单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构及方法

技术领域

本发明属于螺旋锚基础技术领域，尤其涉及单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

输电线路工程传统大开挖式基础形式存在以下弊端：施工过程中破坏自然环境较严重，还存在易坍塌、开挖量大、成本高、工期长等。虽然钢筋混凝土孔桩类基础型式较开挖式基础对自然环境的影响稍小，但也存在造价高、施工工艺复杂、工期长等缺点。螺旋锚基础作为一种新型输电线路基础型式，其自身兼具环保和绿色建造属性且适于机械化施工，与普通基础相比，螺旋锚基础承载力高，几乎不产生挖方和破坏原状土，能够充分发挥原状土承载力且需要的人力、物力较少，施工效率高，费用较低。

群锚型螺旋锚基础一般适用于作用力大、地基承载力较低的塔基。群锚型螺旋锚基础，下部多根基锚通过锚固、焊接等方式与钢筋混凝土承台或钢结构承台连接，上部输电塔再通过其塔脚板与承台采用螺栓(或地脚地脚)连接。

单锚型螺旋锚基础一般适用于作用力不大、地基承载力较高的塔基。尽管单锚型螺旋锚基础也可以设置承台与上部输电塔通过塔脚板连接，但钢筋混凝土承台需要支模、浇筑和养护，施工周期较长，钢结构承台结构复杂且会产生大量操作困难的仰焊工作，现场焊接质量不易保证。

发明内容

为解决上述背景技术中单锚型螺旋锚基础存在的技术问题，本发明提供两种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构及方法，该连接方法应具备构造简洁、力传递清晰、施工易操作、结构可靠性高等特点。

本发明提供了单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构。

单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构，包括：

十字焊板和包封素混凝土保护帽；

所述十字焊板上端通过螺栓连接输电塔的铁塔主材和塔腿斜材；

所述十字焊板下端插入基锚锚杆上端，且与基锚锚杆采用焊接连接；所述基锚锚杆预埋于地下；

所述包封素混凝土保护帽包覆在十字焊板与基锚锚杆的焊缝及螺栓外侧。

作为一种实施方式，所述十字焊板上端预留有螺栓孔，所述螺栓穿设在螺栓孔内。

该所述的单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构的施工方法，其包括：

根据基锚锚杆尺寸和设计要求，制备十字焊板；所述十字焊板的横向宽度大于锚杆外径预设长度，纵向高度满足预留螺栓孔的空间排布和其与基锚锚杆焊缝长度的要求，板件厚度满足受力要求且不小于铁塔塔腿主材；

根据输电塔的塔腿主材螺栓孔排布和间距对十字焊板实施开孔，并完成十字焊板热浸镀锌工艺；

在施工现场，将基锚锚杆顶端根据设计要求顺其轴线方向开槽，再将十字焊板的四个肢卡入槽内并施焊，焊接完成后对焊缝进行冷喷锌防腐；

组塔完成后，根据设计要求浇制包封素混凝土保护帽，使得包封素混凝土保护帽包覆在十字焊板与基锚锚杆的焊缝及螺栓外侧。

本发明还提供了另一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构。

另一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构，包括：

十字焊板、圆形套筒和包封素混凝土保护帽；

所述十字焊板上端通过第一螺栓连接输电塔的铁塔主材和塔腿斜材；

所述十字焊板下端插入圆形套筒上端，且与圆形套筒采用焊接连接；

所述圆形套筒下端插入基锚锚杆的上端，且与基锚锚杆采用螺栓连接；所述基锚锚杆预埋于地下；

所述包封素混凝土保护帽包覆在十字焊板与圆形套筒的焊缝及第一螺栓外侧。

作为一种实施方式，所述圆形套筒下端也通过第二螺栓与插入基锚锚杆的上端固定连接。

作为一种实施方式，所述圆形套筒下端预留有螺栓孔，所述第二螺栓穿设在螺栓孔内。

作为一种实施方式，所述圆形套筒下端的螺栓孔的排布方式及孔径应与所述基锚锚杆顶端的旋钮施工螺栓孔孔匹配。

作为一种实施方式，所述十字焊板上端也预留有第一螺栓穿设的螺栓孔。

作为一种实施方式，所述基锚锚杆为圆形钢管。

另一种所述的单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构的施工方法，其包括：

根据基锚锚杆尺寸和设计要求，制备十字焊板；所述十字焊板的横向宽度大于锚杆外径预设长度，纵向高度满足预留螺栓孔的空间排布和其与基锚锚杆焊缝长度的要求，板件厚度满足受力要求且不小于铁塔塔腿主材；

