架空输电线路PHC管桩与预制承台的灌浆料连接方法与流程

本发明属于电力设计，具体涉及一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法。

背景技术：

1、我国幅员辽阔，输电线路建设工程庞大。在架空输电线路的施工中，杆塔基础成为控制施工进度的重要环节，并且杆塔基础工程量和造价均占输电线路工程土建总工程量、总造价的30％左右。phc管桩基础具有单桩承载力高、抗弯性能好、造价经济、施工速度快，周期短、可机械化施工、现场施工文明绿色环保等优点广泛应用于民用建筑领域及发电厂、变电站基础当中，在输电线路中应用较少。

2、现阶段，输电线路平原区域以钻孔灌注桩为主要基础型式，钻孔灌注桩基础因其具有承载力大、变形小、施工方便等优点，在杆塔基础中被广泛采用。但大量实践表明，其仍存在如下不足：钻孔灌注桩孔底部沉渣难以清理干净，弱化了桩端承载力，与phc预制桩相比钻孔灌注桩的承载力偏低；钻孔灌注桩在浇筑水下混凝土时，夹泥断桩的情况常有发生，桩身混凝土质量事故占7％～14％；现场施工中较phc预制桩，不仅施工周期长并且产生泥浆污染。

3、输电线路基础不仅承受下压荷载，还会承受较大的上拔以及水平荷载。因此对于phc管桩与承台的连接需要重点研究，现有的连接方式包括：(1)在管桩端板焊接环向向外的连接钢板，连接钢板用于焊接锚入承台钢筋，同时在桩内浇筑一定长度填芯混凝土，phc管桩通过锚入承台钢筋以及填芯混凝土与桩内壁的粘结实现与基础承台的连接；(2)通过法兰连接将预留安装孔的phc管桩与承台进行连接，两种连接方式第一种在现场施工过程中，施工电源难以保障，焊接质量难以保障，且施工现场不易检测焊接质量，第二种对于现场施工人员沉桩要求较高，当桩身与地面形成非90°夹角时，工人很难通过法兰将承台与桩身进行连接。

技术实现思路

1、为了推动输电线路全过程机械化施工，并针对现有技术的缺陷与不足，本发明目的是提供一种通过灌浆料将phc管桩与预制承台连接的结构形式，phc管桩与预制承台通过水泥基灌浆料连接，预制承台与phc管桩设置键槽，以提高与灌浆料的机械咬合力并获得更高的上拔下压承载力。

2、本发明是采用如下技术方案实现的：

3、一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，包括以下步骤：

4、s1，根据线路方向和铁塔根开数据确定铁塔的abcd四条腿的位置，确定承台的位置，承台上的柱与线路方向平行，矩形承台底座的方向与线路方向呈45°夹角；

5、s2，预制的承台内预埋地脚螺栓、钢筋提手，承台上在柱的两侧开设连接洞用于phc管桩的安装，连接洞内壁设置粗糙面及键槽区一，开洞部位钢筋截断；

6、s3，phc管桩上端设置键槽区二以及钢端板，沉桩，按照设计要求确定phc管桩入土的长度及外露地面的长度，沉桩过程中桩身垂直度控制范围为30mm以内或者0.3％l以内，选择30mm和0.3％l中较小的值，l为phc管桩长度；

7、s4，phc管桩外露长度等于矩形承台高度+100mm厚垫层，沉桩完毕后，浇筑100mm厚垫层，通过吊车吊起承台两侧提手，与phc管桩连接，控制phc管桩表面与承台内壁环向距离相等；

8、s5，灌浆前将承台和phc管桩灌浆材料连接部位表面清理干净，灌浆前24小时，基础混凝土表面充分湿润；

9、s6，灌浆，灌浆操作连续进行，提手部位最后用灌浆料填充，灌浆完成后，在地脚螺栓顶部使用配套螺帽垫片，并在上部浇筑保护帽。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：所述预制的承台包括矩形承台底座和设置于矩形承台底座上方的柱，承台包括承台主筋，承台上的连接洞垂直于承台面，连接洞内的钢筋截断并设置截断端，连接洞周围设置洞口x向加强筋、y向加强筋和环向加强筋，连接洞的洞口直径比phc管桩径大60mm，桩壁的表面至孔壁间距为30mm，连接洞的高度与承台高度一致。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：所述截断端由被截钢筋和加强钢筋组成，被截钢筋的端部弯钩设计，钩内设置加强钢筋。

12、本发明技术方案的进一步改进在于：洞内设置粗糙面的方法为在模具上涂刷缓凝剂，拆模后用水冲洗未凝固的水泥浆，露出骨料，形成粗糙面。

13、本发明技术方案的进一步改进在于：设计灌浆连接时，应满足以下构造措施：

14、键槽区一的键采用固定尺寸，键槽区二的键的高距比为0.6，键高宽比为0.45，承台上连接洞的直径与phc管桩直径比值为1.07～1.40，灌浆高度与phc管桩直径比值为1.00～2.00。

15、本发明技术方案的进一步改进在于：所述键槽区一的键槽深度为20mm、键宽度为60mm，间距110mm，键槽区一通过模具凹凸成型；所述提手一端为半圆弧形，另一端的钢筋设置弯钩，通过弯钩勾住板底钢筋进行浇筑为一体。

