一种混凝土装配式基础的制作方法

本发明涉及一种混凝土装配式基础，具体涉及一种瓦片结构装配式基础。

背景技术：

随着我国经济发展和线路输送容量的提高，在电力线路工程中，早期曾经大量使用的拉线塔、预制装配式基础逐渐被自立塔和现浇基础代替。

但是现浇基础施工存在施工速度慢、劳动强度大、施工环境差等问题，部分施工方式未能充分考虑环境保护的要求，与世界先进水平差距较大。装配式基础实现基础构件的模块化设计、工厂化加工、机械化施工，大幅减少了现场人工湿作业量和工序，提高施工效率和工程质量。装配式基础实现了基础材料的重复利用，是实践全寿命周期管理理念的重大战略，是今后输变电工程建设的重要发展方向。现有装配式基础多采用预制混凝土板条-型钢复合结构和混凝土实心板柱结构，复合结构基础底面积小，不适合有地下水的软土地区，板柱结构基础虽然底面积大，但在施工时需要在底板下方设有凸出的地梁，基坑底面不平整，给基坑开挖、垫层浇制造成一定困扰，地梁、板、柱之间连接螺栓多，安装不方便。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种自重轻、方便运输、安装的瓦片结构装配式基础。

为了达到上述目的，本发明提供了一种混凝土装配式基础，包括立柱和底板；立柱设于底板上方；其中，立柱为圆锥台状，且下部中空。

底板上端面呈辐射状均匀分布有多组肋梁，且该多组肋梁固定设于立柱下端外周侧；每组肋梁至立柱中轴线的距离相同。

本发明立柱包括上下两部分，上部分为圆锥台，下部分为中空圆柱；圆锥台与中空圆柱固定相连；肋梁与中空圆柱固定相连。

圆锥台下部中空，且中空部分与中空圆柱相连通形成立柱空心部分；中空圆柱或圆锥台上设有注浆孔；注浆孔与立柱空心部分相连通。圆锥台由四片大小相同的锥台瓦片组成；所述中空圆柱由四片大小相同的圆柱瓦片组成。

底板包括多块板片；每块板片两端分别设有一道肋梁，相邻两块板片相接的肋梁形成一组肋梁；相邻的锥台瓦片之间、相邻的圆柱瓦片之间、相邻的锥台瓦片和圆柱瓦片之间通过弯螺栓相连；板片之间、板片与肋梁之间、相接的肋梁之间通过直螺栓相连；板片与圆柱瓦片之间、肋梁与圆柱瓦片之间通过直螺栓相连。

底板为中心对称的八边形，包括四块大小相同的板片；每块板片由两条直角边、一条斜边、两条肋梁边围成；两条直角边垂直相连，连接处为底板中心；两条肋梁边分别设于对应的直角边和斜边之间，且与对应的直角边相垂直；板片上的两道肋梁分别沿两条直角边设置，且垂直于板片。

肋梁由两条直角边、一条斜边、两条肋梁边围成；肋梁的两条直角边垂直相连，其中一条直角边与板片相连，另一条直角边至底板中心的距离相等；肋梁的两条肋梁边分别设于对应的直角边和斜边之间，且与对应的直角边相垂直。

本发明瓦片装配式基础的优选尺寸为：板片的厚度为250mm，直角边的长度为1450mm，体积为0.397m³；肋梁与板片相接的直角边的长度为850mm，与立柱相接的直角边的长度为1000mm，每道肋梁的体积为0.141m³；圆锥台上端面的直径为800mm，下端面的直径为1200mm；下部中空部分高度为600mm，上表面直径为540mm，下表面直径为700mm；中空圆柱的高度为1050mm，圆柱瓦片的厚度为250mm。

为了进一步提升本发明装配式基础的防腐性能，对本发明进行了如下设计：板片下端面、直螺栓的装配处设有凹槽，凹槽内设有通孔，直螺栓设于对应的通孔内；锥台瓦片或圆柱瓦片外侧面、弯螺栓的装配处设有瓦片凹槽，瓦片凹槽内设有瓦片通孔，弯螺栓设于瓦片通孔内；凹槽及瓦片凹槽内填充有沥青或水泥砂浆。

直螺栓或弯螺栓与板片、锥台瓦片或圆柱瓦片的连接处填充有防腐油脂或采取混凝土构件沥青灌缝；直螺栓或弯螺栓表面进行热镀锌；瓦片装配式基础的外表面涂覆有沥青涂料或聚脲类涂料。

板片、锥台瓦片、圆柱瓦片、肋梁均采用预制混凝土构件。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明对装配式基础采用分段、分片式设计，各构件均采用片状或屋瓦等“瓦片式”形状，能有效控制单件大小和重量，便于工厂预制，方便运输和安装。可以实现基础构件的工厂化加工、机械化施工和资源的重复利用，有利于线路全过程机械化施工的深入开展。

2、本发明为了控制各构件的重量、方便运输，将立柱下部留空；同时立柱下部空心部分预留注浆孔，可根据需要灌注填充材料，以增加基础自重。

3、同时减小底板的厚度以控制构件单重，并采用肋梁增加抗弯刚度。

4、立柱采用锥台形以适应水平力对立柱的影响。

5、本发明“瓦片”装配式基础主要使用预制混凝土构件和大型螺栓，且连接各构件的螺栓凹陷与预制件的表面，且后期进行防腐封闭处理，结构上具有较好的防腐性能。

6、本发明装配式基础节省混凝土用量，基础构件可以重复利用，还可以减少原材料运输、现场湿作业过程中造成的损耗，降低环境影响，具有节省资源和保护环境的优势。

7、本发明装配式基础便于机械化施工，通过工厂预制大大减少了现场工作量，节省了基础养护的工期。

附图说明

图1为本发明瓦片装配式基础的结构示意图；

图2为图1中立柱的立体剖面图；

图3为图1中底板的结构示意图；

图4为图2中圆锥瓦片之间或圆柱瓦片之间的连接示意图；

图5为图1中板片与肋梁之间的连接示意图。

图中，1-立柱，11-圆锥台，12-空心圆柱，13-立柱空心部分，14-锥台瓦片，15-圆柱瓦片，16-瓦片凹槽， 2-底板，21-板片，22-直角边，23-斜边，24-肋梁边，25-凹槽，3-肋梁，4-直螺栓，5-弯螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明瓦片装配式基础包括立柱1、底板2和肋梁3。立柱1设于底板2中部上方。肋梁3为四组，呈辐射状均匀分布在立柱外周，且固定在底板2上端面。

