输电线路杆塔基础施工的主要分类和特点以及技术措施

摘要: 随着国民经济的不断发展,生产和生活用电量的不断增长,高压架空线的截面随之逐步增大,这对输电线路基础的承载能力的要求也越来越高。本文将对目前线路工程基础施工的主要方法和特点进行分类,并对几种基础施工常见问题的应对技术措施进行阐述。

Abstract: With the continuous development of the national economy, electricity consumption of production and living is growing, and the section of high-pressure aerial is gradually increasing, which also has a higher demand for the carrying capacity of basic transmission lines. This paper will classify the methods and characteristics of the basic construction of present line project and elaborate the technical measures of several common problems of the basic construction.

关键词: 杆塔基础;分类;特点;技术措施

Key words: tower base;classification;characteristics;technical measures

中图分类号:TU99 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0086-02

0引言

随着国民经济的不断发展,生产和生活用电量的不断增长,高压架空线的截面随之逐步增大,这对输电线路基础的承载能力的要求也越来越高。同时,据不完全统计,输电线路基础工程的工期占整个线路工程的50以上,材料运输量占50～60%,造价费用占20～40%,因此,基础工程无论在工期,还是在运输量和造价方面均占着举足轻重的地位。本文将对目前线路工程基础施工的主要方法和特点进行分类,并对几种基础施工常见问题的应对技术措施进行阐述。

1杆塔基础的主要分类和特点

1.1 岩石基础①岩石嵌固基础:利用机械(或人工)在岩石地基中直接钻(挖)所需要的基坑,将钢筋骨架和砼直接浇注于岩石基坑。该基础适用于覆盖层较浅或无覆盖层的强风化岩石地基,其特点是底板不配筋,基坑全部掏挖。由于该基型充分利用了岩石本身的抗剪强度,砼和钢筋的用量都较小,同时浇制砼不需要模板,减少了基坑土石方量。因此,该基础抗拔承载能力较强,施工费用较低。②岩石锚杆基础:通过水泥砂浆或细石砼在岩孔内的胶结,使锚筋与岩体结成整体。该基型适用于中等风化以上的整体性好的硬质岩。该基础是在岩石中直接钻孔、插入锚杆,然后灌浆,使锚杆与岩石紧密粘结。由于该基型充分利用了岩石的强度,因此砼和钢材量较少,施工费用较低。但该基型对地质要求较高,需逐基鉴定岩石的完整性和坚固性,难以大规模推广应用。

1.2 掏挖基础常用有三种:全掏挖式基础、半掏式基础及斜插式掏挖基础,该基础在基坑施工可成型的情况下,开挖基坑时不扰动原状土,避免大开挖后再填土。适用于无地下水或地下水位低于砼基础底面高程,硬塑粘性土地基黏土、硬塑、碎石及不同风化程度的岩石等。该基础能发挥原状土的特性,具有良好的抗拔和抗倾覆稳定性,同时具有较高的经济效益和环境效益,比用阶梯型基础节约钢材和砼分别为3～7%和8～20%。但存在砼浇灌后无法进行外观检查以及如有缺陷无法进行修补两个缺点。

1.3 台阶基础属传统的基础型式,基础底板的台阶高宽比不小于1.0,基础底板内不配置受力钢筋。适用广泛地质、各类塔型,其特点是大开挖,采用模板浇制,成型后再回填土。由于台阶基础砼量较大,埋置较深,难以达到设计深度的流砂地区尽量避免采用该基础。

1.4 板式基础基础立柱和底板内配置受力钢筋,其底板的台阶宽高比不小于1.0(不宜大于2.5)。该基础与台阶基础相比,埋深浅,易开挖成形,砼量能适当降低,但钢筋量增加较多。该基础适用于软弱地质条件,有效防止基础下沉或者倾斜。板式基础设计时应控制沉降及不均匀沉降,对转角塔及负荷较大的直线塔进行地基沉降变形验算,施工时应尽量少扰动地基土,清除开挖的全部浮土并做好垫层,必要时使用块石灌浆。

