掏挖基础的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种掏挖基础，涉及输变电工程领域，包括主体、钢筋笼，至少一个锚杆和至少一个锚筋；所述主体的顶部设有所述锚杆，所述锚杆均与水平方向成角度设置，所述钢筋笼设置在所述主体内，所述锚筋均设置在所述锚杆中并且一端伸入所述主体内的所述钢筋笼中。本实用新型提供的掏挖基础的有益效果是，通过在掏挖基础的顶部加装斜向的锚杆，利用锚杆分担一些掏挖基础主体的水平受力，减少掏挖基础主体的弯矩进而减少掏挖基础主体的设计尺寸，节省了掏挖基础的使用材料，实现了在保证掏挖基础具有足够的抗拔承载力的前提下降低成本。本实用新型还包括一种包括以上所述的掏挖基础的施工方法。
【专利说明】掏挖基础
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及输变电工程领域，具体而言，涉及一种掏挖基础及该掏挖基础的施工方法。
【背景技术】
[0002]在山区、丘陵地带输电线路铁塔地基基础方案中，最常用的掏挖基础的型式，即是人工开挖成型，辅以混凝土护壁支护，边挖边支护，以土代模，开挖形成设计几何尺寸后，下钢筋笼，浇筑混凝土成型。
[0003]由于铁塔基础顶部受到较大的水平作用力，常用的掏挖基础传递水平力，传力路径复杂；且普通掏挖基础用于山区、丘陵地带需要考虑下坡方向基础边缘以外3?5米范围内的表层土体不受力，这样造成普通掏挖基础上部具有较大的自由长度，从而造成普通掏挖基础埋深较大，使普通掏挖基础的底部弯矩较大，扩大头尺寸也较大，总体上普通的掏挖基础几何尺寸大，混凝土耗量大，造价高。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种掏挖基础，以解决上述的问题。
[0005]本实用新型提供的掏挖基础，包括主体、钢筋笼，至少一个锚杆和至少一个锚筋；主体的顶部设有锚杆，锚杆均与水平方向成角度设置，钢筋笼设置在主体内，锚筋均设置在锚杆中并且一端伸入主体内的钢筋笼中。通过锚杆设置在主体的顶部，并成一定角度的设置，利用锚杆斜插入土基中，能够实现利用锚杆产生的分力抵消一部分主体的水平力，防止主体发生倾斜。同时内部相交的钢筋笼和锚筋也更好的将锚杆和主体相连,增加了锚杆与主体之间的强度，让锚杆和主体的结合更加牢固，不容易出现锚杆和主体的断裂脱离。
[0006]进一步地，每个锚杆与水平方向成角度设置的夹角为10-20度。锚杆与水平方向成10-20度的角，这种角度设置的锚杆和土基的结合效果最好，能够保证足够的水平拉力。
[0007]进一步地，锚杆竖向排成一列。排成一列的锚杆合力的方向统一，这样能够根据主体受到的拉力进行相应反向设置，更加精确同时使用的锚杆数量和长度也相应减小。
[0008]进一步地，相邻两个锚杆之间的距离为1.25-3.0米。这个间距设置的锚杆，能够保证每根锚杆之间不会在产生太大的应力时相互影响。
[0009]进一步地，锚杆包括至少一个第一锚杆和至少一个第二锚杆，第一锚杆长度大于第二锚杆，第一锚杆和第二锚杆交替排列。长短交替设置的第一锚杆和第二锚杆，能够利用长短的差异设置，保证在土基中具有足够的结合力，同时，长短交替设置的锚杆，让锚杆和主体结合处的应力分布更加均匀，使主体更加不容易受到应力的影响。
[0010]进一步地，所述锚筋为聚丙烯腈基小于或者等于12K的小丝束纤维的碳纤维锚筋。碳纤维为聚丙烯腈基小于或者等于12K的小丝束纤维的碳纤维。聚丙烯腈基的小丝束纤维的碳纤维分为1K、3K和4Κ等多种规格，选用小于或者等于12Κ的聚丙烯腈基的小丝束纤维的碳纤维，具有高强度、高耐性，同时成本较低，质量轻，耐腐蚀效果好。
