(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 204849805 U (45)授权公告日 2015.12.09
(21)申请号 201520533073.7(22)申请日 2015.07.22
(73)专利权人国家电网公司
地址100000 北京市西城区长安街86号专利权人国网河南省电力公司经济技术研
究院
河南鼎力杆塔股份有限公司(72)发明人胡鑫 刘湘莅 王玉杰 宋刚
刘存凯 陈军帅 郭正位 王文峰魏颖 赵旭(74)专利代理机构郑州红元帅专利代理事务所
(普通合伙) 41117
代理人杨妙琴 徐皂兰(51)Int.Cl.
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
E02D 27/42(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图2页
(54)实用新型名称
一种钢管杆用桩式预制基础(57)摘要
本实用新型公开了一种钢管杆用桩式预制基础，包括混凝土和所述混凝土内部的框架，所述框架包括螺旋筋、主筋和钢圈，所述螺旋筋边缘设置所述主筋，所述主筋上端设置所述钢圈，所述钢圈上端设置法兰盘，所述法兰盘下方设置加劲板，所述加劲板与所述钢圈的外侧连接，所述基础在工厂预制，所述基础上设置稳定机构。钢管杆基础采用混凝土浇筑，较传统的钢制基础而言成本降低了许多，且在使用的周期上也提高了1倍以上，基础可在厂房内预制完成，在施工时可直接直埋式安装，之后便可将钢管杆主体设置在基础上，较原有的混凝土现场浇筑施工技术在施工速度上提高了10倍以上，大大加快了电力杆塔的施工进度。
C N 2 0 4 8 4 9 8 0 5 U CN 204849805 U
权 利 要 求 书
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1.一种钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：包括混凝土和所述混凝土内部的框架，所述框架包括螺旋筋、主筋和钢圈，所述螺旋筋边缘设置所述主筋，所述主筋上端设置所述钢圈，所述钢圈上端设置法兰盘，所述法兰盘下方设置加劲板，所述加劲板与所述钢圈的外侧连接。
2.如权利要求1所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述基础上设置稳定机构。
3.如权利要求2所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述稳定机构设置在所述基础内部，所述稳定机构包括与所述主筋平行设置的下压钢管，所述下压钢管上设置横撑钢管，所述横撑钢管的两端延伸至所述基础表面，所述下压钢管与所述横撑钢管相通连接，所述下压钢管内设置下压杆，所述横撑钢管内设置横撑杆，所述下压杆在向下移动过程中对所述横撑杆产生横向挤压力。
4.如权利要求3所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述横撑钢管为若干个，所述横撑杆为若干个。
5.如权利要求3所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述下压杆下端为圆锥形，所述横撑杆与所述下压杆可接触的一端中心设置弧形槽体，所述横撑杆的另一端为十字形。
6.如权利要求5所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述下压杆的下端表面设置润滑层。
