一种外扩层压式掏挖扩底基础及其施工方法与流程

本发明涉及输电线路杆塔基础技术领域，具体来说是一种外扩层压式掏挖扩底基础及其施工方法。

背景技术：

输电线路杆塔基础的受力有其行业特点，杆塔基础在运行过程中不仅受到下压力的作用，还受到上拔力和侧向弯矩两种力的作用。在杆塔基础的设计工作中，需要设计合理的基础形式，在满足承载力的同时提供一定的抗拔力。如图1所示，掏挖扩底基础便是其中的一种形式。

掏挖扩底基础广泛用于高压输电线路工程中，其施工方法为利用机械或人工在天然土中直接挖（钻）成所需要的基坑，将钢筋骨架和混凝土直接浇于基坑内而成。该基础型式通过扩大底部孔径，使原状土对基础形成竖向约束，从而提供基础所需的抗拔力。这种基础取消了模板及回填土的工序，节省了材料、加快了工程施工进度、降低了造价。然而该基础在实际应用过程中，存在着扩大头部分在掏挖时坑壁易坍塌的缺点，坑壁坍塌的原理如图2所示。掏挖扩底基础由于其扩头部分直径较大，扩孔形成的坑壁倾斜角较大。当坑壁岩土体粘聚力较大时，可以保证其扩底效果；而当坑壁土体粘聚力较小或是在季节性雨水的作用下导致坑壁泡水时，就会发生坑壁坍塌。坑壁坍塌轻则使得基础无法使用，造成工程浪费；重则砸伤在孔底作业的工人，发生工程安全事故，其直接影响了该基础型式的应用范围。

目前，掏挖扩底基础的直孔部分一般采用水泥混凝土进行护壁，而扩底部分由于无成熟的施工工艺，并不进行护壁。这种施工方法极大地限制了掏挖扩底基础的使用范围，同时在已使用掏挖扩底基础的塔位，基础本身又容易发生坑壁坍塌的质量安全事故。

因此，如何设计出一种专用于输电线路杆塔的砖护壁掏挖扩底基础已经成为急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中掏挖扩底基础在施工过程中易出现坑壁坍塌的缺陷，提供一种外扩层压式掏挖扩底基础及其施工方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种外扩层压式掏挖扩底基础，包括立柱和扩头，立柱安装在扩头上方，钢筋笼插在立柱和扩头内且通过混凝土浇筑固定，

所述的扩头包括上扩头和下扩头，上扩头斜向安装在下扩头上；所述下扩头的外壁由外至内依次为下砂浆层和下砖层，所述上扩头的外壁由外至内依次为上砂浆层和上砖层，上砂浆层以下砂浆层外侧的岩土体作为其斜向下滑的着力支撑，上砖层以下砂浆层和下砖层的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑。

所述的立柱为圆台结构。

所述的下砂浆层为水泥砂浆，所述的下砖层的砖体为粘土砖。

所述的立柱包括底部立柱和中部立柱，中部立柱斜向安装在底部立柱上；所述底部立柱的外壁由外至内依次为砂浆层A和砖层A，所述中部立柱的外壁由外至内依次为砂浆层B和砖层B，砂浆层A以上砂浆层与上砂浆层外侧岩土体的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑，砖层A以上砂浆层与上砖层的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑，砂浆层B以砂浆层A外侧的岩土体作为其斜向下滑的着力支撑，砖层B以砂浆层A与砖层A的衔接处为作为其斜向下滑的着力支撑。

所述的立柱还包括上部立柱，上部立柱斜向安装在中部立柱上；所述上部立柱的外壁由外至内依次为砂浆层C和砖层C，砂浆层C以砂浆层B外侧的岩土体作为其斜向下滑的着力支撑，砖层C以砂浆层B与砖层B的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑。

