輸電線路全過程機(jī)械化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工研究

劉倩倩

摘 要：我國輸電線路建設(shè)過程中，長期存在人工投入大、施工機(jī)械投入不足、缺乏高效率專用化施工裝備、設(shè)計(jì)與施工未能有效銜接等問題。本文基于對(duì)輸電線路在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中如何考慮機(jī)械化施工，提出具有可參考性的適用于機(jī)械化施工的鐵塔和基礎(chǔ)形式及施工技術(shù)，為輸電線路機(jī)械化施工提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路；機(jī)械化施工；基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：TM754 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

目前，為進(jìn)一步提升智能電網(wǎng)工程建設(shè)能力、提升施工技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)密集型向裝備密集型、技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，國家電網(wǎng)公司從工程設(shè)計(jì)、施工裝備、工程組織和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面開展專項(xiàng)研究和試點(diǎn)建設(shè)，形成系統(tǒng)化技術(shù)成果。

紅運(yùn)～梁寶寺110kV線路工程是國家電網(wǎng)公司首批機(jī)械化施工試點(diǎn)工程，線路長約11km。沿線所經(jīng)區(qū)域地貌成因類型為沖積平原，地貌類型為微傾斜平地，其地形地貌均有利于機(jī)械化施工的開展。本文主要針對(duì)該工程基礎(chǔ)選型、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化、基礎(chǔ)施工等設(shè)計(jì)施工全過程進(jìn)行了論述。

1 基礎(chǔ)選型

1.1 基礎(chǔ)型式初選

基礎(chǔ)選型結(jié)合機(jī)械化施工理念，根據(jù)線路沿線地形、地質(zhì)水文及交通運(yùn)輸條件，充分考慮施工機(jī)械的性能，優(yōu)先選用適宜機(jī)械化施工的基礎(chǔ)形式。做到安全可靠的同時(shí)，又保證了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)先進(jìn)，方便施工。由于梁寶寺工程沿線地下水穩(wěn)定水位埋深一般2m～3m，故初步選用適宜機(jī)械化施工的開挖類基礎(chǔ)和灌注樁基礎(chǔ)。

（1）開挖類基礎(chǔ)：該工程基礎(chǔ)作用力較小，故部分基礎(chǔ)形式選用開挖類基礎(chǔ)，如臺(tái)階式基礎(chǔ)和板式基礎(chǔ)。塔位處一般地勢(shì)開闊平坦，施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)方便，因此基坑開挖選用開挖專用挖掘機(jī)進(jìn)行機(jī)械化施工，節(jié)省工期。

（2）灌注樁基礎(chǔ)：該基礎(chǔ)通過鉆機(jī)成孔穿透軟弱土層，通過樁與樁側(cè)土或樁端土的作用，將塔身荷載傳至地基。該基礎(chǔ)主要用于地下水位高、地質(zhì)條件較差、基坑開挖及降水困難、基礎(chǔ)作用力較大、采用淺埋基礎(chǔ)不經(jīng)濟(jì)的塔位。

1.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

以該工程直線塔1A3-ZM2、轉(zhuǎn)角塔1A3-J2塔為例針對(duì)不同塔型，分別計(jì)算地下水埋深為0m時(shí)的開挖類基礎(chǔ)和灌注樁基礎(chǔ)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表1。

由表1可知，對(duì)于基礎(chǔ)作用力較小的直線塔，臺(tái)階式基礎(chǔ)的總體造價(jià)最低，故1A3-ZM2塔型推薦采用臺(tái)階式基礎(chǔ)。對(duì)于作用力較大的轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)，其灌注樁基礎(chǔ)的總體造價(jià)比板式基礎(chǔ)低，故推薦采用灌注樁基礎(chǔ)。

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

該工程從滿足機(jī)械成孔的工藝要求出發(fā)，從塔位選取、基礎(chǔ)尺寸優(yōu)化等方面進(jìn)行灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。從已經(jīng)推廣應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)來看，制約采用機(jī)械成孔工藝的主要因素有以下幾點(diǎn)：

（1）設(shè)備的轉(zhuǎn)場(chǎng)條件

這是制約該工藝廣泛應(yīng)用的最關(guān)鍵因素。由于旋挖鉆機(jī)其背負(fù)著較重的鉆頭和鉆桿，其重心較高，在實(shí)際稍復(fù)雜的地形條件下（坡度方向不規(guī)律）移動(dòng)仍然存在一定的安全隱患。若采用配套的拖車、吊車等設(shè)備，成本又提高太多。