7.如权利要求3所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述横撑钢管内表面设置润滑层。
8.如权利要求6或7所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述润滑层采用石墨层。
9.如权利要求5所述的钢管杆用桩式预制基础，其特征在于：所述横撑杆的表面设置防腐涂料。
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说 明 书
一种钢管杆用桩式预制基础
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及钢管杆技术领域，具体涉及一种钢管杆用桩式预制基础。
背景技术
近年来，随着电力技术的突飞猛进，电力产业也成为全世界发展速度最快的产业之一。在国内，由于国家对电力领域的重视，以及经济快速发展的需要，我国的电力杆塔行业也一直保持着迅猛的增长趋势，各种电力设施和电力设备已经不能够满足人们日益增长的精神文化生活的需要，特别是电力杆塔的数量已经严重短缺，很多地区仍然存在电力供应不足甚至是无电可用的情况，然而，电力杆塔的建设实属不易，特别是在偏远的山区、下雨频繁的地区以及严冬持续较长的地区，由于混凝土基础的养护条件不允许和养护持续周期较长，造成了电力杆塔施工进度的严重耽搁。
[0003] 因此传统的钢管杆基础大多采用钢铁制件，但是想要设置高达几十米的钢管桩，基础的长度一般达到四米以上，宽度半米以上，尽管基础的内部可以为中控结构，整个基础也需要耗费大量的钢材，成本大大增加，且钢管桩基础采用钢铁制件还需要考虑到防腐的问题，钢铁受环境作用而变为氧化铁的现象称为腐蚀，钢管桩基础是埋入地面，能接触大量的水分和空气，因此防腐是一大难题，大大限制了钢制钢管桩的发展。
[0004] 公开号为202737117U的实用新型提供了一种钢管杆灌注桩接地装置，它包括钢筋笼，其特征是地脚螺栓与钢筋笼焊接，搭接面积不小于地脚螺栓的截面面积，各构件之间连接成电气通路。但是该实用新型主要是解决灌注桩接地电阻问题，且采用的是现场浇筑，施工时间较长，使用不方便。因此设计一种能支撑起较高钢管杆的基础是现有技术所要解决的问题。
[0002]
实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的问题是提供一种钢管杆用桩式预制基础，采用混凝土材质大大降低了基础的成本，且将基础在工厂预制，大大减少了钢管杆的安装时间，加快了电力杆塔的施工进度。
[0006] 一种钢管杆用桩式预制基础，包括混凝土和所述混凝土内部的框架，所述框架包括螺旋筋、主筋和钢圈，所述螺旋筋边缘设置所述主筋，所述主筋上端设置所述钢圈，所述钢圈上端设置法兰盘，所述法兰盘下方设置加劲板，所述加劲板与所述钢圈的外侧连接，所述基础在工厂预制。[0007] 进一步的，所述基础上设置稳定机构。[0008] 进一步的，所述稳定机构设置在所述基础内部，所述稳定机构包括与所述主筋平行设置的下压钢管，所述下压钢管上设置横撑钢管，所述横撑钢管的两端延伸至所述基础表面，所述下压钢管与所述横撑钢管相通连接，所述下压钢管内设置下压杆，所述横撑钢管内设置横撑杆，所述下压杆在向下移动过程中对所述横撑杆产生横向挤压力。
[0009]
进一步的，所述横撑钢管为若干个，所述横撑杆为若干个。
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说 明 书
