高压输电线路杆塔桩基础施工遇到的若干问题与解决措施

高压输电线路杆塔桩基础施工遇到的若干问题与解决措施摘要：随着我国经济和科技的不断发展，工程建设对高压输电线路安装建设的要求也越来越高。本文从高压输电线塔杆庄选址要求，塔基设计、施工等方面阐述了我国高压输电线路杆塔基础的现状，同时结合输电线路相关工程建设，展望了我国输电线路杆塔基础建设的发展趋势关键字：地质条件 塔基施工 实例效果、正文：1.高压输电线路杆塔基础的主要受力特点高压输电线路杆塔基础是塔杆主体深入地下的部分，是高压输电线安全工作的前提保证。坚固的塔基同时在承受水平拉力、垂直重力、导线和塔杆的弯矩力自然及人为事故及外张力的作用，保证输电线杆不倾覆，下沉，确保输电线杆基础的稳定。2.高压输电线路杆塔基础常用的结构型式及其特点 2.1从施工地形上分，有以下几种塔基形式。复合式沉井基础 ：此类型塔基适用于地下水位较高，地层土质松软地区。岩石嵌固式基础 是将塔基固定在岩石中，以水泥灌浆填充来加固塔基。好处是减少钢铁等原材料的使用，避免的对岩石的爆破移除。联合类基础是将塔基的基础用几个相应的板块连接而成，进行施工。其特点是对施工工具和施工场地要求不高，易于操作。掏挖式基础：这类施工方法多用于高寒冻土地带施工，有效地利用当地冻强度，使塔基与周围土层共同作用，能承受上、下及水平力的作用。斜插式基础在一些山区或丘陵地带。其特点是基础材料少，造价地，因地制宜。但在施工过程中要严格计算出各种力对塔杆的作用，因保持塔基的稳定。2.2从输电线的实际受负荷的大小采用单桩和群桩形式。不论是哪一类的塔基，它的作用都是为了保证塔杆的安全与稳定。3.桩基础在不同的地质环境下施工所遇到的若干问题与解决措施3.1地质条件较差地区3.1.1地质条件简述我国土地虽然辽阔，但国内地形的四分之三属于山区和丘陵、沙漠地带，自然地质条件较差。这些地区大量存在黄土、软土、水田、沼泽、冻土层、盐碱地和碎石破裂地带，对高压输电基础施工的难度加大。由于高压输电线单桩之间的距离较远，不同地区的地形特点不同，也给施工检测带来了很多不稳定因素。3.1.2实例剖析3.1.2.1实例一：桩基的设计型式与施工工艺杆塔形式采用角钢塔，塔基设计为单桩基础形式3.1.2.2施工遇到的问题剖析与处理方案现已珠江三角洲地区塔基施工为例：珠江三角洲地区为河流冲击平原，地势低洼平坦，河道水田密布，土质疏松较厚，地下水位较高。从地上到而下依次为淤泥层、粉砂层、强化风化泥岩层。因地形所致，地下水位高含沙层较厚，此地修建高压线塔基存在施工难度。施工时遇到的问题之一：拟建高压输电线桩塔基地下深设计为18米，桩尖嵌入强风化泥岩层2.0米，施工采用泥浆护壁旋钻成孔灌注混凝土桩，采用常规方式施工。正式开钻前采用预埋声测管检测，通过对附近已成形的六根桩先后检测，检测结果为：自地面以下1014米地层范围内，桩身有不同程度的矮化现象，桩身整体性指标存在明显误差。经多方论证结果为：地下砂层受到地下水流干扰，产生流砂现象，致使泥浆护壁被流沙冲击，无法形成完整保护层。解决方案：方案一（）小直径塔基在施工过程中出现遇流沙造成塌孔现象，应立即停止钻孔施工，使用钻机反循环系统将塌方内的沙子抽出。此时因地层压力作用，坑内不会再出现大面积塌方出现。（2）再将钻机移开，往转坑内填土堵死，用重力机械压实。（3）经过十天左右土壤沉淀，使所填土密实，再在原位继续使用钻机进行钻孔作业。（此方法经过实践考验，真实、实用、有效）方案二：大直径塔基施工过程中如出现塌孔现象，首先采取人工或机械将钻孔直径加大，将塌孔内泥沙用转孔机抽出，取厚度1com铁板经焊接成圆柱状深护筒，高度3m，直径因塔基直径而异，如塔基直径2m,深护筒的直径应达到3m左右。