新疆750kV凤凰

摘要：通过对灌注桩、PHC桩、钢管桩的优缺点的技术和经济对比，结合750kV凤凰-乌苏输电线路工程的地质水文情况选择工程的基础型式，并通过对新疆盐渍土地区腐蚀性特点分析，选择适宜的防腐方式。

关键词：盐渍土；强腐蚀；液化。

概述

新疆750kV凤凰-乌苏工程，位于新疆盐渍土强腐蚀地区，部分塔位存在液化，且液化深度达到20m。针对这一地质条件，以往工程往往采用碎石桩做地基处理。新疆有些地区地广人稀，碎石运距较远，如果工程经过农田，碎石桩对农田及环境影响严重。本文针对此种地质情况，对比线路工程常用的桩基形式：灌注桩、PHC桩、钢管桩的技术及经济条件，选择最优方案。

2地质水文情况

（1）土层情况

跨越段的地层为第四系全新统冲积、沼泽成因的粉土、碎石土夹砂土层，呈典型的阶地二元结构特征，即上部为土层，下部为碎石土夹砂土层。

①粉土：黄褐色～灰黄色，湿，稍密。表部土质不均匀，见多量的植物根系和腐殖质，常包含粉砂团块，见有灰色粘性土团块，上部含少量结晶盐颗粒，厚度一般在15～20m。地基承载力特征值fak=110～130kPa；

②卵石：该层位于粉土之下，以青灰色为主，稍湿，中密，有胶结现象，颗粒一般粒径2～50mm，最大粒径可见120mm上下，形状多呈亚圆状或浑圆状，充填物主要为粉土和中粗砂，厚度大于30m。地基承载力特征值fak=300～400kPa。

（2）腐蚀性

地下水对混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性；地下水位以上的地基土对混凝土结构具强腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

(3)地震设防和液化

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，线路沿线经过玛纳斯县、石河子市、沙湾县、克拉玛依市独山子区和乌苏市地震动峰值加速度为0.20g，对应的地震基本烈度为8度；全线地震动反应谱特征周期为0.45s（对应于中硬场地土）。

该地层上覆粉土层具有液化性，液化等级为中等-严重，距地面20m深度以内的土层具有液化性。

3基础型式选择和优化的基本原则

在基础型式选择和优化时，遵循下面的原则：

（1）满足规范要求；

（2）根据杆塔基础作用力的特点，结合地形、地质特点，综合分析比较，找出各种型式的基础在本标段地质、地形、基础作用力下的适用性， 选择适宜的基础型式；

（3）在安全、可靠的前提下，尽量做到经济、环保，减少施工对环境的破坏，响应国家的环境保护和可持续发展政策。

4基础选型

（1）线路工程主要的桩基型式

目前在大跨越工程中已经使用过的桩基主要有如下3种型式：

a．灌注桩

灌注桩基础是我国大跨越工程最常用的基础型式。这种桩基采用泥浆护壁，钻机成孔、清孔、插入钢筋笼、导管灌注混凝土等工序制作而成，设备比较简单，施工简易可行。灌注桩通常采用反循环或正循环等工艺成孔，当桩长超过30m时，一般都采用反循环工艺成孔和清孔。

b．PHC桩

预应力高强度混凝土管桩（简称PHC桩，混凝土强度等级不低于C80）, 其主要优点为:在工厂中预制，可以大批量生产，周期较短；桩身质量容易控制，产品质量容易保证；施工机械设备简单，适合大面积施工，在发电、变电工程中应用较广泛；单桩打入速度快，施工工期较短，预制桩无需进行养护，仅需打入后适当静置即可，节约工期；由于是管桩，中心为空心结构，基础混凝土的耗量较小；无泥浆排放，对塔位周围环境影响较小。主要缺点为: 施工工艺较复杂，桩锤的选择，单锤的打入深度设计必须与地质、桩型、入土深度等进行分析计算； 桩身采用分段焊接，整体性较差，焊接质量及接头的防腐对桩承载力影响较大(尤其是桩抗拔时，可靠性较差) ；桩与承台的连接较差；桩打入时受地质影响大，锤击时易引起粉土等饱和土的液化、承载力的丧失，噪声较大。

c． 钢管桩

钢管桩在国内大型建筑、桥粱和电力行业中使用较多。线路工程中钢桩主要应用于深厚的饱和淤泥质土、粉土以及沿海地区高含水量和高压缩性的海淤泥质土，其造价比钢筋混凝土桩高许多，桩基防腐也是一个较难解决的问题。因此本着安全可靠、经济节约的原则，本工程不考虑采用钢桩。

（2）桩基选型比较

以上3种用于大跨越工程的桩基，在设计方面都有相应的技术规范，在施工方面都有比较成熟的经验，在运行方面都满足结构的使用功能，因此使用任何一种桩基形式都不会出现颠覆性的技术问题，只要设计得当，都能保证跨越塔基础的安全性和可靠性。但是，这3种基础型也各具特色，在技术和经济方面存在一些不同和差异。下面将就3种桩基的优缺点和经济性进行全面的比较，通过比较选择一种最适合本工程的桩基型式。

