CN102535496A - 扩展墩结构和形成扩展墩结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程领域，特别是扩展墩结构和形成扩展墩结构的方法，能够以简单结构实现有效支撑。扩展墩结构包括：主体结构，其包括从基坑底部上凸的扩展台；上笼结构，包括多个平行上锚杆，每个上锚杆套有保护套并分别以下端在安装于扩展台的固定环上沿周向分布紧固；下笼结构，围绕并至少部分地低于上笼结构，包括多个平行下锚杆，每个下锚杆套有保护套并以下端紧固到基坑底部或主体结构且通过笼间连接件连接到对应上锚杆；主体结构，其设置在上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和上、下锚杆或笼间连接件之间，主体结构的顶部设置具有增强部分的承台，上锚杆固定到承台而且以上端穿出增强部分；设备连接结构，其安装在增强部分上。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，特别是涉及一种扩展墩结构和形成扩展墩结构的方法。
背景技术
普通混凝土墩基中，混凝土需承受压力负荷，其所包含的加强筋(钢筋)需承受张力负荷。通常使用锚杆/锚栓只是为了将支撑结构连接到基础上。锚栓通常放置在加强筋(钢筋)矩阵或套筒中，并且在每个锚栓的顶部和底部分别安装可移动的模板和单独的锚板，防止锚栓被拉出。整个模块为混凝土浇筑而成。传统基础通常通过自重抵抗倾覆力移动。
此外，当墩基承受其支撑结构产生的负荷时，墩基承受的张力及压力负荷不断变化；在锚栓锚板交接处，根据支撑结构上不同作用力，混凝土交错承受压力负荷或张力负荷。由支撑结构倾覆力矩产生的张力负荷，通过锚栓作用于墩基顶部附近，并且保证作用点下方的大部分基础承受张力。一般来说，大型基础需要消耗大量钢筋以及大量混凝土包住钢筋。而且需要大量劳力组装钢筋矩阵，向基础内填充混凝土及固定锚栓。一般柱基还要求使用大型钻孔机开挖孔洞。
发明内容
本发明的各实施例提供扩展墩结构和形成扩展墩结构的方法，能够以简单结构实现有效支撑。
根据本发明的一个方面，提供一种扩展墩结构，其设置在基坑中，其包括：
主体结构，其包括从基坑底部上凸的扩展台；
上笼结构，包括多个平行的上锚杆，每个上锚杆套有保护套并分别以下端在安装于所述扩展台的固定环上沿周向分布紧固；
下笼结构，围绕并至少部分地低于所述上笼结构，包括多个平行的下锚杆，每个下锚杆套有保护套并以下端紧固到基坑底部或所述主体结构且通过至少一个笼间连接件连接到对应上锚杆；
主体结构，其设置在所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆或所述笼间连接件之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，所述主体结构的顶部设置具有增强部分的承台，所述上锚杆固定到所述承台而且以上端穿出所述增强部分；
设备连接结构，其安装在所述增强部分上。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的扩展墩结构，进一步包括以下中的至少一种：
上内支撑筒，其处于所述上笼结构之内，并具有波纹壁；
上外支撑筒，其处于所述上笼结构与基坑侧壁之间，并具有波纹壁；
下内支撑筒，其处于所述下笼结构之内，并具有波纹壁；
下外支撑筒，其处于所述下笼结构与基坑侧壁之间，并具有波纹壁。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述下锚杆与对应笼间连接件集成为折线形的扩展增强筋；
和/或
所述下锚件的下端连接到所述下内支撑筒和/或下外支撑筒；
和/或
至少一个笼间连接件连接到所述上内支撑筒、上外支撑筒、下内支撑筒、下外支撑筒中的至少一种。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的扩展墩结构进一步包括：
固定连接件，其连接在所述上内支撑筒、上外支撑筒、下内支撑筒、下外支撑筒、上笼结构、下笼结构中的至少两种之间，和/或连接在所述上锚杆、下锚杆、笼间连接件中的至少两种之间，和/或连接在相邻的上锚杆之间，和/或连接在相邻的下锚杆之间，和/或连接在相邻的笼间连接件之间。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述上锚杆以其上端穿出所述设备连接结构外并以预拉应力固定在所述固定环与所述设备连接结构之间；