[0011]进一步地，掏挖基础还包括锚具，预拉的所述锚筋伸入到所述主体的一端均通过所述锚具和所述主体固定利用锚具将锚筋和主体进行结合，能够对锚筋进行一定的调节，方便锚筋在后面的使用中能够具有足够大的强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用实施例1提供的掏挖基础的不意图；
[0013]图2是本实用实施例2提供的掏挖基础的不意图。
【具体实施方式】
[0014]下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
[0015]实施例1
[0016]图1是本实用新型实施例1提供的掏挖基础，包括主体1、钢筋笼2，两个锚杆3和两个锚筋4 ;主体I的顶部设有锚杆3，锚杆3均与水平方向成角度设置，钢筋笼2设置在主体I内，锚筋4均设置在锚杆3中并且伸入主体I内的钢筋笼2中。通过锚杆3设置在主体I的顶部，并成一定角度的设置，利用锚杆3斜插入土基中，能够实现利用锚杆3产生的分力抵消一部分主体I的水平力，防止主体I发生倾斜。同时内部相交的钢筋笼2和锚筋4也更好的将锚杆3和主体I相连，增加了锚杆3与主体I之间的强度，让锚杆3和主体I的结合更加牢固，不容易出现锚杆3和主体I的断裂脱离。
[0017]每个锚杆3与水平方向成角度设置的夹角为15度。锚杆3竖向排成一列。相邻两个锚杆3之间的距离为1.5米。锚杆3与水平方向成15度的角，这种角度设置的锚杆3斜插入土基中，产生足够的水平分力来平衡主体I上受到的水平力，同时和土基的结合效果最好，不容易出现锚杆3与土基脱离的现象。排成一列的锚杆3合力的方向统一，这样能够根据主体I受到的拉力进行相应反向设置，更加精确的对主体I受到的水平力进行抵消，同时使用的锚杆3数量和长度也能够相应减小。相邻两个锚杆3之间的距离为1.5米。这个间距设置锚杆3，能够保证每根锚杆3之间在产生较大的应力时，不会相互影响，不会造成锚杆3之间因应力而产生受力不均，加速锚杆3的老化，使锚杆3开裂甚至断裂。
[0018]锚筋4的材料一般可选择高强度、低松弛的普通钢筋、高强精轧螺纹钢筋、预应力钢丝或钢绞线。其中普通钢筋为非预应力钢筋，超长时，施工安装难度较大；钢绞线和高强钢丝要施加预应力，超长时施工方便；精轧螺纹钢筋一般也应施加预应力，杆体防腐性好，施工安装方便。
[0019]实施例1的掏挖基础的施工方法，包括步骤，
[0020]在土基中掏挖主体I的土模；
[0021]将钢筋笼2安放在主体I的土模中；
[0022]在主体I的土模上端钻出用于浇筑锚杆3的盲孔；
[0023]在钻好的盲孔中插入锚筋4 ；
[0024]向盲孔中烧筑第一填充材料，形成锚杆3 ；
[0025]待盲孔中第一填充材料凝固，向主体I的土模中浇筑第二填充材料，形成主体I。
[0026]先在土基中掏挖土模，土模的形状即主体I的形状，在土模的底部掏出一个圆台的形状，这样使得主体I底部面积大，对土基的竖向压强较小，不会使主体I深陷土基中。然后在土模的上端利用钻孔机钻出两个斜的盲孔，这些盲孔用来浇筑锚杆3，然后在土模中间设置钢筋笼2和在盲孔之间设置锚筋4，当一切就绪的时候，先对盲孔进行浇筑，然后待锚杆3凝固的时候，在对土模中浇筑第二填充材料，浇筑主体1，第一填充材料和第二填充材料就能够将钢筋笼2和锚筋4包裹在内，主体I和锚杆3紧紧结合，同时内部的钢筋笼2和锚筋4也加强了锚杆3和主体I结合，使锚杆3和主体I的结合强度更高，不易分离。
