岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩及施工稳固方法与流程

本发明涉及一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩及施工稳固方法，具体适用于输电杆塔结构体系的安全评估预警。

背景技术：

1、近年来，我国在输电杆塔的建设领域发展迅速，尤其是对输电杆塔建成后的安全评估与维护投入了很大的人力物力。岩溶土洞的扩张等因素会导致杆塔的基础变形，如果不及时发现并补救，严重的时候甚至会发生倒塌事故，最终导致严重的经济损失。

2、传统的关于岩溶土洞扩张工况下输电杆塔的安全评估方法有：结构稳定性分析、地基稳定性分析，但都需要专业的知识和技能对人员要求较高，且耗费大量的时间和资源，评估的结果可能受到多种因素的影响不是很准确。因此有必要发明一种更加简单方便，准确性高的安全快速评估装置及稳固方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的输电杆塔安全评估困难、准确率低的问题，提供了一种能够快速实现杆塔安全评估，且准确率高的岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩及施工稳固方法

2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

3、一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩，所述快速评估装置包括：杆塔结构和快速评估基座结构，所述杆塔结构的底部通过多根长劲螺丝固定于快速评估基座结构上；

4、所述快速评估基座结构包括：杆塔基桩、重型实心基板、底层基桩和辅助支撑预警装置，所述杆塔结构固定于重型实心基板上方，杆塔结构的每一个脚下方均对应设置有一个杆塔基桩和一个底层基桩，所述长劲螺丝依次穿过杆塔基桩、重型实心基板后与底层基桩的顶部螺纹连接，每个所述底层基桩四周的重型实心基板上均固定有一套辅助支撑预警装置，所述辅助支撑预警装置的下端与固定于底层基桩上的压缩钢杆压紧配合，所述辅助支撑预警装置的顶部与拉力传感预警装置的拉力探头相连接，所述拉力传感预警装置的信号输出端通过网络信号连接控制中心。

5、每套所述辅助支撑预警装置包括多根空心钢柱，多根所述空心钢柱均布于底层基桩的四周，所述空心钢柱为底部和顶部密封的中空管状结构，所述空心钢柱正对底层基桩的侧壁上开设有预警支撑口，所述预警支撑口与压缩钢杆的弹射端插入相配合；

6、所述空心钢柱的顶部与拉力传感预警装置的拉力探头相连接。

7、所述预警支撑口正上方的空心钢柱侧壁上设置有内凹的钢杆滑槽，所述钢杆滑槽与压缩钢杆的弹射端滑动配合。

8、所述底层基桩包括基桩模具壳体和钢筋混凝土浇筑芯体，所述钢筋混凝土浇筑芯体为基桩模具壳体内部混凝土浇筑成型，所述基桩模具壳体为金属结构；

9、所述压缩钢杆包括套管、尾部固定钢筋、强劲弹簧、子弹型钢活塞筋头，所述套管套设于尾部固定钢筋、强劲弹簧、子弹型钢活塞筋头的外部，所述尾部固定钢筋与套管的一端固定连接后形成压缩钢杆的安装固定端，所述压缩钢杆的安装固定端固定于基桩模具壳体的外部，所述子弹型钢活塞筋头设置于套管的另一端，所述子弹型钢活塞筋头通过强劲弹簧与尾部固定钢筋压紧配合，所述子弹型钢活塞筋头和套管构成压缩钢杆的弹射端。

10、所述基桩模具壳体、空心钢柱和压缩钢杆均采用耐腐蚀钢材制造，所述空心钢柱和压缩钢杆的外表面均设置有增大摩擦力的纹理结构。

11、所述重型实心基板为耐腐蚀自重大的钢板，所述重型实心基板的厚度大于25cm；

12、所述重型实心基板上固定有与其平行设置的水平仪。

13、一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

14、步骤1：底层基桩浇筑，首先利用钢筋在搭建基桩笼骨架，在基桩笼骨架的外部组装基桩模具壳体，然后在基桩模具壳体内部进行混凝土浇筑，浇筑完成后在底层基桩的顶部固定长劲螺丝的安装螺母配件；

15、浇筑完成后，在基桩模具壳体上设定高度的圆周上焊接尾部固定钢筋，再将尾部固定钢筋与套管的尾部焊接为一体，最后将套管的尾部焊接于基桩模具壳体，为保障连接强度尾部固定钢筋与套管的焊接均采用满焊的方式进行；