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进一步的，所述下压杆下端为圆锥形，所述横撑杆与所述下压杆可接触的一端中心设置弧形槽体，所述横撑杆的另一端为十字形。[0011] 进一步的，所述下压杆的下端表面设置润滑层。[0012] 进一步的，所述横撑钢管内表面设置润滑层。[0013] 进一步的，所述润滑层采用石墨层。[0014] 进一步的，所述横撑杆的表面设置防腐涂料。[0015] 本实用新型的制备方法包括如下步骤：首先将框架的各个单元进行焊接，然后进行混凝土浇筑，等混凝土硬化之后进行法兰盘和加劲板的焊接，基础制备完成。若基础内设置稳定机构，则在混凝土浇筑之前将稳定机构设置在框架上，在浇筑时便可将稳定机构设置在基础内部，此时下压杆和横撑杆不必放入稳定机构，可以方便基础的运输。[0016] 使用本申请的基础时，采用直埋式的方法，在将基础放入挖好的坑洞时，先将下压杆和横撑杆放入稳定机构，横撑杆在横撑钢管内对下压杆起到支撑作用，下压杆上端会超出基础上端，基础放入挖好的坑洞后对法兰面的倾斜度进行调节，保证法兰面水平设置，然后开始回填土壤并压实，基础埋入完成。最后采用锤击的方式或者千斤顶将下压杆砸入下压钢管内，下压杆会将横撑杆向外推动，使得横撑杆的一部分伸出基础插入基础周围的泥土内，增大基础与土壤的接触面积，增大了基础的抓地力度，使得基础的最大倾覆弯矩大大提高。
[0017] 混凝土采用的是碎石、水泥制得的混凝土，混凝土的初凝时间很短，但是想要等到混凝土完全硬化则需要半个月的时间以上，传统的施工中或者使用钢制的基础或者就是在现场浇筑制成混凝土基础，前者容易受到腐蚀且成本较高，后者施工时间太长，导致工程的时间花费较多。本申请的基础在厂房内预制，需要起立钢管杆时用车辆将预制的基础拉至施工场地进行直埋式安装，整个时间花费包括法兰盘平衡性的调整最多花费几个小时便可以进行钢管杆杯体与基础进行连接，大大加快了钢管杆的起立速度，使得整体施工的速度提高10倍以上。
[0018] 基础不在现场浇筑而进行预制在一定程度上会降低杆塔基础的最大弯矩，其原因是在基础与土壤的连接面摩擦力减小，基础预制会导致表面光滑度较高。因此本申请加入了稳定机构，意在加大基础与土壤的接触面积，增大两者之间的摩擦力。稳定机构的形状和结构可以为很多种，如基础外侧设置环形钢片、倒钩刺，或延伸出稳定杆，当时这种结构会在基础填埋是造成一定的影响，使得土壤回填不方便，更严重的是以为基础外设装置的影响，会导致回填土壤不能压实，影响泥土本身的坚硬度，导致基础的不牢固。[0019] 本申请的稳定机构原理是采用基础埋入地面之后，在将横撑杆伸出基础伸入土壤，一方面加大了基础与土壤的接触面积，另一方面使得土壤更进一步的压实。稳定机构是通过下压钢管和横撑钢管设置在基础内部，每根横撑钢管内设置两根横撑杆，下压杆在向下移动过程中将横撑杆向外顶出，实现稳定的功能。下压钢管为一根，横撑钢管可以设置多个，增多伸入土壤内的横撑杆数量，增大基础和土壤的摩擦。为了保证下压杆能将横撑杆向外侧顶出，本申请最优选择将下压杆的下端设置为圆锥形，对应的横撑杆与下压杆可接触的一端中心设置弧形槽体，这样在最开始的时候，横撑钢管内的两根横撑杆是对接在一起，对接的部位通过两个弧形槽体形成了类似圆形的施力孔，下压杆在向下移动的过程中，圆锥形端头首先伸入弧形槽体内，在随后的运动中便可将向下的力转化一部分成为对横撑杆
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的横向推力，实现将横撑杆顶出的功能。