取出钻井机设备，将深护筒吊人孔中，用打桩机或吊车将深护筒压入流沙层。此处注意深护筒的位置和角度，一切完成即可开工打孔。3.1.2.3实例二：桩基的设计型式与施工工艺钢管杆塔型，单桩基础形式，3.1.2.4施工遇到的问题剖析与处理方案施工时遇到的事例之二：还以水田，沼泽等地质条件较差地区施工为例。因地下水位较高，有较厚的淤泥层和粉砂层，根据地下特点，拟将采用杆塔形式为钢管杆（单杆）形式，塔基拟采用单桩基础形式，设计桩径1.8米，桩埋地下深度为18米，施工后桩尖需嵌入强风化泥岩层4.0米左右，施工将采用泥浆护壁旋旋钻成孔灌注桩形式，常规施工成桩工艺。因主体塔型采用钢管杆，杆塔主体所受弯矩、水平位移力控制，又因桩基础上部土层为淤泥质土，土质疏松水平抗力小，导致基础顶面所受水平位移力的作用，不能满足施工要求。如果采用多桩承台基础型式，工程造价将大大提升，超出预算。处理方式：1.根据地质特点，详细计算塔基基座承载力、压重和最大拉载荷载如下：计算简图: 式中 F塔杆作用于基础的竖向力，它包括塔杆自重，压重和最大拉载荷载,F=524.30kN； G塔基基础自重与基础上面的土的自重，G=25.0BcBcHc+20.0BcBcD =3642.46kN； Bc塔基基础底面的宽度，取Bc=4.53m； W基础底面的抵抗矩，W=BcBcBc/6=15.49m3； M倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1.4490.00=686.00kN.m； 经过计算得到: 最大压力设计值 Pmax=1.2(524.30+3642.46)/4.532+686.00/15.49=287.94kPa 最小压力设计值 Pmin=1.2(524.30+3642.46)/4.532-686.00/15.49=199.38kPa 有附着的压力设计值 Pk=1.2(524.30+3642.46)/4.532=243.66kPa 塔基地基基础承载力特征值计算公式如下: 其中 fa修正后的地基承载力特征值(kN/m2)； fak地基承载力特征值，取370.00kN/m2； b基础宽度地基承载力修正系数，取0.50； d基础埋深地基承载力修正系数，取2.00； 基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3； m基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3； b基础底面宽度，取4.53m； d基础埋深度,取0.00m。 解得修正后的地基承载力特征值 fa=365.30kPa 实际计算取的地基承载力特征值为:fa=365.30kPa 由于 faPk=243.66kPa 满足要求！ 偏心荷载作用：由于1.2faPkmax=287.94kPa 满足要求！2.施工过程与上一种方式相同。3.根据计算结果，在打桩孔四周开挖浮土层，以沙石进行回填压实，增加桩基与地下沙石的紧密结合能力，经过测量计算，施工后的塔基完全满足设计要求。3.2地质条件一般地区3.2.1地质条件简述地质条件一般地区是指淤泥土层较浅的（水田、平地），地下水位较高（存在于地面以下0.5米附近），土层自地面向下依次为回填土层、淤泥层（土层较浅）、粘土层、粉砂层、基岩。