（3）不同桩型优缺点比较

3、施工速度较慢，周期较长。

高强度预

应力管桩

(PHC桩) 1、工厂化生产，成品质量好；

2、桩体强度高，桩的承载力大；

3、打桩速度快，施工周期短；

4、没有泥浆排放，环境影响小。 1、打桩噪音对居民影响较大；

2、存在挤土问题，对桩的施打次序要求较高；

3、接桩焊接要求较高。

钢管桩 1、工厂化生产，成品质量好；

2、打桩速度快，施工周期短；

3、桩的刚度大，打桩时不易变形；

4、没有泥浆排放，环境影响小。 1、打桩噪音对居民影响较大；

2、存在挤土问题，对桩的施打次序要求较高；

接桩焊接要求较高。

（4）不同桩型的经济比较

根据本工程工程地质情况和本工程铁塔作用力对堤内跨河塔计算得出:

表4.2是灌注桩、PHC桩和钢管桩在保持相同承载能力下的经济比较结果。

从表4.2的比较可以看出，PHC桩的每基造价最低，钢管桩的造价最高，灌注桩处于中间位置。

（5）本工程推荐的基础型式

从技术和经济比较分析，PHC桩在成品质量，单桩承载能力，基础沉降控制和总体造价等方面有较大的优势。但是，PHC桩必需使用打桩设备，打桩时地面震动比较严重，特别是打桩时发出的噪音对周围居民生活影响较大。由于本工程塔位离开居民住地的距离较近，因此不推荐采用PHC桩。

钢管桩也需要采用打桩机沉桩，虽然打桩时的震动和噪音比PHC桩有所改善，但是基础的综合造价明显高于PHC桩和灌注桩，所以也不推荐在本工程中使用。

灌注桩虽然在成品质量方面没有PHC桩、钢管桩那样容易控制和保证，同时还存在一定的施工场地污染问题，但是，只要在招投标时严格把关，挑选施工经验丰富、质量信誉良好、资质等级高的施工单位，施工质量也是能够满足工程要求的。从以往大跨越工程灌注桩的施工情况分析，虽然出现过这样或那样的一些问题，但是最终都能达到预期的质量要求。根据以上分析，对于本工程的地质条件，采用其他2种桩型都不太合适，所以本工程推荐采用灌注桩基础。

5． 强腐蚀环境下桩基础的运用

本塔位地下水和地基土对混凝土结构和混凝土中的钢筋都具强腐蚀性，根据《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-2008))规定，强腐蚀环境不应采用混凝土灌注桩。

可见，对于本工程塔位直接采用灌注桩存在问题。

本院《地下水腐蚀性随深度变化研究在地基方案选择中的意义》中曾取样实验结果证明当达到一定深度时，地下水或土壤的含盐量会趋近于自然水平。新疆地区气候干燥，雨水稀少，地表水蒸发量大，地下水位的补给主要是雪融水。这种特点表明：新疆地区的水循环为单向循环，既雪山融水――地下水――地表蒸发――雪山，长期的这种单向循环必将导致盐份由地下带到地表，越接近地表含盐量越高，腐蚀性越强。也就是说盐的浓度随地层的深入而降低。虽然本塔位处于强腐蚀环境，但是当达到某一深度就降至中等至弱腐蚀，根据《工业建筑防腐蚀设计规范》在中等腐蚀环境下即可使用灌注桩。

对于低桩承台的施工，在枯水期时，可以开挖至常年地下水位线以下1.0-3.0m（达到中弱腐蚀区）后，然后向下钻孔制桩，开挖区采用支模施工，拆模后在基础表面涂刷防腐涂层。在丰水期施工时，可采用沉井降至腐蚀性减弱至中弱腐蚀的标高，沉井底面以下部分即可运用灌注桩，沉井以上部分支模施工，拆模后在基础表面涂刷防腐涂层。见图5.1：

图 5.1强腐蚀环境下桩基础的运用

对于高桩承台的施工和低桩承台一样，在枯水期时，可以开挖至常年地下水位线以下1.0-3.0m（达到中弱腐蚀区）后，然后向下钻孔制桩，开挖区采用支模施工，拆模后在基础表面涂刷防腐涂层。在丰水期施工时，可采用沉井护壁降，施工前在护壁外侧刷防腐涂料，至腐蚀性减弱至中弱腐蚀的标高，沉井底面以下部分即可运用灌注桩。见图b。

b．腐蚀区高桩承台的施工措施

图 5.2强腐蚀环境下桩基础的运用

此外，为了增强基础耐腐蚀性能还应采取以下措施：

材料：

混凝土：桩身与承台混凝土均采用C40混凝土；

水泥：采用抗硫酸盐硅酸水泥、强度等级不低于42.5MPa；

增加混凝土的腐蚀裕度：基础钢筋净保护层厚度不小于50mm。

钢筋阻锈剂：基础混凝土掺加粉剂型钢筋阻锈剂，使用剂量不小于胶凝材料(包括水泥、粉煤灰、膨胀剂、硅粉、矿粉等活性材料)总质量的4％且满足相关规范的要求。

5小结

(1)750kV凤凰-乌苏线路工程地质条件较差，并且存在液化问题，天然地基不能满足塔基对地基的要求,拟采用桩基穿透方案解决地层液化的问题。

(2)通过对混凝土灌注桩、PHC桩和钢管桩的优缺点比较，推荐采用灌注桩基础。

(3)通过对新疆盐渍土地区腐蚀性特点的分析，采用适合新疆盐渍土土地区的灌注桩防腐方法。

6参考文献

（1）《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2010）

（2）《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T 5219-2005)；

（3）《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)；

（4）《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)；

（5）《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)；

（6）《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)；