和/或
所述主体结构包括在所述上、下笼结构之间的笼间部分，所述下锚杆以预拉应力固定在基坑底部与所述笼间部分之间。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述保护套的内径比所述上锚杆和/或下锚杆的外径大5mm以上；和/或
每个上锚杆的上端套有保护帽；和/或
每个下锚杆的保护套是全封闭保护套；和/或
所述上锚杆的下端通过机加工螺纹连接到所述固定环；和/或
所述上锚杆的上部分或上端通过机加工螺纹连接到所述承台；和/或
所述上锚杆的上端通过机加工螺纹连接到所述设备连接结构；和/或
所述承台中包括钢筋；和/或
所述承台具有沿径向向外下斜的斜面和/或导槽。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述增强部分设置在所述承台上的环形槽中。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述环形槽的槽壁上具有倒角。
较佳地，在本发明的各实施例中，
多个所述上笼结构相互套置，多个所述固定环相互套置，每个上笼结构的多个上锚杆以其下端在单一的固定环上沿周向分布紧固；
和/或
多个所述下笼结构相互套置，每个下笼结构的多个下锚杆以其下端沿单一的圆轨迹沿周向分布紧固。
根据本发明的另一方面，提供一种形成扩展墩结构的方法，包括：
形成从基坑底部上凸的扩展台；
将多个上锚杆分别以下端在所述扩展台上的固定环上沿周向分布紧固并相互平行以形成上笼结构和将多个下锚杆以下端紧固到基坑底部且相互平行以形成围绕并至少部分地低于所述上笼结构的下笼结构，将每个上锚杆和对应下锚杆通过至少一个笼间连接件相连；
将一种或多种填料填充到所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆或所述笼间连接件之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，以形成主体结构；在所述主体结构的顶部形成具有增强部分的承台，将所述上锚杆固定到所述承台而且以上端穿出所述增强部分；
将设备连接结构安装在所述增强部分上。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述形成扩展台包括：将下内支撑筒设置到所述基坑中，使所述扩展台被限制在所述下内支撑筒内；
所述形成下笼结构包括：将下外支撑筒围绕所述下内支撑筒设置，使所述下锚杆在所述下外支撑筒与所述下内支撑筒之间竖直延伸。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述形成扩展台包括：将上内支撑筒设置在所述扩展台上，使从所述扩展台的上表面的中央部分上凸的顶台被限制在所述上内支撑筒内；
所述形成上笼结构包括：将上外支撑筒围绕所述上内支撑筒设置，使所述上锚杆在所述上外支撑筒与所述上内支撑筒之间竖直延伸。
较佳地，在本发明的各实施例中，在所述填充之前或之后和/或在所述填充过程中：
以预拉应力将所述上锚杆固定在所述扩展台上的固定环与所述承台之间，优选地固定在所述固定环与所述增强部分之间，更优选地固定在所述固定环与所述设备连接结构之间；
和/或
以预拉应力将所述下锚杆固定在基坑底部与笼间部分之间，其中所述笼间部分是连接在所述上、下笼结构之间且包括所述笼间连接件的所述主体结构的一部分；且优选地以预拉应力将所述下锚杆固定在基坑底部与所述笼间连接件之间。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述填料包括可固化填料，例如为混凝土，所述填充包括：将所述可固化填料填充到所述下外支撑筒与所述下内支撑筒之间和/或填充到所述上外支撑筒与所述上内支撑筒之间和/或填充到所述上外支撑筒与所述下内支撑筒之间和/或填充到所述上笼结构与所述下笼结构之间，以在固化后形成所述主体结构的一部分；
和/或
所述填料包括天然或原状土，所述填充包括：将所述天然或原状土填充到所述下内支撑筒内和/或所述上内支撑筒内，以形成所述扩展台的一部分；或者填充到所述下内支撑筒的外壁与基坑的内壁之间和/或填充到所述上内支撑筒的外壁与基坑的内壁之间，以形成所述主体结构的一部分。