根据输电塔的塔腿主材螺栓孔排布和间距对十字焊板实施开孔，根据基锚锚杆顶端的旋钮施工螺栓孔排布和间距对圆形套筒下部实施开孔；

将圆形套管顶端根据设计要求顺其轴线方向开槽，再将十字焊板的四个肢卡入槽内并施焊，最后完成连接构件整体热浸镀锌工艺。

在施工现场，将圆形套筒直接插入基锚锚杆，并将两者采用螺栓连接；

组塔完成后，根据设计要求浇制包封素混凝土保护帽，使得包封素混凝土保护帽包覆在十字焊板与圆形套筒的焊缝及螺栓外侧。

本发明的有益效果是：

(1)本发明为一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构，避免了钢筋混凝土承台支模、预埋地脚螺栓、浇筑、养护等工艺。

(2)本发明的一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构仅将十字焊板(其自身焊接及预留螺栓孔均为工厂预制)插入基锚锚杆上端，两者间在施工现场可采用常规焊接操作；

(3)本发明的本发明的另一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构增加了一个圆形套筒转换构件，使得整个连接结构均可以工厂预制，其在施工现场与基锚锚杆仅采用螺栓连接即可。

(4)本发明避免了钢承台构复杂和施工现场大量操作困难的仰焊工作，有效提升施工效率和焊接质量。

(5)本发明中基锚锚杆、插入式十字焊板(插入式圆形套筒)、上部输电塔塔腿主材的坡度相同，可最大程度抵消水平向基础作用力，有效减小基锚锚杆端部水平位移和降低基锚锚杆规格，结构受力体系科学合理、经济性好。

(6)本发明中螺旋锚基础通过十字焊板上的预留螺栓孔与上部输电塔铁塔主材和塔腿斜材采用螺栓连接，相比传统混凝土斜柱插入锚固角钢与上部输电塔铁塔主材和塔腿斜材采用螺栓连接方式，一旦发生根部倒塔事故，本发明方法更易于实施输电塔原地快速替换等抢修措施；传统的混凝土斜柱插入锚固角钢与上部输电塔铁塔主材和塔腿斜材采用螺栓连接方式，一旦发生根部倒塔事故，基本都在插入锚固角钢与混凝土斜柱交接面处破坏，此时基础结构体系失效，无法再利用原基础抢修替换铁塔；本发明方法，十字插板的强度和刚度均远大于上部铁塔的主材和斜材，即使发生根部倒塔事故，十字焊板一般不会发生破坏，可再利用原基础抢修替换铁塔。

(7)本发明中连接构造简洁，构件之间传力直接，插入式十字焊板与基锚锚杆焊接施工易操作，套筒插入式螺栓连接结构可全部在工厂内预制，现场无需焊接工作。

(8)本发明中包封素混凝土保护帽可有效保护十字焊板与基锚锚杆(圆形套筒)的焊缝及靠近地面的连接螺栓免于锈蚀，同时可增大基锚锚杆端部刚度。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一的单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构示意图；

图2是本发明实施例一的A-A剖面图；

图3是本发明实施例二的单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构示意图；

图4是本发明实施例二的B-B剖面图；

图5是本发明实施例二的C-C剖面图；

图6是本发明实施例一和实施例二的对比实施例；

图7是图6的D-D剖面图；

图8是十字焊板俯视图；

图9是十字焊板的A向和B向视图。

其中，1十字焊板；2预留铁塔主材连接螺栓孔；3预留铁塔腿部斜材连接螺栓孔；4包封素混凝土保护帽；5基锚锚杆；6基锚锚盘；7预留接地螺栓孔；8圆形套筒；9预留套筒与基锚锚杆连接螺栓孔；10自然地面；11预留地脚螺栓孔；12钢制承台；13加劲焊板；14仰焊焊缝；15铁塔主材。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构，包括：

十字焊板1和包封素混凝土保护帽4；

所述十字焊板1上端通过螺栓连接输电塔的铁塔主材15和塔腿斜材；

所述十字焊板1下端插入基锚锚杆5上端，且与基锚锚杆5采用焊接连接；所述基锚锚杆5预埋于地下；

所述包封素混凝土保护帽4包覆在十字焊板1与基锚锚杆5的焊缝及螺栓外侧。其中，基锚锚杆5外侧还设置有基锚锚盘6。

在本实施例中，十字焊板1与基锚锚杆5的焊缝和近自然地面10处的连接螺栓均采用包封素混凝土保护帽4进行保护。

本实施例的十字焊板1材质不低于Q345B，连接螺栓等级不低于6.8级，包封素混凝土保护帽强度等级不低于C25。

其中，所述十字焊板1上端预留有螺栓孔，所述螺栓穿设在螺栓孔内。

所述基锚锚杆为圆形钢管。如图8和图9所示，十字焊板1上的预留螺栓孔包括预留铁塔主材连接螺栓孔2、预留铁塔腿部斜材连接螺栓孔3和预留接地螺栓孔7。

由于钢结构连接形式一般采用螺栓连接、铆栓连接和焊接。铆栓连接很少应用在输电铁塔结构；如采用焊接连接，一旦结构发生根部倒塔事故，则基础无法再次利用，不符合本发明的易于实施输电塔原地快速替换等抢修措施的优点；因此，本发明采用螺栓连接为最优方案。

