一种用于冻土地基的预制锚固基础及安装方法与流程

本发明属于输电线路铁塔基础技术领域，特别涉及一种用于冻土地基的预制锚固基础及安装方法。

背景技术：

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。冻土大致分为：短时冻土、季节性冻土和永久性冻土(又称多年冻土)，在地球上多年冻土/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50％，其中，多年冻土面积占陆地面积的25％。中国多年冻土和季节冻土面积分别占国土面积的21.5％和53.5％，且主要分布在中国青藏高原、西北高山和东北北部的大、小兴安岭及松嫩平原等地。

由于冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着国家电网的发展，输电线路的建设常常涉及冻土地区，而由于冻土的特性往往使铁塔基础产生破坏，这种破环主要是由于不均匀的冻胀和融沉产生的。因此，为了较少切向冻胀力，防止其产生冻胀、溶蚀破坏，提高承载力和稳定性，需要一种用于冻土地基的预制锚固基础。

现有的冻土基础主要采用掏挖基础、混凝土灌注桩、锥柱基础、钢管桩、玻璃套管桩，这会涉及如下问题：①桩径大，配筋量高，造价高。②现有桩基础埋深较浅，在冻胀作用下抗拔能力差，会产生较大冻胀变形，冻土基础稳定性能差。③现有的基础对于冻胀力的克服性能差，④现有的施工普遍需要开挖较大基坑，扰动原状冻土，即使回填也不可能达到原有密实度。⑤现有的现浇混凝土基础，拌合混凝土工作条件差，不利于保证混凝土质量。⑥现场浇筑混凝土基础，由于混凝土水化热反应会产生大量热量，会使周围冻土发生融化，破环原状冻土。因此，需要提供一种用于冻土地基的预制锚固基础，以较减小开挖面积，减少土体扰动，提高基础有效承载能力，增强基础的稳定性、降低生产和维护成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于冻土地基的预制锚固基础及安装方法，以解决现有技术中桩径大，配筋量高，造价高，冻土基础稳定性能差等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于冻土地基的预制锚固基础，其特征在于，包括桩身、螺旋拉杆、基础顶部锚固垫块和基础底部锚固垫块；桩身包括钢筋混凝土预制桩和基础底座，钢筋混凝土预制桩垂直固定设置在基础底座的中心；基础底座为矩形底座，在矩形的四个角上均贯穿基础底座的设置有基础预留孔；四根螺旋拉杆贯穿设置在基础预留孔内；基础预留孔的下方的螺旋拉杆上套设有基础底部锚固垫块，且基础底部锚固垫块的上表面与基础底座的下表面固定连接；基础预留孔的上方的螺旋拉杆上套设有基础顶部锚固垫块，且基础顶部锚固垫块和基础底部锚固垫块的直径大于基础预留孔的直径。

进一步的，基础底部锚固垫块下方的螺旋拉杆上设置有螺纹，螺纹的顶部固定设置有螺纹顶部圆盘，螺纹顶部圆盘的直径与基础预留孔的直径相匹配。

进一步的，基础底座上表面的基础预留孔周围设置有与基础顶部锚固垫块相匹配的凹槽，凹槽的深度与基础顶部锚固垫块的高度相同，基础顶部锚固垫块固定在凹槽内。

进一步的，钢筋混凝土预制桩分为上下两段，上面为锥柱段，下面为直柱段。

进一步的，螺旋拉杆的下端设置有钻头。

进一步的，螺旋拉杆与基础预留孔之间的空隙填充有细石混凝土，螺纹顶部圆盘与细石混凝土相接触。

进一步的，基础预留孔的直径大小比螺纹外径大至少0.5mm。

进一步的，基础底座位于多年冻土层内。

进一步的，一种基于用于冻土地基的预制锚固基础的安装方法，所述用于冻土地基的预制锚固基础包括桩身、螺旋拉杆、基础顶部锚固垫块和基础底部锚固垫块；桩身包括钢筋混凝土预制桩和基础底座，钢筋混凝土预制桩垂直固定设置在基础底座的中心；基础底座为矩形底座，在矩形的四个角上均贯穿基础底座的设置有基础预留孔；四根螺旋拉杆贯穿设置在基础预留孔内；基础预留孔的下方的螺旋拉杆上套设有基础底部锚固垫块，且基础底部锚固垫块的上表面与基础底座的下表面固定连接；基础预留孔的上方的螺旋拉杆上套设有基础顶部锚固垫块，且基础顶部锚固垫块和基础底部锚固垫块的直径大于基础预留孔的直径；