通过本发明的各实施例提供的扩展墩结构和形成扩展墩结构的方法，能够以简单结构实现有效支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1是根据本发明的第一实施例的扩展墩结构的示意图。
图2是根据本发明的第二实施例的扩展墩结构的示意图。
图3是根据本发明的实施例的形成扩展墩结构的方法的流程示意图。
在附图中的各部件/部分通过以下附图标记表示：
1、承台斜面
2、承台
3、增强部分
4、钢筋
5、原状土结构
6、低强混凝土或砂浆结构
7、固定环
8、下外支撑筒
9、下内支撑筒
10、上保护套
11、上锚杆
12、螺母
13、垫片
14、半螺母
15、高强混凝土结构
16、固定箍筋
17、混凝土找平面
18、穿线管
19、固定连接件
20、设备连接法兰
21、保护帽
23、底法兰
24、下锚杆
25、笼间连接件
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。
根据本发明的一个方面，提供一种扩展墩结构，其设置在基坑中，其包括：
主体结构，其包括从基坑底部上凸的扩展台；
上笼结构，包括多个平行的上锚杆，每个上锚杆套有保护套并分别以下端在安装于所述扩展台的固定环上沿周向分布紧固；
下笼结构，围绕并至少部分地低于所述上笼结构，包括多个平行的下锚杆，每个下锚杆套有保护套并以下端紧固到基坑底部或所述主体结构且通过至少一个笼间连接件连接到对应上锚杆；
主体结构，其设置在所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆或所述笼间连接件之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，所述主体结构的顶部设置具有增强部分的承台，所述上锚杆固定到所述承台而且以上端穿出所述增强部分；
设备连接结构，其安装在所述增强部分上。
这样，主体结构安置在基坑中并且将上、下笼结构包含紧固于其中，多个上锚杆沿轴向(上下方向)延伸而形成增强的上笼结构起到辅助支撑的作用，且多个下锚杆沿轴向(上下方向)延伸而形成增强的下笼结构起到辅助支撑的作用，下笼结构围绕上笼结构并至少部分地在上笼结构之下，从而在上笼结构的下方形成沿径向向外延伸的扩展增强结构(在图1中显示为盘形扩展部分)，从而与主体结构一起支撑通过设备连接机构安置在承台上的设备或结构。
应理解，主体结构可通过可固化材料(例如混凝土)形成，其在流体状态下填充在整个基坑中而将基坑中的各组成部分(例如，固定环和上、下笼结构)包围，并在凝固之后将基坑中的各组成部分固定到一起而形成一个实体的整体结构(即，所述的扩展墩结构)。
利用笼间连接件可将径向内侧的上笼结构与径向外侧的下笼结构连接为整体，从而在上、下笼结构之间形成盘形扩展部分，使得在上笼结构上方承受的载荷能够通过盘形扩展部分扩展分散到下笼结构，从而使下笼结构起到辅助支撑作用，使得所述扩展墩结构能够承受较高倾覆力。
设置上、下保护套以保护上、下锚杆免受主体结构材料(例如混凝土)的腐蚀。
设备连接结构(例如设备连接法兰)被安装在主体结构的增强部分上，以防止由于所支撑设备的重力而导致主体结构变形甚至破坏而受损，也就是说，专门设置的增强部分具有比主体结构其它部分更高的耐压强度。在一个实施例中，所述增强结构是通过高强度密实浆料凝固而成的实体结构。
图1是根据本发明的第一实施例的扩展墩结构的示意图。
在图1所示的实施例中，扩展墩结构包括：
主体结构，其包括从基坑底部上凸的扩展台；
上笼结构，包括多个平行的上锚杆11，每个上锚杆11套有保护套10并分别以下端在安装于所述扩展台的固定环7上沿周向分布紧固；
下笼结构，围绕并至少部分地低于所述上笼结构，包括多个平行的下锚杆24，每个下锚杆24套有保护套并以下端紧固到基坑底部或所述主体结构且通过至少一个笼间连接件25连接到对应上锚杆11；
主体结构，其设置在所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆11、24或所述笼间连接件25之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，所述主体结构的顶部设置具有增强部分3的承台2，所述上锚杆11固定到所述承台2而且以上端穿出所述增强部分3；
设备连接结构(例如设备连接法兰20)，其安装在所述增强部分3上。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的扩展墩结构，进一步包括以下中的至少一种：
