高原凍土區輸電線路鐵塔基礎施工技術

楊增明 陳萬兵 王永林

（青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001）

高原凍土區輸電線路鐵塔基礎施工技術

楊增明 陳萬兵 王永林

（青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001）

青海地處青藏高原東部，青海地區電力工程多為高海拔施工，地質、地形條件復雜，工程建設難度大。本文針對高海拔壞境下不同的施工難點，通過工程實踐進行了深入的分析，提出了高海拔凍土地區輸電線路鐵塔基礎施工的關鍵技術，為類似工程提供借鑒。

高海拔；凍土；輸電；施工技術

近年來，青海電網與玉樹、果洛等藏區聯網工程的實施，從根本上解決藏區缺電問題，對于加快藏區經濟社會發展，保護三江源生態環境，增進民族團結，具有十分重要的意義。這些工程大多位于高原凍土區，線路沿線地質、地形條件復雜，氣候條件惡劣，有效施工周期短，工程建設難度大。

1 高原凍土區對輸電線路鐵塔施工的影響

凍土區基礎施工是高海拔線路工程施工遇到的最大難題之一。多年凍土是凍結狀態持續兩年或兩年以上的凍土，它的特點是熱穩定性差、對氣候變暖反應極為敏感，水熱活動強烈。凍土帶來的主要工程問題：①凍脹（凍結膨脹）引起的上拔作用造成鐵塔基礎拔起和不均勻水平推力造成基礎側移或傾斜。②融沉（融化沉陷）引起的鐵塔基礎發生不均勻沉陷或傾覆破壞。基礎施工不當將導致基礎發生滑動、側移、傾斜、不均勻沉陷甚至傾覆破壞的影響。為了確保工程在建和投運后的安全，在工程凍土基礎的施工要從基坑開挖、混凝土澆筑、基坑回填等施工過程中必須采取各種措施，減少或消除施工對凍土擾動，解決多年凍土的融沉、凍脹等現象對桿塔基礎造成的影響。

2 樁孔基礎機械成孔技術

樁孔基礎能充分發揮原狀土的優勢，可改善基礎的承載性能，減少了地下支模及回填土工序，在玉樹聯網工程中應用達到80%。為實現高海拔凍土地區機械化施工，提高施工效率，降低安全風險，減輕施工人員勞動強度，工程中研究采用樁孔基礎旋挖鉆機成孔技術。樁孔基礎機械化成孔技術是利用鉆機，對樁孔基礎進行直孔開挖，然后更換擴底鉆頭，對直孔底部進行擴徑開挖，最終形成符合樁孔基礎圖紙要求的基坑。鉆機工作時，由液壓馬達帶動鉆桿轉動，隨之帶動安裝于鉆桿下端的直孔鉆頭及擴底鉆頭旋轉，通過鉆頭本身自重及桅桿對鉆頭施壓的方式實現鉆頭的鉆進。大功率旋挖鉆機鉆孔速度快，功效為普通沖擊鉆機的數倍，更為可取的是鉆機自出碴，不用泥漿浮碴，杜絕了泥漿的熱量帶入，對凍土層擾動和環境破壞更小。基坑成孔后，可使用激光測量儀進行全面質量檢查。激光測量儀探頭可以360°旋轉，工作原理是通過紅外線反射測量成孔的直徑和深度，同時具備照明及拍攝功能，可將測量結果及成孔形狀直接無線傳輸到地面顯示器（電腦）上并進行記錄，測量過程中激光測距儀所有控制均通過電腦控制。檢查和控制的主要有孔徑、孔深、擴徑、垂直度等項目。

3 鋼筋直螺紋連接技術

灌注樁基礎一般較深，鋼筋用量多，鋼筋直徑和布筋密度大。粗直徑鋼筋的連接方法，成為結構施工的關鍵，直接影響建設工程質量、施工進度和經濟效益。通過開展對鋼筋直螺紋連接工藝的研究，大量減少施工現場的焊接工作量。該技術主要包括鋼筋端面平頭、剝肋滾壓螺紋、絲頭質量抽檢、套筒（接頭）連接和施工檢驗等流程。根據連接套筒的結構不同，連接處的鋼筋絲頭分為正反型和標準型。鋼筋機械連接的接頭試驗試件應以500接頭為一驗收批次進行檢驗，不滿500接頭也作為一檢驗批次。每批次取3個試件做拉伸試驗。該項技術具有接頭強度高、連接速度快、性能穩定、節約原材料、施工方便等特點，不受天氣影響，可全天候施工。鋼筋滾軋直螺紋連接比焊接技術效率高，在高海拔環境中應用更能突顯其優點（如圖1）。

4 凍土區錐柱基礎玻璃鋼模板成型技術

為降低凍土凍脹對線路基礎的影響，線路工程大量采用了錐柱基礎，且采用了玻璃鋼模板進行防腐處理。錐柱基礎鋼模板加工原則為縱、橫肋的孔距與模板的模數應一致，模板橫豎都可以拼裝。依此原則繪制了配板設計圖、連接件和支承系統布置圖、細部結構和異型模板詳圖及特殊部位詳圖，并根據結構構造型式和施工條件對模板和支承系統作力學驗算。每塊模板按兩個半徑進行加工，模板之間采用螺栓進行連接，鋼模板的面板采用-4mm鋼板。為確保鋼模的穩定，在澆筑過程中不發生暴模現象，在鋼模的四周采用[10#槽鋼為肋；采用扁鋼作為連接板，在加工過程中嚴格控制各幾何尺寸，為控制施工工藝提供了保障。為方便吊裝，在塊模板兩側設置了吊環。鋼模制好后，用紅漆在模面標明基礎型式及上下口尺寸，方便裝卸、運輸和對號使用。