16、步骤2：加工重型实心基板，在重型实心基板上的对应位置开取长劲螺丝的安装孔和空心钢柱的固定孔位，其中空心钢柱的固定孔位需要与浇筑完成的底层基桩23上的套管的位置相配合；最后在重型实心基板上安装水平仪；待底层基桩成型后，将开孔完成的重型实心基板吊装到底层基桩上方并调整孔位对齐；

17、步骤3：杆塔基桩的浇筑，在重型实心基板上搭建杆塔基桩的笼骨架，然后安装杆塔基桩的浇筑模板，并留出长劲螺丝的安装孔位，然后进行混凝土浇筑；

18、步骤4：安装空心钢柱，将强劲弹簧、子弹型钢活塞筋头安装进套管内，然后将空心钢柱按照重型实心基板所预留的洞口位置埋入地面，此时子弹型钢活塞筋头的头部位于钢杆滑槽内，且空心钢柱的顶部高于重型实心基板的表面；

19、步骤5：利用千斤顶来将重型实心基板进一步调平，使其孔位对正，当孔位对正后观察水平仪，在其水平状态时用长劲螺丝连接杆塔基桩、重型实心基板和底层基桩，然后在空心钢柱顶部连接拉力传感预警装置，并对拉力传感预警装置进行初始设置和调零处理，此时杆塔安全快速评估基桩建设完成，可以进行杆塔的建设。

20、所述步骤4安装完成时，压缩钢杆与预警支撑口之间的高度差为h；

21、

22、hmax＝ η*h            (2)

23、式中：hmax为桩基最大沉降量，为向下取整符号，取整的长度单位为厘米，η为最大倾斜度，h为底层基桩高度。

24、一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩的稳固方法，所述稳固方法包括如下步骤：

25、步骤1：当杆塔底层基桩逐渐沉降到一定的深度后，处于压缩状态的压缩钢杆遇到空心钢柱的预警支撑口时便会弹入到空心钢柱中，此时底层基桩与其四周的空心钢柱协同受力；

26、步骤2：此时空心钢柱顶部的拉力传感预警装置测量到拉力后，便会发出警报声，并向控制中心发出报警信号；

27、步骤3：工作人员到达现场后，找到报警的桩基，卸掉长劲螺丝，用千斤顶将出问题的桩基处的重型实心基板抬高，并观察水平仪，当重型实心基板再次处于水平状态的时候，测量出重型实心基板与底层基桩之间的高差h’，再次浇筑高度为h’的底层基桩的修复基桩；

28、步骤4：抬高千斤顶，将制作好的修复基桩插入到需要修补的底层基桩上，同时使修复基桩与底层基桩的孔位对准，然后利用千斤顶将重型实心基板调平，用长劲螺丝连接杆塔基桩、重型实心基板、修复基桩和底层基桩；

29、步骤5：将空心钢柱与重型实心基板的连接处进行焊接加固，将压缩钢杆5与空心钢柱的连接处进行焊接加固；

30、步骤6：此时沉降的底层基桩与四周的空心钢柱协同受力，沉降速度会非常缓慢；此时调节沉降的底层基桩处辅助支撑预警装置对应的拉力传感预警装置，将该拉力传感预警装置的报警模式调节为拉力骤变报警模式：若拉力传感预警装置发生骤变情况，说明此处的底层基桩下部土洞已经扩张到附近，需要进行土洞填补措施。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、1、本发明一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩中直接将辅助支撑预警装置设置于杆塔的脚部，相对于现有技术通过杆塔上输电线路的受力参数来间接测量的方式，评估方式更加直观，从问题发生的源头出发，对沉降问题进行评估预警，能够在隐患发生初期找到隐患解决隐患；同时，设备报警的准确率高，可靠性好。

33、2、本发明一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩中空心钢柱和压缩钢杆的结构设计使其不仅起到快速预警的作用，同时中空心钢柱和压缩钢杆配合重型实心基板，整体形成了一个更好的支撑结构，分散了底层基桩的受力，有效减缓沉降速度，避免底层基桩发生倾斜。

34、3、本发明一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩的施工方法中使空心钢柱和压缩钢杆有效配合，在底层基桩发生初期沉降时，压缩钢杆沿着钢杆滑槽下滑进入预警支撑口后弹出，此时空心钢柱从不受力状态变成承受向下的拉力，拉力传感预警装置报警，实现初期沉降的预警和快速反应。同时使用长劲螺丝固定，能够方便桩基的维护及补救措施的实施。

35、4、本发明一种岩溶土洞扩张工况杆塔安全快速评估基桩的稳固方法中有效实现了初期沉降的修复稳固，同时改变拉力传感预警装置的工作模式，在拉力出现骤变时报警提示需要采取进一步土洞填补措施。