上内支撑筒，其处于所述上笼结构之内，并具有波纹壁；
上外支撑筒，其处于所述上笼结构与基坑侧壁之间，并具有波纹壁；
下内支撑筒，其处于所述下笼结构之内，并具有波纹壁；
下外支撑筒，其处于所述下笼结构与基坑侧壁之间，并具有波纹壁。
这样，通过进一步设置上下内外支撑筒中的至少一种，可与上、下笼结构以及主体结构一起共同起到支撑作用。
在图1所示的实施例中，所述扩展墩结构包括上内支撑筒，上外支撑筒，下内支撑筒9，下外支撑筒8。
笼间连接件25可为一组在大致相同水平面上沿径向延伸的笼间连接件25，用以连接在相应的上锚杆和/或上外支撑筒与下锚杆和/或下内支撑筒之间。不过，根据需要笼间连接件也可包括沿竖直方向分开的多组(在图1中显示为三组)笼间连接件，以更好地实现连接增强作用。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述下锚杆与对应笼间连接件集成为折线形的扩展增强筋(例如，如图2中所示)。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述下锚件的下端连接到所述下内支撑筒和/或下外支撑筒。
较佳地，在本发明的各实施例中，至少一个笼间连接件连接到所述上内支撑筒、上外支撑筒、下内支撑筒、下外支撑筒中的至少一种。由此能够使上、下笼结构之间形成稳固结构。
在图2所示的实施例中，笼间连接件25连接到上内支撑筒并连接到下外支撑筒。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的扩展墩结构进一步包括：
固定连接件，其连接在所述上内支撑筒、上外支撑筒、下内支撑筒、下外支撑筒、上笼结构、下笼结构中的至少两种之间，和/或连接在所述上锚杆、下锚杆、笼间连接件中的至少两种之间，和/或连接在相邻的上锚杆之间，和/或连接在相邻的下锚杆之间，和/或连接在相邻的笼间连接件之间。
由此，在相邻组成部分之间设置固定连接件，可在整体上构成框架结构，更有利于实现支撑作用。
在一个实施例中，在上内支撑筒与上外支撑筒之间提供刚性的固定连接件，以实现刚性连接。在一个实施例中，在下内支撑筒与下外支撑筒之间提供刚性的固定连接件，以实现刚性连接。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述上锚杆以其上端穿出所述设备连接结构外并以预拉应力固定在所述固定环与所述设备连接结构之间。在这种情况下，上锚杆在沿其长度方向(即上下方向)的预拉应力作用下安装固定，因而上锚杆在受到所支撑设备的重压时具有更强的耐压性。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述主体结构包括在所述上、下笼结构之间的笼间部分，所述下锚杆以预拉应力固定在基坑底部与所述笼间部分之间。在这种情况下，下锚杆在沿其长度方向(即上下方向)的预拉应力作用下安装固定，因而下锚杆在受到所支撑设备的重压时具有更强的耐压性。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述保护套的内径比所述上锚杆和/或下锚杆的外径大5mm以上。这样，能够使上、下锚杆(特别是长8米以上的锚杆)更易于安装到各自的上、下保护套中。
较佳地，在本发明的各实施例中，每个上锚杆的上端套有保护帽(例如，如各图中的部件21所示)。保护帽可保护上锚杆上端免受侵蚀，从而消除或降低上锚杆被腐蚀而破坏的可能性。
较佳地，在本发明的各实施例中，每个下锚杆的保护套是全封闭保护套。由于下锚杆会被封闭紧固在主体结构内，因而采用全封闭保护套可以保护下锚杆免受主体结构材料(例如混凝土)的腐蚀。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述上锚杆的下端通过机加工螺纹连接到所述固定环。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述上锚杆的上部分或上端通过机加工螺纹连接到所述承台。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述上锚杆的上端通过机加工螺纹连接到所述设备连接结构。