16、本发明技术方案的进一步改进在于：所述预制phc管桩的键槽区二设置在承台高度范围内，键槽区二的范围为距桩端部400mm处，键槽区二中的键槽底部相较桩表面向内凹20mm，键底宽度30mm，键顶宽度为10mm，间隔80mm设置。

17、本发明技术方案的进一步改进在于：所述phc管桩与灌浆料表面的τb与单桩节点极限承载力vp的关系如式：vp＝0.15fcak+τbπdlb/k，

18、式中：fc——预制构件混凝土轴心抗压强度设计值，

19、ak——各键槽的根部截面面积之和，按后浇键槽根部截面和预制键槽根部截面分别计算，并取二者的较小值；

20、lb——phc桩的计算锚固长度，m；

21、τ'——剪力键其余部分的剪切应力；

22、k——安全系数，参考dlt 5544-2018《架空输电线路锚杆基础设计规程》取承载力安全系数；

23、τb——剪切应力。

24、本发明技术方案的进一步改进在于：其中预制承台选用c40混凝土，phc管桩选用c80混凝土，灌浆料采用c100风电专用cbgm-100高强无收缩灌浆料；c80混凝土管桩fc取值35.9mpa，τb取值如下表

25、剪切应力τb取值

26、

27、由于采用了上述技术方案，本发明取得了以下技术方案：

28、本申请phc管桩及承台的预制，提高了桩体及承台的质量，提高了机械化施工使用率，缩短施工周期，减少现场污染；phc管桩与预制承台接触位置设置粗糙面与键槽，增大了两个面的粘结力与机械咬合力，从而使节点连接更牢靠。

29、phc管桩与承台内壁设计特定的距离，通过灌浆料进行填充连接，相较现有的机械连接，可避免管桩施工后倾斜导致端板螺栓无法连接的情况。承台预埋提手施工完毕后用灌浆料填充，目的是便于承台的吊装以及提手锈蚀。

技术特征：

1.一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：所述预制的承台(1)包括矩形承台底座和设置于矩形承台底座上方的柱(4)，承台(1)包括承台主筋，承台上的连接洞(7)垂直于承台面，连接洞(7)内的钢筋截断并设置截断端(14)，连接洞(7)周围设置洞口x向加强筋(11)、y向加强筋(12)和环向加强筋(13)，连接洞(7)的洞口直径比phc管桩径大60mm，桩壁的表面至孔壁间距为30mm，连接洞(7)的高度与承台高度一致。

3.根据权利要求2所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：所述截断端(14)由被截钢筋(14-1)和加强钢筋(14-2)组成，被截钢筋(14-1)的端部弯钩设计，钩内设置加强钢筋(14-2)。

4.根据权利要求1所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：洞内设置粗糙面的方法为在模具上涂刷缓凝剂，拆模后用水冲洗未凝固的水泥浆，露出骨料，形成粗糙面。

5.根据权利要求1所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：设计灌浆连接时，应满足以下构造措施：

6.根据权利要求5所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：所述键槽区一(9)的键槽深度为20mm、键宽度为60mm，间距110mm，键槽区一(9)通过模具凹凸成型；所述提手(10)一端为半圆弧形，另一端的钢筋设置弯钩，通过弯钩勾住板底钢筋进行浇筑为一体。

7.根据权利要求5所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：所述预制phc管桩的键槽区二(6)设置在承台高度范围内，键槽区二(6)的范围为距桩端部400mm处，键槽区二(6)中的键槽底部相较桩表面向内凹20mm，键底宽度30mm，键顶宽度为10mm，间隔80mm设置。

8.根据权利要求1所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：所述phc管桩(2)与灌浆料表面的τb与单桩节点极限承载力vp的关系如式：vp＝0.15fcak+τbπdlb/k，

9.根据权利要求8所述的一种架空输电线路phc管桩与预制承台的灌浆料连接方法，其特征在于：其中预制承台选用c40混凝土，phc管桩选用c80混凝土，灌浆料采用c100风电专用cbgm-100高强无收缩灌浆料；c80混凝土管桩fc取值35.9mpa，τb取值如下表

技术总结
本发明公开了一种架空输电线路PHC管桩与预制承台的灌浆料连接方法，属于电力设计技术，PHC管桩与预制承台通过水泥基灌浆料连接，预制承台与PHC管桩设置键槽，以提高与灌浆料的机械咬合力并获得更高的上拔下压承载力，并且提供了PHC管桩与灌浆料表面的剪切应力与单桩轴向节点极限承载力V<subgt;p</subgt;的关系式。本申请PHC管桩及承台的预制，提高了桩体及承台的质量，提高了机械化施工使用率，缩短施工周期，减少现场污染；PHC管桩与预制承台接触位置设置粗糙面与键槽，增大了两个面的粘结力与机械咬合力，从而使节点连接更牢靠。PHC管桩与承台的连接方式，相较现有的机械连接，可避免管桩施工后倾斜导致端板螺栓无法连接的情况。

技术研发人员：张亚龙,张楷,赵贞欣,褚晓川,门东浩,李红旭,郭青梅,李志强,梁炜光,张来仪
受保护的技术使用者：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15