[0020] 为了便于下压杆的向下移动和横撑杆的向外侧移动，在下压杆的下端表面设置润滑层，减小下压杆与横撑杆之间的摩擦，便于下压杆向下运动将横撑杆顶出；横撑钢管内表面设置润滑层，便于横撑杆向外移动。横撑杆伸入土壤的一端为十字形，即两个钢板垂直相交的形状，其优点在于便于横撑杆伸入土壤内，且杆塔的弯矩作用在横撑杆上时是向上或者向下的力，十字形的设计比圆形或者方形的设计支撑力度更足。横撑杆所要起到的力度较大，因此横撑杆的材质为钢铁制件，这里需要对横撑杆做防腐处理，可在其表面涂抹防腐材料，防腐材料使用环氧树脂涂料和聚氨基甲酸酯漆，环氧树脂涂料具有良好的耐腐蚀性能，特别是耐碱性，并有较好的耐磨性，漆膜有良好的弹性和硬度，收缩率较低，使用温度可达到为90～100℃；聚氨基甲酸酯漆最高耐热度为155℃，有良好的耐化学腐蚀性、耐油性、耐磨性和附着力，漆膜韧性和电绝缘性均较好。在使用上现在横撑杆上刷一层聚氨基甲酸酯漆，再刷一层环氧树脂涂料，通过其协同作用环氧树脂涂料的高耐磨型和聚氨基甲酸酯漆的高耐腐蚀性可以保证横撑杆在伸入土壤时不会被泥土刮破，可以完美覆盖横撑杆表面，保证横撑杆不会在地面下受到腐蚀而折弯断裂。[0021] 润滑层采用石墨层，石墨层可选用石墨润滑脂，石墨润滑脂是由无机稠化剂稠化酯类合成油，并加有超微细石墨粉未、抗氧化、抗腐蚀等添加剂精制而成的石墨润滑脂。此超高温润滑脂在200℃以上高温时基础油慢慢挥发，石墨会附着于润滑表面形成固体润滑，专用于重负荷/冲击负荷或潮湿/污染环境下的高温摩擦部件及轴承的润滑，提供最大限度防锈防腐蚀保护。在本申请内使用可以减小下压杆与横撑杆之间和横撑杆与横撑钢管之间的摩擦力，也可以防止横撑钢管内表面受到腐蚀。[0022] 本实用新型的有益效果是：[0023] 1、钢管杆基础采用混凝土浇筑，较传统的钢制基础而言成本降低了许多，且在使用的周期上也提高了1倍以上，极为适合推广。[0024] 2、本申请的基础在厂房内预制完成，在施工时可直接直埋式安装，之后便可将钢管杆主体设置在基础上，较原有的混凝土现场浇筑施工技术在施工速度上提高了10倍以上，大大加快了电力杆塔的施工进度。[0025] 3、预制的混凝土基础内设置的稳定机构，可以在基础埋入地面之后伸入土地内部，增大基础和土壤的接触面积，加大了基础的最大倾覆弯矩，使得杆塔的性能更加优越。附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
[0027] 图1是本实用新型钢管杆用桩式预制基础的结构示意图；[0028] 图2是本实用新型稳定机构的结构示意图；[0029] 图3是本实用新型横撑杆的结构示意图。
[0026]
具体实施方式
实施例一
[0031] 如图1所示：本实用新型提供了一种钢管杆用桩式预制基础，包括混凝土2和所述混凝土2内部的框架，所述框架包括螺旋筋6、主筋3和钢圈4，所述螺旋筋6边缘设置所述
[0030]
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主筋3，所述主筋3上端设置所述钢圈4，所述钢圈4上端设置法兰盘5，所述法兰盘5下方设置加劲板7，所述加劲板7与所述钢圈4的外侧连接，所述基础1在工厂预制。在安装时钢圈4的上部以上露出地面8，混凝土2全部埋入地下。[0032] 混凝土采用的是碎石、水泥制得的混凝土，混凝土的初凝时间很短，但是想要等到混凝土完全硬化则需要半个月的时间以上，传统的施工中或者使用钢制的基础或者就是在现场浇筑制成混凝土基础，前者容易受到腐蚀且成本较高，后者施工时间太长，导致工程的时间花费较多。本申请的基础在厂房内预制，需要起立钢管杆时用车辆将预制的基础拉至施工场地进行直埋式安装，整个时间花费包括法兰盘平衡性的调整最多花费几个小时便可以进行钢管杆杯体与基础进行连接，大大加快了钢管杆的起立速度，使得整体施工的速度提高10倍以上。[0033] 实施例二[0034] 如图1、图2、图3所示：本实用新型还提供了一种钢管杆用桩式预制基础，包括混凝土2和所述混凝土2内部的框架，所述框架包括螺旋筋6、主筋3和钢圈4，所述螺旋筋6边缘设置所述主筋3，所述主筋3上端设置所述钢圈4，所述钢圈4上端设置法兰盘5，所述法兰盘5下方设置加劲板7，所述加劲板7与所述钢圈4的外侧连接，所述基础1在工厂用离心法预制而成。