在一个实施例中，所述上锚杆可利用机加工的连续型圆弧螺纹实现连接，这可有效降低应力集中。进一步地，可通过具有机加工螺纹(例如非轧制螺纹)的螺栓和螺母(例如，如各图中的部件12或14所示)的配合进行连接，以提高在低频往复振动荷载下的防松性能。优选地还可使用垫片(例如，如各图中的部件13所示)。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述承台中包括钢筋(例如，如各图中的部件4所示)。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述承台具有沿径向向外下斜的斜面(例如，如各图中的部件1所示)和/或导槽。这样，能够及时引导水或其它异物沿斜面或导槽向外从承台边缘离开，以避免由于承台积水或积聚异物而加重所述柱体支撑墩的载荷，而且可降低水或异物侵入主体结构中造成侵蚀破坏的可能性。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述增强部分设置在所述承台上的环形槽中。应理解，增强部分可通过可固化材料(例如高强混凝土)形成，其在流体状态下填充在环形槽中并凝固成型而形成实体结构。在一个实施例中，设备连接部分(例如设备连接法兰)安置于此环形槽内并作于高强自密实浆料上。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述环形槽的槽壁上具有倒角。应理解，在通过将可固化材料(例如高强混凝土)浇注到环形槽中形成增强部分时，这种倒角结构能够降低边缘应力集中。
在一个实施例中，所述上锚杆的上端从所述环形槽中伸出，并与安置于环形槽内的设备连接法兰固定连接。
较佳地，在本发明的各实施例中，多个所述上笼结构相互套置，多个所述固定环相互套置，每个上笼结构的多个上锚杆以其下端在单一的固定环上沿周向分布紧固。这样，可按照相互套置的方式(例如同心圆方式)设置多个上笼结构以及相应的固定环，从而进一步增强支撑功能。
较佳地，在本发明的各实施例中，多个所述下笼结构相互套置，每个下笼结构的多个下锚杆以其下端沿单一的圆轨迹沿周向分布紧固。这样，可按照相互套置的方式(例如同心圆方式)设置多个下笼结构，从而进一步增强支撑功能。
在一个实施例中，在主体结构上设置有穿线管(例如，如各图中的部件18所示)，穿线管可将承台上表面与主体结构侧面连通。
在一个实施例中，采用内支撑筒(上内支撑筒和/或下内支撑筒)。在这种情况下，在内支撑筒内填充原状土以形成所述主体结构的一部分(例如在图1中所示的原状土结构5)，而在内支撑筒外壁与基坑内壁之间的环形空间中填充高强混凝土以将笼结构(上笼结构和/或下笼结构)固定其中而形成所述主体结构的另一部分(例如在图1中所示的高强混凝土结构15)。
在另一实施例中，采用内支撑筒(上内支撑筒和/或下内支撑筒)和外支撑筒(上外支撑筒和/或下外支撑筒)。在这种情况下(例如在如图1所示的实施例中)，在内支撑筒内填充原状土以形成所述主体结构的一部分(例如，如图1中所示的原状土结构5)，而在内支撑筒与外支撑筒之间的环形空间中填充高强混凝土以将笼结构(上笼结构和/或下笼结构)固定其中而形成所述主体结构的另一部分(例如，如图1中所示的高强混凝土结构15)，而在外支撑筒外壁与基坑内壁之间的环形空间中填充混凝土(例如低强混凝土)或砂浆或回填土以形成所述主体结构的又一部分(例如，如图1中所示的低强混凝土或砂浆结构6)。
根据本发明的另一方面，提供一种形成扩展墩结构的方法，包括：
形成从基坑底部上凸的扩展台；
将多个上锚杆分别以下端在所述扩展台上的固定环上沿周向分布紧固并相互平行以形成上笼结构和将多个下锚杆以下端紧固到基坑底部且相互平行以形成围绕并至少部分地低于所述上笼结构的下笼结构，将每个上锚杆和对应下锚杆通过至少一个笼间连接件相连；
将一种或多种填料填充到所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆或所述笼间连接件之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，以形成主体结构；在所述主体结构的顶部形成具有增强部分的承台，将所述上锚杆固定到所述承台而且以上端穿出所述增强部分；
将设备连接结构安装在所述增强部分上。
这样，在基坑中形成以上、下笼结构加强支撑的扩展墩结构，不仅可利用处于径向内侧的上笼结构支撑载荷，还可利用沿径向向外扩展的处于径向外侧的下笼结构支撑载荷，从而能够更加有效地实现重载支撑。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述形成扩展台包括：将下内支撑筒设置到所述基坑中，使所述扩展台被限制在所述下内支撑筒内；