[0027]锚杆3的第二填充材料性能应符合下列规定:水泥宜使用普通硅酸盐水泥，必要时可采用抗硫酸盐水泥，其强度不应低于42.5MPa ;砂的含泥量按重量计不得大于3%，砂中云母、有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质的含量按重量计不得大于1% ;水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不得使用污水；外加剂的品种和掺量应由试验确定；浆体配制的灰砂比宜为0.8?1.5，水灰比宜为0.38?0.5 ;浆体材料28d的无侧限抗压强度，用于全粘结型锚杆3时不应低于25MPa，用于锚索时不应低于30MPa。
[0028]锚筋4的防腐蚀处理应符合下列规定:非预应力锚筋4的自由段位于土层中时，可采用除锈、刷浙青船底漆、浙青玻纤布缠裹其层数不少于二层；对采用钢绞线、精轧螺纹钢制作的预应力锚筋4，其自由段可按I条进行防腐蚀处理后装入套管中；自由段套管两端100?200_长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定；对位于无腐蚀性岩土层内的锚固段应除锈，砂浆保护层厚度应不小于25_ ;对位于腐蚀性岩土层内的锚筋4的锚固段和非锚固段，应采取特殊防腐蚀处理；经过防腐蚀处理后，非预应力锚筋4的自由段外端应埋入钢筋混凝土构件内50mm以上；对预应力锚筋4，其锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭，且混凝土强度等级不应低于C30，厚度不应小于100mm，混凝土保护层厚度不应小于50mm。
[0029]实施例2
[0030]图2是本实用新型实施例2提供的掏挖基础，包括主体1、钢筋笼2，至少一个锚杆3和至少一个锚筋4 ;主体I的顶部设有锚杆3，锚杆3均与水平方向成角度设置，钢筋笼2设置在主体I内，锚筋4均设置在锚杆3中并且伸入主体I内的钢筋笼2中。本实施例还包括锚具5，锚筋4均通过锚具5和主体I固定。利用锚具5将锚筋4和主体I进行结合，这样，锚筋4在通过锚具5固定之前能够行一定的预调节，对锚筋进行预拉，即将锚筋4进行一定的拉伸，让锚筋4产生一定的塑性变形，方便锚筋4在后面的使用中能够保证足够大的抗拉强度。调节好后，在通过锚具5将锚筋4和主体I进行固定。通过锚杆3设置在主体I的顶部，并成一定角度的设置，利用锚杆3斜插入土基中，能够实现利用锚杆3产生的分力抵消一部分主体I的水平力，防止主体I发生倾斜。同时内部相交的钢筋笼2和锚筋4也更好的将锚杆3和主体I相连，增加了锚杆3与主体I之间的强度，让锚杆3和主体I的结合更加牢固，不容易出现锚杆3和主体I的断裂脱离。
[0031]每个锚杆3与水平方向成角度设置的夹角为20度。锚杆3竖向排成一列。相邻两个锚杆3之间的距离为1.25米。锚筋4的材料为碳纤维材料。
[0032]锚杆3与水平方向成10度的角，这种角度设置的锚杆3斜插入土基中，产生足够的水平分力来平衡主体I上受到的水平力，同时和土基的结合效果最好，不容易出现锚杆3与土基脱离的现象。排成一列的锚杆3合力的方向统一，这样能够根据主体I受到的拉力进行相应反向设置，更加精确的对主体I受到的水平力进行抵消，同时使用的锚杆3数量和长度也能够相应减小。相邻两个锚杆3之间的距离为1.25米。这个间距设置锚杆3，能够保证每根锚杆3在与主体I接触处产生太大的应力时，不会相互影响，不会造成锚杆3之间因应力而产生受力不均，加速锚杆3的开裂甚至断裂。
[0033]碳纤维为聚丙烯腈基小于或者等于12K的小丝束纤维的碳纤维。聚丙烯腈基的小丝束纤维的碳纤维分为1K、3K和4Κ等多种规格，选用小于或者等于12Κ的聚丙烯腈基的小丝束纤维的碳纤维，具有高强度、高耐性，同时成本较低，质量轻，耐腐蚀效果好。在本实施例中优选4Κ规格的聚丙烯腈基的小丝束纤维的碳纤维。