所述的砖层A的纵向长度为115mm-345mm。

一种外扩层压式掏挖扩底基础的施工方法，包括以下步骤：

立柱部分的施工，依次进行上部立柱、中部立柱和底部立柱的施工；

扩头部分的施工，依次进行上扩头和下扩头的施工；

上扩头的施工步骤包括：在底部立柱的基础上向下斜向扩孔深挖；在上扩头上沿其边线先使用水泥砂浆护壁再使用粘土砖混合水泥砂浆二次砌筑护壁，保证粘土砖相互之间形成穹拱作用后，再进行下扩头的施工；

下扩头的施工步骤包括：在上扩头的基础上向下斜向扩孔深挖；在下扩头上沿其边线先使用水泥砂浆护壁再使用粘土砖混合水泥砂浆二次砌筑护壁，下扩头的护壁粘土砖应与下扩头的孔底紧密贴合；待下扩头的护壁粘土和水泥砂浆砖粘结强度达到设计强度所需的养护龄期后，放入钢筋笼，进行混凝土的浇筑，满足混凝土保养龄期后，该基础投入使用。

所述上部立柱的施工方法包括以下步骤：

在塔腿中心桩位置按照设计桩径为基准进行外扩斜向掏挖作业；

待掏挖深度达0.5m-1.5m后，在上部立柱沿其边线先使用水泥砂浆护壁再使用粘土砖混合水泥砂浆二次砌筑护壁，一直砌筑到上部立柱的孔口；

待上部立柱边线的粘土砖间的粘结强度达到设计强度所需的养护龄期后，再向下斜向掏挖扩孔，进行中部立柱的施工。

有益效果

本发明的一种外扩层压式掏挖扩底基础及其施工方法，与现有技术相比保证了掏挖扩底基础施工的安全性和稳定性，扩大了掏挖扩底基础的使用范围，保证了成孔的成功率，减少了质量安全事故，降低了工程造价。

附图说明

图1为现有技术中的掏挖扩底基础的结构示意图；

图2为现有技术中掏挖扩底基础坑壁坍塌时的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为本发明中上部立柱的结构示意图；

图5为本发明中上部立柱和中部立柱部分的结构示意图；

图6为本发明中立柱和扩头部分的结构示意图；

图7为本发明放置钢筋笼后的结构示意图；

其中，1-立柱、2-扩头、3-岩土体、4-钢筋笼、5-混凝土、11-底部立柱、12-中部立柱、13-上部立柱、111-砂浆层A、112-砖层A、121-砂浆层B、122-砖层B、131-砂浆层C、132-砖层C、211-上砂浆层、212-上砖层、221-下砂浆层、222-下砖层。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图3所示，本发明所述的一种外扩层压式掏挖扩底基础，包括立柱1和扩头2，立柱1按现有技术的方式安装在扩头2上方。钢筋笼4插在立柱1和扩头2内且通过混凝土5浇筑固定，从而形成基础。

如图3和图6所示，扩头2包括上扩头21和下扩头22，上扩头21斜向安装在下扩头22上，上扩头21在下扩头22的基础上呈外扩式，并且上扩头21压在下扩头22上方，形成层压结构。下扩头22位于整个基础的最下层，下扩头22的下部可以采用现有技术中的普通基础方式，也可以直接安装在岩土体3。下扩头22的外壁由外至内依次为下砂浆层221和下砖层222，下砂浆层221可以为水泥砂浆，下砖层222的砖体可以为粘土砖。即靠近岩土体3为下砂浆层221，使用下砂浆层221针对岩土体3进行护壁，再使用下砖层222对下砂浆层221进行护壁。同样，上扩头21的外壁由外至内依次为上砂浆层211和上砖层212。由于上扩头21斜向安装在下扩头22，两者为外扩层压式，上砂浆层211以下砂浆层221外侧的岩土体3作为其斜向下滑的着力支撑，即上砂浆层211的下部位于下砂浆层221外侧的岩土体3上，并且由于上砂浆层211为斜向结构，因此上砂浆层211的下部抵在下砂浆层221外侧的岩土体3上。同理，上砖层212以下砂浆层221和下砖层222的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑，上砖层212的下部抵在下砂浆层221和下砖层222的衔接处。通过上砂浆层211、上砖层212与下砂浆层221、下砖层222的上下层设计，实现了上扩头21在下扩头22上的层压，并且由于上扩头21错位下压在下扩头22之上，也形成了结构上的外扩。