所述形成下笼结构包括：将下外支撑筒围绕所述下内支撑筒设置，使所述下锚杆在所述下外支撑筒与所述下内支撑筒之间竖直延伸。
这样，可先在基坑下部设置套置的下内支撑筒和下外支撑筒(二者例如可同心设置)，以下内支撑筒限定扩展台的轮廓，并使各下锚杆安装在下内支撑筒与下外支撑筒之间的环形区域中而形成下笼结构。由此，下笼结构(及相应的下内支撑筒和下外支撑筒)围绕扩展台设置，并因而围绕被设置在扩展台上的上笼结构。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述形成扩展台包括：将上内支撑筒设置在所述扩展台上，使从所述扩展台的上表面的中央部分上凸的顶台被限制在所述上内支撑筒内；
所述形成上笼结构包括：将上外支撑筒围绕所述上内支撑筒设置，使所述上锚杆在所述上外支撑筒与所述上内支撑筒之间竖直延伸。
这样，可先在基坑上部的扩展台上设置套置的下内支撑筒和下外支撑筒(二者例如可同心设置)，以下内支撑筒限定扩展台中央上凸的顶台的轮廓，并使各上锚杆安装在上内支撑筒与上外支撑筒之间的环形区域中而形成上笼结构。由此，设置在扩展台上的上笼结构(及相应的上内支撑筒和下内支撑筒)均处于下笼结构(及相应的下内支撑筒和下外支撑筒)内的区域中。
其中，扩展台的顶台可延伸到或用于形成所述主体结构的承台。
较佳地，在本发明的各实施例中，在所述填充之前或之后和/或在所述填充过程中：
以预拉应力将所述上锚杆固定在所述扩展台上的固定环与所述承台之间，优选地固定在所述固定环与所述增强部分之间，更优选地固定在所述固定环与所述设备连接结构之间。
这样，以预拉应力安装固定的上锚杆(以及整个上笼结构)可承受更大的压力载荷。上锚杆的上端可穿出到承台(例如增强部分)之外，以利于连接到外部施力设备以施加预拉应力。
较佳地，在本发明的各实施例中，在所述填充之前或之后和/或在所述填充过程中：
以预拉应力将所述下锚杆固定在基坑底部与笼间部分之间，其中所述笼间部分是连接在所述上、下笼结构之间且包括所述笼间连接件的所述主体结构的一部分；且优选地以预拉应力将所述下锚杆固定在基坑底部与所述笼间连接件之间。
这样，以预拉应力安装固定的下锚杆(以及整个下笼结构)可承受更大的压力载荷。下锚杆的上端可穿出到适合高度(例如，高于扩展台或者，穿出下内支撑筒和/或下外支撑筒之外)，以利于在安装过程中连接到外部施力设备以施加预拉应力。
在这种情况下，下锚杆的上端在所述扩展墩结构最终形成后被封装其中而不可见，因而下锚杆上承载的预拉应力也是不可调的。与此不同的是，上锚杆的上端在所述扩展墩结构最终形成后可在承台上露出，因而上锚杆上承载的预拉应力是可调的，可在需要时调节，例如通过螺纹结构(例如螺母)调节。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述填料包括可固化填料，例如为混凝土，所述填充包括：将所述可固化填料填充到所述下外支撑筒与所述下内支撑筒之间和/或填充到所述上外支撑筒与所述上内支撑筒之间和/或填充到所述上外支撑筒与所述下内支撑筒之间和/或填充到所述上笼结构与所述下笼结构之间，以在固化后形成所述主体结构的一部分。
在这种情况下，可固化填料在固化之前可为流态，并在流动填充之后预定时间固化而形成主体结构的各组成部分。根据需要，可采用不同强度的混凝土，例如通用标号的高强混凝土或低强混凝土，也可使用非混凝土类的其它可固化建筑砂浆材料。
应理解，在采用可固化填料时，对上锚杆或下锚杆施加预拉应力的操作可在填料固化之前任意所需时刻进行，因为填料在处于流态时尚未将上锚杆或下锚杆紧固就位。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述填料包括天然或原状土，所述填充包括：将所述天然或原状土填充到所述下内支撑筒内和/或所述上内支撑筒内，以形成所述扩展台的一部分；或者填充到所述下内支撑筒的外壁与基坑的内壁之间和/或填充到所述上内支撑筒的外壁与基坑的内壁之间，以形成所述主体结构的一部分。
在这种情况下，作为填料的天然土或原状土在填充之后可密化压实而形成主体结构的组成部分。在一个实施例中，可采用挖掘基坑得到的原土作为填料回填。