本实施例的所述的单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构的施工方法，其包括：

根据基锚锚杆尺寸和设计要求，制备十字焊板；所述十字焊板的横向宽度大于锚杆外径预设长度，纵向高度满足预留螺栓孔的空间排布和其与基锚锚杆焊缝长度的要求，板件厚度满足受力要求且不小于铁塔塔腿主材；

根据输电塔的塔腿主材螺栓孔排布和间距对十字焊板实施开孔，并完成十字焊板热浸镀锌工艺；

在施工现场，将基锚锚杆顶端根据设计要求顺其轴线方向开槽，再将十字焊板的四个肢卡入槽内并施焊，焊接完成后对焊缝进行冷喷锌防腐；

组塔完成后，根据设计要求浇制包封素混凝土保护帽，使得包封素混凝土保护帽包覆在十字焊板与基锚锚杆的焊缝及螺栓外侧。

实施例二

如图3、图4和图5所示，本实施例提供了另一种单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构，包括：

十字焊板1、圆形套筒8和包封素混凝土保护帽4；

所述十字焊板1上端通过第一螺栓连接输电塔的铁塔主材和塔腿斜材；

所述十字焊板1下端插入圆形套筒8上端，且与圆形套筒8采用焊接连接；

所述圆形套筒8下端插入基锚锚杆5的上端，所述基锚锚杆5预埋于地下；

所述包封素混凝土保护帽4包覆在十字焊板1与圆形套筒8的焊缝及第一螺栓外侧。

其中，所述圆形套筒下端通过第二螺栓与基锚锚杆的上端连接。

在本实施例中，十字焊板与圆形套筒的焊缝和近自然地面处的连接螺栓均采用包封素混凝土保护帽进行保护。

本实施例的十字焊板和圆形套筒材质不低于Q345B，连接螺栓等级不低于6.8级，包封素混凝土保护帽强度等级不低于C25。

其中，所述十字焊板上端预留有螺栓孔，所述螺栓穿设在螺栓孔内。

所述基锚锚杆为圆形钢管。

由于钢结构连接形式一般采用螺栓连接、铆栓连接和焊接。铆栓连接很少应用在输电铁塔结构；如采用焊接连接，一旦结构发生根部倒塔事故，则基础无法再次利用，不符合本发明的易于实施输电塔原地快速替换等抢修措施的优点；因此，本发明采用螺栓连接为最优方案。

其中，所述圆形套筒下端预留有螺栓孔，所述第二螺栓穿设在螺栓孔内。

所述圆形套筒下端的螺栓孔的排布方式及孔径应与所述基锚锚杆顶端的旋钮施工螺栓孔匹配。

所述十字焊板上端也预留有第一螺栓穿设的螺栓孔。

所述基锚锚杆为圆形钢管。

此处需要说明的是，在其他实施例中，也可将纯板件焊接而成的十字焊板替换为由热轧等边角钢构造而成十字型构件，从而实现近乎同等功能。此种连接方法需沿连接角钢两个肢的反方向各焊接一块加劲板，加劲板沿连接角钢两个肢的反方向与基锚锚杆或圆形套筒焊接，以加强连接角钢的刚度和稳定性。

本实施例的单锚型螺旋锚基础与输电角钢铁塔插入式连接结构的施工方法，其包括：

根据基锚锚杆尺寸和设计要求，制备十字焊板；所述十字焊板的横向宽度大于锚杆外径预设长度，纵向高度满足预留螺栓孔的空间排布和其与基锚锚杆焊缝长度的要求，板件厚度满足受力要求且不小于铁塔塔腿主材；

根据输电塔的塔腿主材螺栓孔排布和间距对十字焊板实施开孔，根据基锚锚杆顶端的旋钮施工螺栓孔排布和间距对圆形套筒下部实施开孔；

将圆形套管顶端根据设计要求顺其轴线方向开槽，再将十字焊板的四个肢卡入槽内并施焊，最后完成连接构件整体热浸镀锌工艺。

在施工现场，将圆形套筒直接插入基锚锚杆，并将两者采用螺栓连接；

组塔完成后，根据设计要求浇制包封素混凝土保护帽，使得包封素混凝土保护帽包覆在十字焊板与圆形套筒的焊缝及螺栓外侧。

图6和图7给出了实施例一和实施例二的对比实施例，图6为单锚型螺旋锚基础采用设置承台方式与上部输电塔连接，在图6中，基锚锚杆5在自然地面10的一端设置有加劲焊板13，且通过焊接方式与钢制承台12连接。其中，加劲焊板13与基锚锚杆5和钢制承台12之间通过仰焊焊缝14固定连接，整体结构再通过预留地脚螺栓孔11与上部铁塔的塔脚板采用地脚螺栓连接。此种方式与本发明的实施例一和实施例二的方案相比，钢承台构复杂且施工现场需要大量操作困难的仰焊工作，降低了施工效率和焊接质量。本发明避免了钢承台构复杂和施工现场大量操作困难的仰焊工作，有效提升施工效率和焊接质量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。