（2）樁基礎(chǔ)主柱直徑優(yōu)化

由于樁基礎(chǔ)的樁徑與施工機(jī)械的性能要求密切相關(guān)，樁徑越大，所需掏挖扭矩也越大，將造成設(shè)備大型化，因此樁基礎(chǔ)不宜像人工開挖設(shè)置成任意樁徑，而需要確定適用于工程的合理樁徑，減少施工設(shè)備的投入。

該工程灌注樁基礎(chǔ)為單樁基礎(chǔ)，計(jì)算時(shí)盡量歸并使用同一樁徑，減少樁徑模數(shù)，在樁徑滿足樁側(cè)土強(qiáng)度、地面位移及基礎(chǔ)配筋的情況下，則通過調(diào)整樁長來滿足挖孔樁基礎(chǔ)的上拔和下壓承載力，盡量減少更換鉆機(jī)鉆頭產(chǎn)生的施工及運(yùn)輸費(fèi)用。

（3）樁徑和埋深的優(yōu)化

基礎(chǔ)的埋深與造價(jià)之間存在曲線的關(guān)系，即基礎(chǔ)埋深達(dá)到某個(gè)值時(shí)（稱其為最佳埋深），曲線出現(xiàn)最低點(diǎn)，即材料用量最少，造價(jià)最低，如果埋深繼續(xù)增加，基礎(chǔ)材料量及造價(jià)會(huì)有增加。結(jié)合該工程地質(zhì)條件及基礎(chǔ)作用力，經(jīng)過大量計(jì)算發(fā)現(xiàn)：基礎(chǔ)埋深滿足H=6D～10D時(shí)，基礎(chǔ)綜合造價(jià)最低。

綜上分析：樁基礎(chǔ)在指標(biāo)接近時(shí)，盡量選用相同的基礎(chǔ)樁徑，同時(shí)將埋深盡量控制在最優(yōu)埋深范圍之內(nèi)，有效降低基礎(chǔ)材料耗量。

2.2 開挖類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)合地基土的地質(zhì)條件、基坑開挖難度、施工綜合費(fèi)用等，綜合考慮基礎(chǔ)材料量和基礎(chǔ)施工對(duì)基礎(chǔ)造價(jià)的影響，從而降低各種運(yùn)輸設(shè)備投入，為基礎(chǔ)機(jī)械化施工提供便利。

（1）為便于開挖，基坑深度不宜大于5m，遇流沙坑時(shí)，基坑深度不應(yīng)大于4m。

（2）底板采用變截面設(shè)計(jì)，降低基礎(chǔ)混凝土和鋼筋耗量。

（3）在不顯著影響基礎(chǔ)材料量的情況下，將基礎(chǔ)立柱露出自然地面高度適當(dāng)增大，方便余土就地堆放并夯實(shí)在地基基面上。

3 基礎(chǔ)機(jī)械化施工

3.1 開挖類基礎(chǔ)機(jī)械化施工

開挖類基礎(chǔ)尺寸較大，土方開挖工程量也大，為了保證工期、降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在平地地段，因交通條件良好，可采用開挖專用挖掘機(jī)，有利于安全施工，保證基坑開挖質(zhì)量，提高工作效率，降低成本。

3.2 灌注樁基礎(chǔ)機(jī)械化施工（圖1、圖2）

目前應(yīng)用于灌注樁基礎(chǔ)施工的機(jī)械有輕型旋挖鉆機(jī)、綜合型旋挖鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)和回轉(zhuǎn)鉆機(jī)等。

該工程充分考慮路寬、坡度、道路類型、地形地質(zhì)條件等因素，故優(yōu)先推薦使用輪胎式旋挖鉆機(jī)，次優(yōu)推薦使用中型或綜合型履帶式旋挖鉆機(jī)，見表2。

結(jié)語

本文針對(duì)目前輸電線路機(jī)械化施工要求，研究分析了輸電線路在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中考慮機(jī)械化施工的必要性，并根據(jù)實(shí)際工程案例提出具有可參考性的適用于機(jī)械化施工的基礎(chǔ)形式及施工技術(shù)并做了相應(yīng)優(yōu)化，為輸電線路機(jī)械化施工提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]DL/T 5219—2005，架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

[2]110kV輸電線路機(jī)械化施工設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].