[0034]同时，在本实用新型提供的实施例2中，锚杆3包括两个第一锚杆31和两个第二锚杆32,第一锚杆31长度大于第二锚杆32,第一锚杆31和第二锚杆32交替排列。长短交替设置的第一锚杆31和第二锚杆32，能够利用长短的差异设置，保证在土基中具有足够的结合力，同时，长短交替设置的第一锚杆31和第二锚杆32,让第一锚杆31和第二锚杆32与主体I结合处的应力分布更加均匀，使主体I与锚杆3结合处更加不容易受到应力集中的影响，避免锚杆3从应力集中处开裂，影响固定效果。
[0035]实施例2的掏挖基础的施工方法，包括步骤，
[0036]在土基中掏挖主体I的土模；
[0037]将钢筋笼2安放在主体I的土模中；
[0038]在主体I的土模上端钻出用于浇筑锚杆3的盲孔；
[0039]在钻好的盲孔中插入锚筋4 ；
[0040]向盲孔中烧筑第一填充材料，形成锚杆3 ；
[0041]待盲孔中第一填充材料凝固，向主体I的土模中浇筑第二填充材料，形成主体I ;
[0042]待盲孔中第一填充材料凝固，向主体I的土模中浇筑第二填充材料，向主体I的土模中浇筑第二填充料时预留用于锚筋4穿过的通孔；
[0043]对锚筋4伸入主体I的一端预拉；
[0044]用锚具将锚筋4伸入钢筋笼2的一端与主体I固定。
[0045]先在土基中掏挖土模，土模的形状即主体I的形状，在土模的底部掏出一个圆台的形状，这样使得主体I底部面积大，对土基的竖向压强较小，不会使主体I深陷土基中。然后在土模的上端利用钻孔机钻出数个斜的盲孔，这些盲孔用来浇筑锚杆3，然后在土模中间设置钢筋笼2和在盲孔之间设置锚筋4，当一切就绪的时候，先对盲孔进行浇筑，然后待锚杆3凝固的时候，在对土模中浇筑第二填充材料，浇筑主体1，在进行主体I浇筑的同时，在主体I中预留锚筋4穿过的孔，这样，锚筋4就能够在主体I中进行一定的伸缩，然后对锚筋4进行预拉，利用这种对锚筋4的预拉，消除在后续使用中锚筋4可能出现的塑性形变，因为锚筋4的受力方向和锚筋4的预拉方向相同，进而，提高了锚筋4的抗拉强度，使锚筋4对锚杆3和主体I的固定更加牢固。然后在锚筋4伸入主体I的钢筋笼2中的一端上固定连接锚具5，利用锚具5将锚筋4和主体I固定。这样主体I和锚杆3紧紧结合，同时内部的钢筋笼2和锚筋4也加强了锚杆3和主体I结合，使锚杆3和主体I的结合强度更高，不易分离。
[0046]锚具5应由锚环、夹片和承压板组成，应具有补偿张拉和松弛的功能；锚具5和连接锚杆3的部件，其承载能力不应低于锚杆3杆体极限承载力的95% ;锚具5必须符合现行行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85的规定。
[0047]第一填充材料和第二填充材料均为混凝土。混凝土做为填充材料成本低，制作简单同时结合性能好。
[0048]实施例3
[0049]下面以实际案例对顶部锚拉式掏挖基础的经济效果进行分析。以架设2B8-JC4-30米铁塔的基础作用力(Tmax = 1405kN, Tx = 235kN, Ty = 231kN ；Nmax = 1513kN, Nx = 252kN, Ny=244kN)为例，假定地形为35°斜坡，地质条件为:0?2米为可塑粘土，2米以下为强风化泥质粉砂岩。
[0050]采用普通的掏挖基础，考虑到虚坡则柱的自由长度可按3米计算。经计算，采用Tff2684,扩底直径2600mm，主体I直径1200mm，扩底高度1800mm，扩底底高800mm，能够满足各项计算要求。