应理解，所述扩展台可在空基坑中通过将填料填充在下内支撑筒内形成，也可在挖掘基坑时全部或部分地形成。
图3是根据本发明的实施例的形成扩展墩结构的方法的流程示意图。在图3所示的实施例中，形成扩展墩结构的方法包括：
301：在基坑中形成由下内支撑筒限制于其中的上凸的扩展台。
302：围绕所述下内支撑筒设置下外支撑筒。
303：形成并固定下笼结构：使各下锚杆在下外支撑筒与下内支撑筒之间竖直延伸并分别以下端固定到基坑底部而形成下笼结构，并在下外支撑筒与下内支撑筒之间浇注高强混凝土(在此过程中，下锚杆可具有或不具有预拉应力)直至固化而形成主体结构的组成部分；下锚杆在需要承受预拉应力的情况下可在上端穿出下内支撑筒和下外支撑筒之外以利于施加预拉应力。
304：在扩展台上设置上内支撑筒和围绕上内支撑筒的上外支撑筒。
305：形成并固定上笼结构：使各上锚杆在上外支撑筒与上内支撑筒之间竖直延伸并分别以下端固定到扩展台上安装的固定环上而形成上笼结构，并在上外支撑筒与上内支撑筒之间浇注高强混凝土(在此过程中上锚杆可具有预拉应力)直至固化而形成主体结构的组成部分；其中上锚杆的上端穿出上内支撑筒和上外支撑筒之外以利于施加预拉应力，并在混凝土固化之后处于主体结构的承台之外(例如可适于调节上锚杆中的应力状态)。
306：通过一组或多组笼间连接件连接在相应的上锚件与下锚件之间(或连接在上锚件与下内支撑筒之间，或连接在下锚件与上外支撑筒之间)。
307：形成并固定笼间部分：将高强混凝土填充到所述上外支撑筒与所述下内支撑筒之间直至固化而形成主体结构的组成部分。
308：完成主体结构，从而形成所述扩展墩结构。
通过本发明的各实施例提供的扩展墩结构，能够以简单结构实现有效支撑。另外，通过本发明各实施例提供的扩展墩结构，还可减少墩基疲劳，提高连接安全性，同时提高抵抗外部荷载的能力。
根据本发明的各实施例的扩展墩结构，可以现场浇筑重型基础，或者预制重型基础再运输到施工现场，而无需使用大型钻探装置或打桩机，尤其适用于地下水较高与/或基础安置深度较小的位置。根据本发明的各实施例的扩展墩，能够承受高强度倾覆负荷，并且交替承受局部压力及张力负荷的基础混凝土不会对此产生影响。
应理解，本发明提供的实施例可适用于为电力线、通信系统、街道照明及信号、桥墩、风轮机、商业标识、高速公路标识、滑雪缆车等提供支撑的高型、重型与/或大型塔支柱，特别是可支撑承受较高倾覆力的风力涡轮机。
本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。
显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型。这样，如果对本发明的这些改的和变型属于本发明权利要求及其等同方案的范围之内，则本发明也将包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.一种扩展墩结构，其设置在基坑中，其特征在于，包括：
主体结构，其包括从基坑底部上凸的扩展台；
上笼结构，包括多个平行的上锚杆，每个上锚杆套有保护套并分别以下端在安装于所述扩展台的固定环上沿周向分布紧固；
下笼结构，围绕并至少部分地低于所述上笼结构，包括多个平行的下锚杆，每个下锚杆套有保护套并以下端紧固到基坑底部或所述主体结构且通过至少一个笼间连接件连接到对应上锚杆；
主体结构，其设置在所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆或所述笼间连接件之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，所述主体结构的顶部设置具有增强部分的承台，所述上锚杆固定到所述承台而且以上端穿出所述增强部分；
设备连接结构，其安装在所述增强部分上。
2.如权利要求1所述的扩展墩结构，其特征在于，进一步包括以下中的至少一种：
上内支撑筒，其处于所述上笼结构之内，并具有波纹壁；
上外支撑筒，其处于所述上笼结构与基坑侧壁之间，并具有波纹壁；
下内支撑筒，其处于所述下笼结构之内，并具有波纹壁；
下外支撑筒，其处于所述下笼结构与基坑侧壁之间，并具有波纹壁；
至少一个笼间连接件，其连接到所述上内支撑筒、上外支撑筒、下内支撑筒、下外支撑筒中的至少一种；
固定连接件，其连接在所述上内支撑筒、上外支撑筒、下内支撑筒、下外支撑筒、上笼结构、下笼结构中的至少两种之间，和/或连接在所述上锚杆、下锚杆、笼间连接件中的至少两种之间，和/或连接在相邻的上锚杆之间，和/或连接在相邻的下锚杆之间，和/或连接在相邻的笼间连接件之间。