3.2.2实例剖析3.2.2.1桩基的设计型式与施工工艺杆塔形式采用角钢塔，设计为单桩连梁基础形式，3.2.2.2施工遇到的问题剖析与处理方案（详细论述：有详细的计算过程、配有计算辅助插图，多方案对比等，论据充分清晰）施工遇到的事例之三：杆塔形式采用角钢塔，设计为单桩连梁基础形式，桩径1.4米，设计桩埋深为22米，桩身穿透强风化泥岩层（4.0米）并进入中风化泥岩层厚度1.5米，采用锤击成孔灌注桩，常规施工工艺成桩。当冲击成孔至深度为18米附近时，遇坚硬岩石，正常作业一天勉强成孔深度仅有0.2米，经现场打捞岩样辨别，判断为微风化花岗岩性质，初步认定为遇坚硬孤石（规范规定，起主要承重作用的结构基础不得以孤石作为持力层，必须穿透或将孤石移除），孤石大小不详处理方法：首先判定孤石存在的可能性有多大：依据附近勘察报告中，勘察孔的所要求的岩面埋深情况，若桩位所在处埋深与此相差较大，则孤石存在的可能性很大;反之则较小。其次，若孤石存在的可能性大，可依据实际冲孔与现场采取岩样决定，从进入既定岩面开始（如需进入基岩面下1.2米），那么需要至少再往下冲击钻进0.8米左右，若还不存在岩样（从空中采取）异变，则基本上可以判定是符合要求的.（依次大致可以判定孤石直径在3米左右，再浇注混凝土后，孤石与桩底可被视作扩大头）。至于冲孔过程中的偏孔可回填块石，泥土等继续冲孔直到满足要求。3.3地质条件较好地区3.3.1地质条件简述地质条件相对较好地区（平原），地下水位较低（存在于地面以下6米附近），存在较厚的粘性土和粉质粘土，个别夹有较浅的粉砂层，基岩以风化砂岩或花岗岩为主。3.3.2实例剖析3.3.2.1桩基的设计型式与施工工艺采用人工挖孔灌注桩，群桩承台基础形式3.3.2.2施工遇到的问题剖析与处理方案（详细论述：有详细的计算过程、配有计算辅助插图，多方案对比等，论据充分清晰）施工遇到的事例之四：杆塔形式采用钢管组合塔，设计为群桩承台基础形式，设计桩埋深为12米，桩径1.4米，桩尖嵌入强风化砂岩层2.0米，采用人工挖孔灌注桩，常规施工工艺成桩。当桩孔开挖至8米附近时，遇到较厚粉砂层，且地下水压力较大，出现流砂，导致严重塌孔现象，无法浇筑钢筋混泥土护壁，导致施工工序停顿。解决方式：在此地施工前，要先看清楚地质报告，了解当地地下水流方向和流沙厚度。合理组织施工顺序，现在刘沙层较浅地断施工，采取对桩孔周围上方地下水流方向处开挖拦阻地下水深沟，24小时不间断排水，在桩基础施工的同时向外抽水，让桩孔场地的地下水位形成整体下降的水位漏斗，以减少桩基础挖掘时的出水量。当地下水流量、流沙小时，缩短开挖深度（每节减少300500mm）减少孔壁外露的时间，加大孔直径600800mm。同时迅速用土袋堆筑孔壁形成一圈井孔外壁，一定要保证桩孔的直径要求，条件具备，迅速浇铸护壁混凝土。迅速挖掘砂土层，挖掘时，每节护壁高度减少到300mm，孔径增大400mm。在井孔四周用生石灰粉水泥和适量沙石搅拌进行填充。形成阻水层同时也增加了孔壁的牢固程度。打通到设计深度，及时清理孔内杂物，排除积水，下钢筋笼，一次浇铸混凝土成功。总结：现在的高压输电线塔杆基础的建设，因地形地貌不同，使用与之相匹配的施工手段，科学的管理和施工，极大的解放了劳动力，节省了工作时间，降低了工程成本，随着科技水平的不断进步，一定还会有新的施工措施不断出现，使塔基建筑施工向更稳固、更科学的方向发展参考文献：1曾德伟.浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩的质量控制J.中国农村水利水电,2004(9):3335.2史佩栋.实用桩基工程手册M.中国建筑工业出版社,1999.3彭彦彬,屈彦玲.钻孔灌注桩清孔技术及断桩的预防和处理J.铁道建筑,