[0035] 所述基础1上设置稳定机构。
[0036] 所述稳定机构设置在所述基础1内部，所述稳定机构包括与所述主筋3平行设置的下压钢管9，所述下压钢管9上设置横撑钢管10，所述横撑钢管10的两端延伸至所述基础1表面，所述下压钢管9与所述横撑钢管10相通连接，所述下压钢管9内设置下压杆11，所述横撑钢管10内设置横撑杆12，所述下压杆11在向下移动过程中对所述横撑杆12产生横向挤压力。
[0037] 所述横撑钢管10为若干个，所述横撑杆12为若干个。[0038] 所述下压杆11下端为圆锥形，所述横撑杆12与所述下压杆11可接触的一端中心设置弧形槽体14，所述横撑杆12的另一端为十字形。[0039] 所述下压杆11的下端表面设置润滑层13。[0040] 所述横撑钢管10内表面设置润滑层13。[0041] 所述润滑层13采用石墨层。
[0042] 所述横撑杆12的表面设置防腐涂料。[0043] 本实用新型的制备方法包括如下步骤：首先将框架的各个单元进行焊接，然后进行混凝土浇筑，等混凝土硬化之后进行法兰盘和加劲板的焊接，基础制备完成。若基础内设置稳定机构，则在混凝土浇筑之前将稳定机构设置在框架上，在浇筑时便可将稳定机构设置在基础内部，此时下压杆和横撑杆不必放入稳定机构，可以方便基础的运输。[0044] 使用本申请的基础时，采用直埋式的方法，在将基础放入挖好的坑洞时，先将下压杆和横撑杆放入稳定机构，横撑杆在横撑钢管内对下压杆起到支撑作用，下压杆上端会超出基础上端，基础放入挖好的坑洞后对法兰面的倾斜度进行调节，保证法兰面水平设置，然后开始回填土壤并压实，基础埋入完成。最后采用锤击的方式或者千斤顶将下压杆砸入下压钢管内，下压杆会将横撑杆向外推动，使得横撑杆的一部分伸出基础插入基础周围的泥土内，增大基础与土壤的接触面积，增大了基础的抓地力度，使得基础的最大倾覆弯矩大大
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提高。
基础不在现场浇筑而进行预制在一定程度上会降低杆塔基础的最大弯矩，其原因是在基础与土壤的连接面摩擦力减小，基础预制会导致表面光滑度较高。因此本申请加入了稳定机构，意在加大基础与土壤的接触面积，增大两者之间的摩擦力。稳定机构的形状和结构可以为很多种，如基础外侧设置环形钢片、倒钩刺，或延伸出稳定杆，当时这种结构会在基础填埋是造成一定的影响，使得土壤回填不方便，更严重的是以为基础外设装置的影响，会导致回填土壤不能压实，影响泥土本身的坚硬度，导致基础的不牢固。[0046] 本申请的稳定机构原理是采用基础埋入地面之后，在将横撑杆伸出基础伸入土壤，一方面加大了基础与土壤的接触面积，另一方面使得土壤更进一步的压实。稳定机构是通过下压钢管和横撑钢管设置在基础内部，每根横撑钢管内设置两根横撑杆，下压杆在向下移动过程中将横撑杆向外顶出，实现稳定的功能。下压钢管为一根，横撑钢管可以设置多个，增多伸入土壤内的横撑杆数量，增大基础和土壤的摩擦。为了保证下压杆能将横撑杆向外侧顶出，本申请最优选择将下压杆的下端设置为圆锥形，对应的横撑杆与下压杆可接触的一端中心设置弧形槽体，这样在最开始的时候，横撑钢管内的两根横撑杆是对接在一起，对接的部位通过两个弧形槽体形成了类似圆形的施力孔，下压杆在向下移动的过程中，圆锥形端头首先伸入弧形槽体内，在随后的运动中便可将向下的力转化一部分成为对横撑杆的横向推力，实现将横撑杆顶出的功能。