结合图2，立柱1包括上下两层，上层为圆锥台11，下层为空心圆柱12。圆锥台11下部中空，且与下层空心圆柱12的空心部分相连通，共同组成立柱空心部分13。圆锥台11由四片大小相同的锥台瓦片14组成，四片锥台瓦片14沿圆锥台11的中轴线对称分布；空心圆柱12由四片大小相同的圆柱瓦片15组成，四片圆柱瓦片15沿空心圆柱12的中轴线对称分布。为了增加基础自重，立柱上预留有注浆孔（未画出），与立柱空心部分3相连通，可根据需要灌注填充材料。

锥台瓦片14之间、圆柱瓦片15之间、锥台瓦片14与圆柱瓦片15之间通过弯螺栓5相连。结合图4，锥台瓦片14或圆柱瓦片15的外侧面、弯螺栓5的装配处设有瓦片凹槽16，瓦片凹槽16内设有瓦片通孔，弯螺栓设5于瓦片通孔内。

如图3所示，底板2为八边形，沿中心对称。底板2沿中心分割为四块大小相同的板片21，各相邻板片21通过直螺栓4固定相连，共同连接点为底板1的中心。板片21的形状为类三角形片状（等腰直角三角形沿垂直直角边方向将两个锐角切去）：外周轮廓包括两条相互垂直的直角边22、一条斜边23、两条肋梁边24，两条直角边22相连处为底板1的中心，两条肋梁边设于对应直角边22和斜边23之间、且与对应直角边22相垂直。沿板片21的两条直角边22，且垂直于板片21向上分别设有一道肋梁3，肋梁3与底板2之间通过直螺栓相连。肋梁3的形状为类三角片状（直角三角形沿垂直直角边方向将两个锐角切去）。相邻板片11上的相邻肋梁3组成一组肋梁。各肋梁的一条直角边设置在对应板片11的边缘处，另一道直角边与立柱的下端外围相接。

相邻板片21之间、板片21与肋梁3之间、相接肋梁3之间、肋梁3与圆柱瓦片15之间通过直螺栓4固定相连。如图5所示，板片21下端面、直螺栓4的装配处设有凹槽25，凹槽25内设有通孔，直螺栓4设于对应的通孔内。

板片21、锥台瓦片14、圆柱瓦片15均采用预制混凝土构件，本身具有较好的防腐性能，一般条件下只需要对连接螺栓（包括直螺栓4和弯螺栓5）进行防护，为了防止内部螺栓腐蚀，可以采取对预制混凝土构件的螺孔充填防腐油脂、混凝土构件沥青灌缝的措施，外部的螺栓一般凹陷在基础构件表面的预制凹槽（包括瓦片凹槽16和凹槽25）内，连接螺栓一方面可采用热镀锌措施，另一方面在连接螺栓紧固完成后，可采用沥青或水泥砂浆抹平预制凹槽加强防腐。

腐蚀地区应用本发明“瓦片”装配式基础需慎重，可同时对混凝土构件和金属螺栓（包括直螺栓4和弯螺栓5）进行防护。结合相关研究经验，根据腐蚀程度不同，一般腐蚀地区可以采取混凝土构件表面涂刷沥青涂料，重腐蚀地区可喷涂聚脲类涂料。混凝土构件的防腐可以在预制构件厂完成，基础安装中只需要对损伤部位和接缝处进行涂刷。

本发明装配式基础主要应用于交通条件较好的角钢直线塔，其基础作用力范围如下：

表1 双回直线塔基础作用力

本发明“瓦片”装配式基础整体上仍然属于大开挖基础，基础上拔稳定计算采用土重法，大范围应用时，采用ANSYS或ABAQUS等有限元软件计算。

以安徽广德～江塘220kV线路工程为例，线路起于在建500kV广德变电站220kV构架，终于拟建220kV江塘变电站，路径长度约2×24.6km，导线截面为2×400mm²，两根地线均采用OPGW光纤复合地线。线路位于安徽省广德县境内，地形以低山丘陵、河流冲积平原为主，局部为岗地、漫滩等，地形稍有起伏，地形系数为:平地50%、丘陵40%、河网泥沼10%。根据本工程平地地质参数（可塑粘性土、地下水深度1.0m），选择Ⅱ型直线塔，根据相对应的基础型式进行计算，具体计算结果及各指标参数见表2、表3。

表2 基础作用力表

表3 预制混凝土构件的尺寸参数

根据计算结果，本发明瓦片装配式基础中，立柱的圆锥台11上表面直径为800mm，下表面直径为1200mm，高度为1600mm，下部中空部分13为圆锥台状（上表面直径为540mm，下表面直径为700mm，高度为600mm）。空心圆柱12的高度为1050mm，内部直径为700mm，外部直径为1200mm。板片21的厚度为250mm，直角边22的长度为1450mm，体积为0.397m³；肋梁3与板片21相接的直角边的长度为850mm，与立柱1相接的直角边的长度为1000mm，每道肋梁的体积为0.141m³。