如图3、图4和图5所示，立柱1为圆台结构，即上窄下宽结构。立柱1包括底部立柱11和中部立柱12，中部立柱12斜向安装在底部立柱11上，底部立柱11和中部立柱12也形成外扩层压式。同理，底部立柱11的外壁由外至内依次为砂浆层A111和砖层A112，中部立柱12的外壁由外至内依次为砂浆层B121和砖层B122。在此底部立柱11以上扩头21为下部支撑，砂浆层A111以上砂浆层211与上砂浆层211外侧岩土体3的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑，砖层A112以上砂浆层211与上砖层212的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑，因此，底部立柱11基于上扩头21形成了结构上的外扩和层压。同理，砂浆层B121以砂浆层A111外侧的岩土体3作为其斜向下滑的着力支撑，砖层B122以砂浆层A111与砖层A112的衔接处为作为其斜向下滑的着力支撑，因此，中部立柱12基于底部立柱11形成了结构上的外扩和层压。在此，砖层A112的纵向长度可以为115mm-345mm，即砖层A112可以由1-5块砖叠加组成。

根据现场开挖需要，立柱1还可以包括上部立柱13，上部立柱13斜向安装在中部立柱12上，上部立柱13基于中部立柱12形成外扩层压式。同理，上部立柱13的外壁由外至内依次为砂浆层C131和砖层C132，砂浆层C131以砂浆层B121外侧的岩土体3作为其斜向下滑的着力支撑，砖层C132以砂浆层B121与砖层B122的衔接处作为其斜向下滑的着力支撑。

在此还提供一种外扩层压式掏挖扩底基础的施工方法，在本发明施工方法中，先进行立柱1部分的开挖施工，再进行扩头2部分的开挖施工，其包括以下步骤：

第一步，立柱1部分的施工，依次进行上部立柱13、中部立柱12和底部立柱11的施工。由于上部立柱13、中部立柱12和底部立柱11的结构均相同，在此详细阐述上部立柱13的施工方法，中部立柱12和底部立柱11参照上部立柱13的施工方法进行，即中部立柱12和底部立柱11的施工方法与上部立柱13的施工方法完全相同。

如图4所示，上部立柱13的施工方法包括以下步骤：

（1）在塔腿中心桩位置按照设计桩径为基准进行外扩斜向掏挖作业，外扩的具体尺寸根据实施现场土壤环境、所需的抗拔力按现有技术中的计算方式计算得出。

（2）待掏挖深度达0.5m-1.5m后，在上部立柱13沿其边线先使用水泥砂浆护壁再使用粘土砖混合水泥砂浆二次砌筑护壁，一直砌筑到上部立柱13的孔口。

（3）待上部立柱13边线的粘土砖间的粘结强度达到设计强度所需的养护龄期后，再向下斜向掏挖扩孔，进行中部立柱12的施工。

第二步，扩头2部分的施工，待底部立柱11施工完成后，依次进行上扩头21和下扩头22的施工。

（1）上扩头21的施工步骤包括：在底部立柱11的基础上向下斜向扩孔深挖。同样，在上扩头21上沿其边线先使用水泥砂浆护壁再使用粘土砖混合水泥砂浆二次砌筑护壁，保证粘土砖相互之间形成穹拱作用后，再进行下扩头22的施工。

（2）下扩头22的施工步骤包括：在上扩头21的基础上向下斜向扩孔深挖。同样，在下扩头22上沿其边线先使用水泥砂浆护壁再使用粘土砖混合水泥砂浆二次砌筑护壁，下扩头22的护壁粘土砖应与下扩头22的孔底紧密贴合。待下扩头22的护壁粘土和水泥砂浆砖粘结强度达到设计强度所需的养护龄期后，放入钢筋笼4，进行混凝土5的浇筑，满足混凝土5保养龄期后，该基础投入使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。