3.如权利要求2所述的扩展墩结构，其特征在于，
所述下锚杆与对应笼间连接件集成为折线形的扩展增强筋；
和/或
所述下锚件的下端连接到所述下内支撑筒和/或下外支撑筒。
4.如权利要求1至3中任一项所述的扩展墩结构，其特征在于，
所述上锚杆以其上端穿出所述设备连接结构外并以预拉应力固定在所述固定环与所述设备连接结构之间；
和/或
所述主体结构包括在所述上、下笼结构之间的笼间部分，所述下锚杆以预拉应力固定在基坑底部与所述笼间部分之间；
和/或
所述增强部分设置在所述承台上的环形槽中，优选地所述环形槽的槽壁上具有倒角。
5.如权利要求1至4中任一项所述的扩展墩结构，其特征在于，
所述保护套的内径比所述上锚杆和/或下锚杆的外径大5mm以上；和/或
每个上锚杆的上端套有保护帽；和/或
每个下锚杆的保护套是全封闭保护套；和/或
所述上锚杆的下端通过机加工螺纹连接到所述固定环；和/或
所述上锚杆的上部分或上端通过机加工螺纹连接到所述承台；和/或
所述上锚杆的上端通过机加工螺纹连接到所述设备连接结构；和/或
所述承台中包括钢筋；和/或
所述承台具有沿径向向外下斜的斜面和/或导槽。
6.如权利要求1至5中任一项所述的扩展墩结构，其特征在于，
多个所述上笼结构相互套置，多个所述固定环相互套置，每个上笼结构的多个上锚杆以其下端在单一的固定环上沿周向分布紧固；
和/或
多个所述下笼结构相互套置，每个下笼结构的多个下锚杆以其下端沿单一的圆轨迹沿周向分布紧固。
7.一种形成扩展墩结构的方法，其特征在于，包括：
形成从基坑底部上凸的扩展台；
将多个上锚杆分别以下端在所述扩展台上的固定环上沿周向分布紧固并相互平行以形成上笼结构和将多个下锚杆以下端紧固到基坑底部且相互平行以形成围绕并至少部分地低于所述上笼结构的下笼结构，将每个上锚杆和对应下锚杆通过至少一个笼间连接件相连；
将一种或多种填料填充到所述上、下笼结构之内及其与基坑内壁之间、和所述上、下锚杆或所述笼间连接件之间以将所述上、下笼结构紧固在基坑中，以形成主体结构；在所述主体结构的顶部形成具有增强部分的承台，将所述上锚杆固定到所述承台而且以上端穿出所述增强部分；
将设备连接结构安装在所述增强部分上。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述形成扩展台包括：将下内支撑筒设置到所述基坑中，使所述扩展台被限制在所述下内支撑筒内；且所述形成下笼结构包括：将下外支撑筒围绕所述下内支撑筒设置，使所述下锚杆在所述下外支撑筒与所述下内支撑筒之间竖直延伸；
和/或
所述形成扩展台包括：将上内支撑筒设置在所述扩展台上，使从所述扩展台的上表面的中央部分上凸的顶台被限制在所述上内支撑筒内；且所述形成上笼结构包括：将上外支撑筒围绕所述上内支撑筒设置，使所述上锚杆在所述上外支撑筒与所述上内支撑筒之间竖直延伸。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述填充之前或之后和/或在所述填充过程中：
以预拉应力将所述上锚杆固定在所述扩展台上的固定环与所述承台之间，优选地固定在所述固定环与所述增强部分之间，更优选地固定在所述固定环与所述设备连接结构之间；
和/或
以预拉应力将所述下锚杆固定在基坑底部与笼间部分之间，其中所述笼间部分是连接在所述上、下笼结构之间且包括所述笼间连接件的所述主体结构的一部分；且优选地以预拉应力将所述下锚杆固定在基坑底部与所述笼间连接件之间。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，
所述填料包括可固化填料，例如为混凝土，所述填充包括：将所述可固化填料填充到所述下外支撑筒与所述下内支撑筒之间和/或填充到所述上外支撑筒与所述上内支撑筒之间和/或填充到所述上外支撑筒与所述下内支撑筒之间和/或填充到所述上笼结构与所述下笼结构之间，以在固化后形成所述主体结构的一部分；
和/或
所述填料包括天然或原状土，所述填充包括：将所述天然或原状土填充到所述下内支撑筒内和/或所述上内支撑筒内，以形成所述扩展台的一部分；或者填充到所述下内支撑筒的外壁与基坑的内壁之间和/或填充到所述上内支撑筒的外壁与基坑的内壁之间，以形成所述主体结构的一部分。
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