宽度，提高基础的刚度；适当提高基础底盘12的高度，降低基础主柱11在水平力作用下的反弯点，减小基础侧向变形；基础施工时不扰动基础周围的土层，确保原状土的完整性，可以保证地基系数M值不降低，减小基础的侧向变形。0037以下列出本发明实施例设计原理计算公式。0038所述上部掏挖基础1、下部岩石嵌固基础2与基础本体三者之间的关系公式如下0039T1TW2TY（1）0040式中0041TW。
22、上部掏挖基础1的极限上拔力，0042TY下部岩石嵌固基础2的极限上拔承载力，0043T基础整体的基础上拔力，00441掏挖基础极限上拔力的调整系数，00452岩石嵌固基础极限上拔力的调整系数，两系数根据地质情况的不同可在08510之间进行调整。0046参见图5、图6所示，所述中上部的基础主柱11和基础底盘12采用剪切法计算上拔稳定，其计算公式为0047当HTHC时0048当HTHC时其中0049说明书CN102828525A5/5页70050式中0051F基础附加分项系数；0052TE基础上拔力设计值；0053E水平力影响系数；0054A1无因次系数；0055HT基础的埋置深度；0056A2无。
23、因次系数；0057S基础底面以上土的加权平均重度；0058D圆形底板直径；0059VHTHC范围内的基础体积；0060HC基础上拔临界深度；0061QF基础自重力；0062基础展开角影响系数；0063CW计算凝聚力；0064C按照饱和不排水剪或相当于饱和不排水剪方法确定的凝聚力；0065SR地基土的实际饱和度。0066参见图7所示，所述下部的岩石嵌固基础2采用岩石等代剪切法进行上拔稳定计算，其计算公式为0067FTEHOSDHOQF（5）0068式中0069S岩石等代剪切强度；0070H基础全高；0071H0基础有效埋置深度；0072D基础的底径；0073QF基础自重力。0074综上所述，本发。
24、明实施例按照国家电网公司提出的基础设计必须坚持保护环境和节约资源的原则，在地表粘土层覆盖采用掏挖基础1，不扰动原状土，对地形和植被破坏较小，充分利用原状土特性，提高基础的上拔承载力，承受杆塔较大竖向力和水平力，减少基础的侧向变形；在下覆强风化或中等风化岩层采用岩石嵌固基础2，充分利用岩石本身抗剪强度，高承载力，低变形的特性，使本掏挖加岩石嵌固复合环保基础上拔稳定，具有较强的抗拔承载能力。0075另外，经分析与试验验证，本发明实施例浇制混凝土时不需要支模，混凝土用量降低1015，基础钢材用量降低3040，土石方出量降低3040，基础综合造价下降2030，为经济环保型杆塔基础。0076以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN102828525A1/5页8图1说明书附图CN102828525A2/5页9图2图3说明书附图CN102828525A3/5页10图4说明书附图CN102828525A104/5页11图5图6说明书附图CN102828525A115/5页12图7说明书附图CN102828525A12。