1.5 斜插式基础基础的主柱与基础底板不垂直的一种基础形式,是台阶或板式基础的特殊形式。该基础的主要特点是基础主柱坡度与塔腿主材坡度一致,塔腿主材角钢直接插入基础砼中,使基础水平力对基础底板的影响降至最低。斜插式基础在平原、河网地区使用较多,其最大优点就是节省基础材料,施工较为方便。其缺点是施工精度要求高,基础成型后如发生沉降或者偏移,则很难对其进行处理。

1.6 桩基础由基桩或连接于桩顶承台共同组成的基础,桩基础分为单桩基础和群桩基础。承台底面位于设计底面以下与土体接触称为低承台桩基,反之为高承台桩基。对于地质条件为流塑、地基持力层较深且基础作用力较大的耐张塔或直线塔,使用钻孔灌注桩基础是设计中广泛采用的一种方法。其优点是施工方便,安全可靠。缺点是施工费用较高。桩基础容易出现的质量问题是断桩,而灌注桩基础除出现断桩外,常见的还有钻孔偏斜、糊钻、缩孔、孔壁坍落、护筒冒水等情况。

1.7 复合式沉井基础上部为砼承台,下部是薄壁下部是薄壁钢筋砼沉井联合组成的基础。该基础是针对地下水位较高的软土地基,尤其是容易产生“流砂”现象的软土地基的一种新型的基础型式。该基础埋深较大,整体性好,稳定性好,具有较大的承载面积,能承受较大的垂直和水平荷载。但施工工期较长,对粉砂、细砂类土在井内抽水时易发生流砂现象,造成沉井倾斜;沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大,也将给施工带来一定的困难。

1.8 联合基础铁塔四个基础墩用一个底板连成整体且基础墩间用横梁连接而成的基础。该基础适用于基础根开较小且基坑难以开挖、板式基础上拔土体重叠的软弱土塔位,其设计特点是埋深较浅,四个基础整体浇制,基础底板上面的纵、横向加劲砼梁承担由基础上拔力、下压力和水平力引起的弯矩,底板与纵、横向加劲肋配筋,整体性好。缺点是基础材料用量较大,施工较为烦琐。

2几种基础施工常见问题的应对技术措施

2.1 掏挖基础施工的技术控制由于掏挖基础施工的隐蔽性,导致凝土浇灌后无法进行外观检查及发现缺陷无法进行修补,因此该基础的施工质量控制尤为重要,建议采取以下措施:①连续级配制配料,或将2～4cm与0.5～1.0cm的石子按8.5:1.5的比例混合。②采用衬垫塑料布的方法,以避免地面处基础壁被碰撞脱落,浇制立柱后拆除。③采用砼坍落度选大一级的方法,保障掏挖基础扩大头部位的砼容易捣实。④在保持水灰比不变的前提下,可以适当调整砂率或增加水泥浆量以满足砼和易性要求,当扩大头浇灌砼饱满且振捣完毕后,如周边残存气体,可补充砂浆填充空隙,此时立柱部位的砼坍落度可小一些。⑤为了提高砼强度及密实性,掏挖基础应使用插入式振捣器振捣,其作用半径约为振动棒插入有效长度的1.5倍,使用时应当快插慢拔,插点均匀排列,逐点移动,有序进行,间距以300～400mm为宜,每次插入振捣时间一般为20～30s,以砼表面呈现水泥砂浆和不再出现气泡、不再显著沉落为止,不允许捣固过度。振捣时振动棒与模板的距离应大于100mm,应注意避免与钢筋的长时间接触。砼振捣是项重要的工作,应由有经验的技工操作并设专人监督。