在混凝土澆灌過程中，混凝土會對錐體內壁施以向上的壓力，使模板上升，下口邊緣隨之離開底盤，造成跑漿露石現象。針對這種現象，在澆筑高度大于1m時，在固定模板上下構件或圓木兩端壓上裝土的袋子施加下壓力，周圍模板支撐采取向下支撐，消除了錐柱模板因下大上小在澆制和振搗過程中上升現象。在基礎混凝土初凝時，及時清理模板外側附著的砂漿，以利拆模，防止模板變形。鋼模的脫模時間比木模提前一天到兩天，拆下的鋼模應及時清除模面上的灰漿、油污，用清水沖凈。對長期保存的模板采取防銹蝕措施。

圖1 鋼筋直螺紋連接示意圖

5 樁基礎內外護筒施工技術

在多年凍土地區樁基施工，由于暖季基坑凍土融化容易坍塌，樁基成孔難，施工難度大。在冬期施工，混凝土質量難以保證，冬期施工費用高。為克服上述現有技術的不足，在施工在采用了樁基內外護筒施工方法，主要解決上述暖季環境中，輸電線路灌注樁施工難題，提高樁基施工質量和工效，降低樁基施工成本。其主要技術方案根據外護筒主要承受樁孔周圍凍土滑塌的壓力的特點，外護筒按照基礎直徑增加200mm尺寸，采用10mm鋼板卷制。縫隙采用焊接并打磨光滑。根據凍土上限安裝1～2節外護筒，灌注混凝土后外鋼護筒拔出循環使用。外護筒采用機械壓入孔內，為此外護筒兩頭增加200mm寬的補強板，均勻打好4個φ25眼孔。內護套主要作為易塌孔段模板使用，也利于外護筒的拔出循環使用，同時作為混凝土防凍脹保護措施。為此內護套采用玻璃鋼制作，樁孔成型后吊裝鋼筋籠，內護筒安裝到外護筒和鋼筋籠之間，內護筒采用玻璃鋼按照基礎設計尺寸加工，灌注混凝土后不拔出成為永久護筒。為了使外護筒循環使用，減少施工材料消耗，提高工程效益，外護筒安裝兩節時，將底下一節采用4m鋼絲套子一端連接到外護筒一端留在地面，以方便施工完成后抽出上面一節再抽出底下一節。

本發明在基坑開挖至3m左右時將外護筒采用旋挖鉆機壓入坑內，繼續基坑開挖，視基坑坍塌情況決定是否需要再安裝外護筒，若需要安裝第二個外護筒，則在已安裝的外護筒的上部眼孔各連接一根鋼絲繩，然后再將第二節護筒壓住第一節護筒同時壓入基坑，并將連接第一節護筒的鋼絲繩一端留在地面，基坑開挖完成鋼筋吊裝找正后安裝內護筒，內護筒安裝在地面露高300～500mm。并按基礎尺寸找正固定，然后灌注混凝土，灌注完成立即利用旋挖鉆機的吊臂將外護筒從上到下一節一節抽出。內護筒不抽出，作基礎永久外殼。

圖2

6 混凝土原材料加熱與混凝土養護技術

負溫度情況下，混凝土施工主要注意混凝土入模溫度和養護兩方面問題。為提高混凝土入模溫度，提前清理模板和鋼筋上的積雪，混凝土攪拌前采用蒸汽鍋爐產生的蒸汽對對攪拌機滾筒進行預熱，對砂石等骨料進行蒸汽加熱，用熱水進行混凝土攪拌，按熱水→骨料→水泥的順序進行投料。混凝土的養護、拆模應根據日最低氣溫情況，選擇塑料布、保溫棉氈或其他保溫材料進行防風保溫。養護過程中溫度的監測按照JGJ104的規定執行，重點對混凝土基礎的迎風面、棱角突出部位、不易蓄熱部位，加強保溫措施和溫度監測。凍土地區基礎考慮到暖棚法等措施對基礎周圍凍土有擾動，優先采用電熱毯升溫養護法。在基礎澆制完成后，在基礎外露部分首先用棉被包裹嚴實，然后在棉被外面覆蓋電熱毯，在電熱毯后再次覆蓋一層棉被，最外面采用塑料薄膜包裹嚴實。為保證混凝土溫度，電熱毯要不間斷加熱72h，再保溫養護7d后撤除電熱毯、棉被，改用普通保養。

7 結語

通過多年凍土地區鐵塔基礎施工關鍵技術的研究和成果的運用，有效地保護了高原凍土生態環境，減少了對多年凍土的擾動。研究成果形成的施工技術對于高海拔多年凍土地區的桿塔基礎施工具有極強指導意義，能夠大幅提高在該地區的施工效率，規范了高原凍土區的基礎施工工藝，為凍土地區輸電線路工程的建設和長期安全穩定運行提供了技術支撐，社會效益和經濟效益顯著，不僅是在線路施工領域，同時也將在其他工程建設方面具有積極的意義和廣闊的技術應用前景。

TM754

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1004-7344（2016）10-0090-02

2016-3-15