[0051]该掏挖基础混凝土用量为14.68立方米，护壁混凝土用量为2.57立方米，总计混凝土用量17.25立方米，钢筋用量共计1063.97kg。
[0052]采用顶部锚拉式的掏挖基础，锚杆3在主体I顶面以下300mm及900mm分别拉一根锚杆3锚固于砂岩中，主体I的自由长度可按300mm，经计算，采用TW2562，扩底直径2500mm,主体I直径1200mm,扩底高度1400mm,扩底底高500mm,能够满足各项计算要求。
[0053]锚杆3计算过程如下:因锚杆3提供的锚拉力不可能大于上部结构传下来的水平力，故可保守地取锚杆3平衡的水平力等于铁塔传递的水平力。锚杆3直径采用200_，因水平力合力350kN，锚杆3与水平面之间的夹角为25。，可计算求得锚杆3拉力Te = 350/(2cos25° ) = 193kN。细石混凝土与岩石间的粘结强度按强风化软质岩石取值，可取为200kPa,则有效锚固深度为h0 = 1.6*193/ ( π *0.2*200) = 2.459米，可取2.5米。由此可确定，锚杆3直径200mm，总长度4504mm，其中锚固于泥质粉砂岩中的有效锚固深度2500mm。锚杆3配筋An= 193000/300 = 643mm2,配2Φ22 (HRB335级钢筋)能够满足要求。由此计算，锚杆3混凝土用量为0.283立方米，钢筋用量为63.23kg。
[0054]该基础本体混凝土用量为10.4立方米,护壁混凝土用量为1.84立方米,钢筋用量为508.54kg ;锚杆3混凝土用量为0.283立方米，钢筋用量为63.23kg。总计混凝土用量12.523立方米，钢筋用量共计571.77kg。
[0055]本案例中顶部锚拉式掏挖基础与普通掏挖基础相比，混凝土耗量节约(17.25-12.523)/17.25 = 27.40%;钢筋耗量节约(1063.97-571.77)/1063.97 = 46.26%,经济效益是十分明显的。
[0056]经过本实施例分析，可以得出以下结论:在较大坡度斜坡地形、基岩埋藏深度不太大的地质条件下，采用顶部锚拉式掏挖基础可以节省大量材料，取得较好的经济效益。
[0057]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种掏挖基础，其特征在于，包括主体、钢筋笼，至少一个锚杆和至少一个锚筋；所述主体的顶部设有所述锚杆，所述锚杆均与水平方向成角度设置，所述钢筋笼设置在所述主体内，所述锚筋均设置在所述锚杆中并且一端伸入所述主体内的所述钢筋笼中。
2.根据权利要求1所述的掏挖基础，其特征在于，每个所述锚杆与水平方向所述成角度设置的夹角为10-20度。
3.根据权利要求1所述的掏挖基础，其特征在于，所述锚杆竖向排成一列。
4.根据权利要求3所述的掏挖基础，其特征在于，相邻两个所述锚杆之间的距离为1.25-3.0 米。
5.根据权利要求3所述的掏挖基础，其特征在于，所述锚杆包括至少一个第一锚杆和至少一个第二锚杆，所述第一锚杆长度大于所述第二锚杆，所述第一锚杆和所述第二锚杆交替排列。
6.根据权利要求1所述的掏挖基础，其特征在于，所述锚筋为聚丙烯腈基小于或者等于12K的小丝束纤维的碳纤维锚筋。
7.根据权利要求1所述的掏挖基础，其特征在于，还包括锚具，预拉的所述锚筋伸入到所述主体的一端均通过所述锚具和所述主体固定。
【文档编号】E02D27/42GK203855981SQ201420282294
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】肖猛, 蔺靖华, 严居斌, 梁兴 申请人:成都城电电力工程设计有限公司