2.2 台阶基础、板式基础、斜插式基础施工的技术控制台阶是此类基础的主要特征,而最不容易控制就是台阶之间结合处的质量,控制不好就会跑浆从而出现蜂窝、狗洞甚至露筋等现象,因此应采取的技术措施有:①在砼浇制到阶梯结合处时,在上层模板外侧底部四周与下层阶梯砼之间的空隙用砼堆垒起来,然后再往上层阶梯模内浇灌砼,待浇灌到一定高度后,进行捣固,待见到砼堆垒起来的模板四周开始冒出水泥浆后停止振动,继续浇注砼。②斜插基础因立柱倾斜容易造成内角浆多,外角浆少,而出现空隙形成蜂窝,因此在浇灌立柱砼时不应直接往内角推料,而应用方锹往外角下料,以达到立柱内外角的砼浆石均匀。同时,对于斜插基础主柱的浇制捣固,因振动棒很难放到基础主柱斜面附近,使其斜面处的砼捣固不够。所以,立柱砼除用机械捣固外,还应用捣固钎捣固主柱的四个面处的砼,以免产生蜂窝及狗洞现象。③在基础回填时,为防止基础移位或倾斜,应该在基础周围均匀回填。特别是斜插基础回填应该先回填斜柱内侧,然后回填外角侧及侧面,回填时土方倾倒高度应该尽量放低,避免土方冲击基础。④斜插基础主角钢位置控制是关键,因此在基础施工之前需要计算主角的下端根开及对角线尺寸以及主角钢露出立柱顶面的高度;同时固定主角钢的底部,应制作厚度390mm×390mm×80mm的砼垫块,垫块中部有一个角钢凹槽。将垫块放入垫层上预留出地凹坑内,测量人员用经纬仪对垫块进行相关数据测量并操平找正,然后在垫块的四周用砂浆及碎石填塞,使其稳定,避免在浇灌砼时主角钢底部发生偏移;⑤在进行斜插基础浇制施工的过程中,测量人员经常检查基础顶面根开、插入角钢顶面的棱到棱半根开、高差、倾角等,如有误差及时调整。

2.3 桩基础施工中断桩的技术处理断桩是水下浇注砼的重大质量问题,任何处理方法都应与监理方、设计方研究确定后再实施。针对断桩的原因应采取如下技术措施:①砼的坍落度应经检查符合设计要求,粗骨料必须按规范要求进行控制。②一边浇注砼一边拔导管,并随时掌握导管埋入砼内的深度,确保导管始终被砼埋住。③当导管堵塞,砼尚未初凝时,可以吊起一节钢轨或其它重物往导管内冲击,将堵塞的砼冲开,然后再继续浇注砼。④如果砼在地下水位以下中断,可用比原桩径稍小的钻头在原桩位孔钻孔,至断桩以下适当深度,重新清孔;在断桩的部位增加一节钢筋笼,其下埋入新钻孔中,然后再继续浇注砼。

2.4 软地基基础加固当杆塔基础处于软地基时,关键除了做好基坑开挖和砼浇制过程的排水措施,尽量避免基底原状土受到扰动以外,还可采用以下两种基础加固方法:

①振动密实法:增加的碎石可以改善土壤的组成,使其密实度增加。将长约2000mm、重约1.8t的长筒形振动头深振入土中,使附近的土被振实。当需要振实的深度较大时,还可以将振动头加长。作业时振动头挂在一台可移动的吊车的吊臂上,使其可边振动边垂直地下降逐步振入地中。必要时,还可以在振动的同时向深孔中喷射压缩空气或压力水。振动结束后,在振动头形成的孔中填入碎石,使其形成一个个碎石柱。这些石柱的布置模式视杆塔增加的荷载以及原土壤的比重和密实后的土壤比重经计算而确定。

②压力注浆法:首先将若干个直径150mm,长度与基础埋深相同的套管打入土中,向其中压入水泥和粉煤灰配制的水泥浆,挤入管底四周的土中并穿透渗入回填土的空隙。操作过程:先依次向各管中泵入水泥浆,然后逐渐增大压力,直到水泥浆从相邻管口溢出为止。加压时,套管的上端要用进行密封,这样才能使水泥浆挤压渗入土中。注浆后3～4小时就可拔出套管,水泥浆留在土中。注浆效果取决于套管外壁和土壤的间隙紧密程度并与回填土的状况有关。

3结语

输电杆塔基础是保证杆塔在垂直荷载、水平荷载、事故断线张力以及外力作用下具有设计的稳定性,不发生上拔、倾覆,下沉或倾倒,因此施工质量是保证线路长期稳定运行的根本。施工单位要根据PDCA循环,切实做好事前、事中、事后质量控制,实现工程质量精品化。

参考文献:

[1]黄国辉.高压输电线路杆塔各种基础比选[J].中国高新技术企业,2007,(6).

[2]余自强.输电线路杆塔基础加固的两种方法[J].江西电力,2006,(5).