基础底部锚固垫块下方的螺旋拉杆上设置有螺纹，螺纹的顶部固定设置有螺纹顶部圆盘，螺纹顶部圆盘的直径与基础预留孔的直径相匹配；

所述用于冻土地基的预制锚固基础的安装方法，包括以下步骤：

1)在冬季对季节性冻土层进行基础开挖，在多年冻土层内挖出与预制锚固基础相匹配的基坑；

2)基坑施工完成后，用起重机将预制锚固基础吊装至基坑内；

3)然后采用螺旋钻机将螺旋拉杆钻入多年冻土层中，在钻进到离设计深度0.1米时，采用低速钻入至螺纹顶部圆盘位于基础底部锚固垫块底部时，停止钻入；

4)对基础底座和基础顶部锚固垫块涂刷防腐材料；

5)进行回填作业，每回填一层，对该层回填土用夯实机进行夯实。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

1、本发明提供的预制锚固基础采用钢筋混凝土预制桩，施工简便的优异效果。

2、本发明提供的预制锚固基础采用钢筋混凝土预制桩，其桩身分三部分：一是锥柱段、二是直柱段、三是基础底座，其中锥柱段桩侧面为斜面，所以可以利用重力消减部分切向冻胀力；其锥柱段侧面包裹玻璃布可以在工厂完成保证施工质量；

3、本发明提供的预制锚固基础，采用锥柱和直柱结合形式，由于切向冻胀力主要在季节冻土层中，如果采用单一锥柱基础会导致基础底座太大，造成浪费；因此只采用变截面形式具有良好的经济效果。

4、本发明提供的预制锚固基础采用预制高强度螺旋拉杆，其表面有螺纹，具有施工简便，对深层冻土扰动小的优异效果。

5、本发明提供的预制锚固基础采用预制高强度螺旋拉杆，其杆身螺纹顶部设置顶部圆盘，此圆盘可兼做基础底部预留空洞浇筑是时的模板，具有施工简便，节省成本的优异效果。

6、本发明提供的预制锚固基础采用预制高强度螺旋拉杆，其钻入多年冻土层，可以加深基础锚固深度，克服基础埋深浅的缺点，可以克服抵消较大冻胀力，具有克服冻胀破坏，增强桩基稳定性的优异效果。

7、本发明提供的预制锚固基础采用具有良好绝热性能垫块，可以阻隔温度通过螺旋拉杆传入多年冻土层，具有保护多年冻土保持原状，提高高强度螺旋拉杆锚固作用的优异效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为本发明螺旋拉杆结构示意图。

其中：4—钢筋混凝土预制桩、5—锥柱段、6—直柱段、7—基础底座、8—螺旋拉杆、9—螺纹顶部圆盘、10—螺纹、11—基础底部锚固垫块、12—基础顶部锚固垫块、13—基础预留孔洞、14—细石混凝土、15—钻头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，本文中所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1至图3，一种用于冻土地基的预制锚固基础，包括桩身、螺旋拉杆8、基础顶部锚固垫块12和基础底部锚固垫块11；桩身包括钢筋混凝土预制桩4和基础底座7，钢筋混凝土预制桩4垂直固定设置在基础底座7的中心；基础底座7为矩形底座，在矩形的四个角上均贯穿基础底座7的设置有基础预留孔13；四根螺旋拉杆8贯穿设置在基础预留孔13内；基础预留孔13的下方的螺旋拉杆8上套设有基础底部锚固垫块11，且基础底部锚固垫块11的上表面与基础底座7的下表面固定连接；基础预留孔13的上方的螺旋拉杆8上套设有基础顶部锚固垫块12，且基础顶部锚固垫块12和基础底部锚固垫块11的直径大于基础预留孔13的直径。

基础底部锚固垫块11下方的螺旋拉杆8上设置有螺纹10，螺纹10的顶部固定设置有螺纹顶部圆盘9，螺纹顶部圆盘9的直径与基础预留孔13的直径相匹配。

基础底座7上表面的基础预留孔13周围设置有与基础顶部锚固垫块12相匹配的凹槽，凹槽的深度与基础顶部锚固垫块12的高度相同，基础顶部锚固垫块12固定在凹槽内。

钢筋混凝土预制桩4分为上下两段，上面为锥柱段5，下面为直柱段6。

螺旋拉杆8的下端设置有钻头15。

螺旋拉杆8与基础预留孔13之间的空隙填充有细石混凝土14，螺纹顶部圆盘9与细石混凝土14相接触。

基础预留孔13的直径大小比螺纹10外径大至少0.5mm。

基础底座7位于多年冻土层内。

所述用于冻土地基的预制锚固基础的安装方法，包括以下步骤：

1)在冬季对季节性冻土层进行基础开挖，在多年冻土层内挖出与预制锚固基础相匹配的基坑；

2)基坑施工完成后，用起重机将预制锚固基础吊装至基坑内；

3)然后采用螺旋钻机将螺旋拉杆8钻入多年冻土层中，在钻进到离设计深度0.1米时，采用低速钻入；

4)对基础底座7和基础顶部锚固垫块12涂刷防腐材料；

5)进行回填作业，每回填一层，对该层回填土用夯实机进行夯实。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。