应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，包括依据杆塔及上部结构坡度倾斜角度设置的四个钢筋混凝土斜柱，钢筋混凝土斜柱伸入到多年冻土上限以下，钢筋混凝土斜柱底部铺设有水平向钢筋混凝土底板，钢筋混凝土斜柱柱身上包裹有玻璃钢套筒，在四个钢筋混凝土斜柱中间填充有粗颗粒土，粗颗粒土填充深度为自多年冻土上限至天然地表，粗颗粒土上铺设有片石层；本发明专利技术提高多年冻土的人为上限，减小上部杆塔传至基础的水平作用力，增强塔基的稳定性和地基承载力，减少塔基上拔可能性和工程冻害。

【技术实现步骤摘要】
应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构
本专利技术涉及一种在多年冻土地区的斜柱扩展基础，尤其涉及一种应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构。
技术介绍
多年冻土地区输电线路的基础选型受到各种条件的严重制约，尤其是环境因素和地质条件的限制。斜柱扩展基础是一种可以有效减小塔腿水平作用力的基础型式，在普通土地区，对基础作用力较大的杆塔，采用斜柱扩展基础后混凝土和钢筋材料量比直柱扩展基础大约降低10％～20％。但在冻土地区，季节冻结层产生的冻胀力使斜柱柱身比直柱柱身承受了额外的冻拔和弯矩，尤其在冻胀等级较高的地区，斜柱柱身容易产生冻胀变形破坏。另外，在多年冻土区，斜柱扩展基础施工和换填时，需要开挖至多年冻土上限以下，扰动多年冻土层的热平衡状态，可能会导致基础融沉，影响塔基稳定和线路安全。在多年冻土地区进行基础设计、施工和运营，对塔基稳定性进行研究离不开多年冻土和工程之间的交互影响问题，因此需对地基土体有以下要求：1.减小基础斜柱部分土体的冻胀性，尽可能规避冻胀对基础整体和构件的作用；2.可利用工程措施防止冻土退化，有效的提高周围地基多年冻结土体上限，减小工程活动对多年冻土的侵扰，尽可能的利用冻土较高的承载力；3.尽量减小杆塔传给基础的水平荷载，设计特殊的构件组合形式以应对这种不平衡。总的来说，需要对扩展基础进行优化设计，并配套相关易于实现的工程措施组合成复合结构，并对其组合结构进行进一步优化设计和分析，可对多年冻土区输电线扩展基础工程中冻胀、融沉等工程问题的防治提供技术支持。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术的目的在于提供一种高效、易行的应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，有效提高其地基承载力，减小上部杆塔传至基础的水平力，减弱冻胀土-基础接触面的接触应力，减小基础倾斜构件受冻拔的影响，实现对多年冻土上限的有效提升，同时，为预防与防治土体冻胀和融沉引起的工程问题提供技术支持。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，包括依据杆塔及上部结构坡度倾斜角度设置的四个钢筋混凝土斜柱，钢筋混凝土斜柱伸入到多年冻土上限以下，钢筋混凝土斜柱底部铺设有水平向钢筋混凝土底板，钢筋混凝土斜柱柱身上包裹有玻璃钢套筒，在四个钢筋混凝土斜柱中间填充有粗颗粒土，粗颗粒土填充深度为自多年冻土上限至天然地表，粗颗粒土上铺设有片石层。进一步，在粗颗粒土与片石层之间铺设有复合土工膜。进一步，所述水平向钢筋混凝土底板尺寸大于钢筋混凝土斜柱水平截面尺寸，作为斜柱扩展基础扩大底板。进一步，玻璃钢套筒尺寸略大于钢筋混凝土斜柱柱身，玻璃钢套筒同钢筋混凝土斜柱之间的缝隙填充有润滑材料。进一步，所述片石层铺设范围大于粗颗粒土铺设范围。进一步，所述复合土工膜铺设范围大于粗颗粒土和片石层铺设范围。本专利技术可实现对多年冻土区输电线塔基的有效降温，提高多年冻土的人为上限，减小上部杆塔传至基础的水平作用力，增强塔基的稳定性和地基承载力，减少塔基上拔可能性和地表渗流对多年冻土层的侵扰。本专利技术的优点是：1.钢筋混凝土斜柱柱身上包裹有玻璃钢套筒，玻璃钢套筒同土体的接触面较为光滑的特点，可以减少在冻融过程中受环境温度波动对基础的直接冻拔力。2.四个钢筋混凝土斜柱中间填充有粗颗粒土，利用粗颗粒填料可有效减小土体的冻胀现象及其带来的冻拔效应。3.粗颗粒土上铺设有片石层，通过在地表设置一层片石层，可提高多年冻土上限的埋深，保证地基土体冻结状态，提高了基础承载力。4.采用复合斜柱扩展基础系统，斜柱、底板可预制也可现浇，可在保证工程预设目标的前提下，节约工程造价，减小施工难度。进一步，在片石层和粗颗粒土界面布设的复合土工膜，可有效减少地表径流对多年冻土层的侵扰。【附图说明】图1为本专利技术的复合斜柱扩展基础结构的横截面结构示意图；图2为本专利技术的复合斜柱扩展基础结构的地表俯视示意图；图中：1.