[0047] 横撑钢管与下压钢管的角度可以在60°～120°，在这个角度之内可以保证下压杆对横撑杆的向外推力充足，能够保证横撑杆伸出基础伸入土壤。优选角度为90°，下压杆与横撑杆的水平推力平稳有力，便于横撑杆的移动，且水平状态的横撑杆可以保证基础两侧的抓地力基本相同，使得钢管杆基础的最大倾覆弯矩数值更大。[0048] 为了便于下压杆的向下移动和横撑杆的向外侧移动，在下压杆的下端表面设置润滑层，减小下压杆与横撑杆之间的摩擦，便于下压杆向下运动将横撑杆顶出；横撑钢管内表面设置润滑层，便于横撑杆向外移动。横撑杆伸入土壤的一端为十字形，即两个钢板垂直相交的形状，其优点在于便于横撑杆伸入土壤内，且杆塔的弯矩作用在横撑杆上时是向上或者向下的力，十字形的设计比圆形或者方形的设计支撑力度更足。横撑杆所要起到的力度较大，因此横撑杆的材质为钢铁制件，这里需要对横撑杆做防腐处理，可在其表面涂抹防腐材料，防腐材料使用环氧树脂涂料和聚氨基甲酸酯漆，环氧树脂涂料具有良好的耐腐蚀性能，特别是耐碱性，并有较好的耐磨性，漆膜有良好的弹性和硬度，收缩率较低，使用温度可达到为90～100℃；聚氨基甲酸酯漆最高耐热度为155℃，有良好的耐化学腐蚀性、耐油性、耐磨性和附着力，漆膜韧性和电绝缘性均较好。在使用上现在横撑杆上刷一层聚氨基甲酸酯漆，再刷一层环氧树脂涂料，通过其协同作用环氧树脂涂料的高耐磨型和聚氨基甲酸酯漆的高耐腐蚀性可以保证横撑杆在伸入土壤时不会被泥土刮破，可以完美覆盖横撑杆表面，保证横撑杆不会在地面下受到腐蚀而折弯断裂。[0049] 润滑层采用石墨层，石墨层可选用石墨润滑脂，石墨润滑脂是由无机稠化剂稠化酯类合成油，并加有超微细石墨粉未、抗氧化、抗腐蚀等添加剂精制而成的石墨润滑脂。此超高温润滑脂在200℃以上高温时基础油慢慢挥发，石墨会附着于润滑表面形成固体润滑，专用于重负荷/冲击负荷或潮湿/污染环境下的高温摩擦部件及轴承的润滑，提供最大限度防锈防腐蚀保护。在本申请内使用可以减小下压杆与横撑杆之间和横撑杆与横撑钢管之
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间的摩擦力，也可以防止横撑钢管内表面受到腐蚀。
[0050] 下面对本实用新型的两种实施例的不同型号钢管杆基础参数与现有技术的钢管杆进行比较，实施例一无稳定机构，实施例二有稳定机构。
[0051] 倾覆弯矩指结构在水平荷载作用下在结构基础底面产生的弯矩，当结构的倾覆弯矩大于结构的抗倾覆弯矩时，结构就会整体失稳倒塌，而到达这个可倾覆的数值时便是基础的最大倾覆弯矩，常用来表明杆塔的性能。[0052] 下面就对的40米、35米、30米的不同钢管杆基础进行对比，参与比较的有现有技术中的现场浇筑混凝土基础、钢制基础、本申请的预制基础：
[0053]
由上表可以看出，本申请钢管杆预制基础在无稳定机构的时候与现场浇筑的混凝土基础在最大倾覆弯矩上数值基本相同，但是本申请基础在厂房内预制完成，填埋后可直接连接钢管杆的主体，施工速度较传统技术提高了10倍以上，而本申请钢管杆预制基础在有稳定机构的时候比钢制基础的最大倾覆弯矩还要大，且混凝土基础在使用年限上要高于钢制的基础，因此本实用新型较传统的技术而言有着很大的进步，解决了电力杆塔长久以来的难题，使得输电线路施工速度和质量都有巨大的提高。
[0054]
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