杆塔及上部结构；2.片石层；3.粗颗粒土；4.钢筋混凝土斜柱；5.玻璃钢套筒；6.水平向钢筋混凝土底板；7.复合土工膜；8.天然地表；9.多年冻土上限；10.杆塔中心投影。【具体实施方式】下边结合附图和对本专利技术作进一步的详细说明，但并不作为对本专利技术做任何限制的依据。如图1和图2所示，本专利技术应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，包括依据杆塔及上部结构1坡度倾斜角度设置的四个钢筋混凝土斜柱4，杆塔中心投影10四个钢筋混凝土斜柱4的对角线交点位置，位于钢筋混凝土斜柱4伸入到多年冻土上限9以下，钢筋混凝土斜柱4底部铺设有水平向钢筋混凝土底板6，钢筋混凝土斜柱4柱身上包裹有玻璃钢套筒5，在四个钢筋混凝土斜柱4中间填充有粗颗粒土3，粗颗粒土3填充深度为自多年冻土上限至天然地表8，粗颗粒土3上铺设有片石层2。一个依据杆塔塔腿坡度可调倾斜角度的钢筋混凝土斜柱和水平向钢筋混凝土底板，目的在于减小上部杆塔对基础的水平作用，在斜柱柱身包裹一个玻璃钢套筒，目的在于减弱斜柱同周围土体的摩擦，减弱由于冻拔和融沉引发的基础位移。并且本结构部分构件可提前预制，施工时在现场装配即可，适用于开挖扩展基础的施工。进一步，在粗颗粒土3与片石层2之间铺设有复合土工膜7，复合土工膜7铺设范围大于粗颗粒土3和片石层2铺设范围。为确保地表径流不会对多年冻土的袭扰，在片石层底部与粗颗粒土填充的边界层上，铺设一层复合土工膜以防止地表径流侵入至地基中。进一步，所述水平向钢筋混凝土底板6尺寸大于钢筋混凝土斜柱4水平截面尺寸，作为斜柱扩展基础扩大底板，并将基础的扩大底板设置入多年冻土上限以下，以利用多年冻土地层较高的地基承载力。进一步，玻璃钢套筒5尺寸略大于钢筋混凝土斜柱4柱身，玻璃钢套筒5同钢筋混凝土斜柱4之间的缝隙填充有润滑材料。进一步，所述片石层2铺设范围大于粗颗粒土3铺设范围。可实现对多年冻土区输电线塔基土体的有效降温，片石层可加速大气同多年冻土的热交换，提高多年冻土的人为上限，增强杆塔基础的稳定性和地基承载力，减少基础上拔可能性和工程冻害。本专利技术的原理是，在多年冻土地区，采用直柱扩展基础承受的上部杆塔传递的水平作用力较大时，混凝土和钢筋的设计材料量较大，而采用常规的斜柱扩展基础，季节冻结层会对斜柱构件产生额外的冻胀作用。因此依据多年冻土地基的特点，设计适用的斜柱扩展基础，降低季节冻土层冻拔作用同时减小地表径流对多年冻土的影响。根据杆塔主材的坡度、基础作用力和地质条件，设置不同倾斜角度和深度的斜柱扩展基础，并将基础的扩大底板设置入多年冻土上限以下，以利用多年冻土地层较高的地基承载力。在季节冻结层的深度范围内，在斜柱柱身设置一个玻璃钢套筒，以期通过玻璃钢界面同土层接触摩擦较小的机理，减弱由于土层冻胀而对基础产生的冻拔影响。在斜柱基础对角方向内，在一定的水平角度内换填冻胀率较小的粗颗粒土填料，以期减少柱身周围土体对斜柱的冻胀影响。同时在地表上方铺设一定厚度的片石层，以便利用片石层的主动降温机理来保证其下伏多年冻土的稳定性，进一步提高地基承载力和稳定性。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，其特征在于：包括依据杆塔及上部结构(1)坡度倾斜角度设置的四个钢筋混凝土斜柱(4)，钢筋混凝土斜柱(4)伸入到多年冻土上限(9)以下，钢筋混凝土斜柱(4)底部铺设有水平向钢筋混凝土底板(6)，钢筋混凝土斜柱(4)柱身上包裹有玻璃钢套筒(5)，在四个钢筋混凝土斜柱(4)中间填充有粗颗粒土(3)，粗颗粒土(3)填充深度为自多年冻土上限至天然地表(8)，粗颗粒土(3)上铺设有片石层(2)。

【技术特征摘要】
1.一种应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，其特征在于：包括依据杆塔及上部结构(1)倾斜角度设置的四个钢筋混凝土斜柱(4)，钢筋混凝土斜柱(4)伸入到多年冻土上限(9)以下，钢筋混凝土斜柱(4)底部铺设有水平向钢筋混凝土底板(6)，钢筋混凝土斜柱(4)柱身上包裹有玻璃钢套筒(5)，在四个钢筋混凝土斜柱(4)中间填充有粗颗粒土(3)，粗颗粒土(3)填充深度为自多年冻土上限至天然地表(8)，粗颗粒土(3)上铺设有片石层(2)。2.根据权利要求1所述的应用于多年冻土地区输电线路的复合斜柱扩展基础结构，其特征在于：在粗颗粒土(3)与片石层(2)之间铺设有复合土工膜(7)。3.根据权利要求1所述的应用于多年冻土地区输电线路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学明，袁俊，王虎长，管顺清，胡建民，吴彤，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61