載體樁技術及其在輸變電工程中的應用前景分析

李鈞超 王龍 田宏梁 韓自剛 張雅強

摘 要：載體樁作為一種地基處理的新方式，具有技術可行、造價低廉等特點。它通過加固樁端持力層的方式來提高地基的承載力，在環境比較差以及土層條件比較差的地區具有一定的優勢。本文在總結載體樁技術及其應用性能方面的研究的基礎上，結合輸變電工程中基礎處理的復雜性以及不同地質條件下的處理方式，闡述了載體樁在輸變電工程中的應用前景，對于載體樁的推廣具有重要的借鑒意義。

關鍵詞：載體樁；輸變電工程；地基處理；適用性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.173

1 引言

隨著國家經濟與城市化的不斷發展，為電力產業發展帶來了更多發展機遇。輸變電工程作為電力系統最為重要的一環，其質量的好壞直接影響到供電的可靠性與穩定性。由于輸電桿塔基礎點多、面廣、跨度大，一般綿延上千公里，需要跨越各種氣候、地質復雜的自然條件，使得輸電塔基礎在實際服役過程中體現出不同的受力性能。當輸電線路處于地質條件復雜的地區時，采用以往的復合地基等處理方法處理其基礎時就顯得及其不經濟，而載體樁作為一種新的地基處理方式，在處理復雜地質條件下的基礎具有一定的優越性。載體樁是一種比較新的地基處理方式，其在實際工程中的應用效果也處于待考察階段。本文的目的在于總結載體樁的受力原理與傳力特點以及輸變電工程中地基處理的復雜性，分別介紹了載體樁在實際中的應用以及輸變電工程中在實際工程中處理基礎所出現的問題，這對于載體樁在輸變電工程中的應用具有積極地推廣作用。

2 載體樁性能及機理

2.1 載體樁構成

載體樁是由混凝土樁身和載體構成的樁。其中，載體是由混凝土、夯實填充料、擠密土體三部分構成的承載體。

載體樁的承載力主要來自于載體，其技術原理為通過對填料的夯實，擠壓土體，從而增加樁端以下土體密實度并形成擴展基礎，實現力的擴散，最終提高單樁承載力。其優點在于：（1）通過樁基受力，承臺梁直接將上部荷載傳遞到深層地基土中，荷載傳遞形式簡單；（2）單樁承載力高，是相同樁徑、樁長普通灌注樁承載力的3～5倍，并且可通過調整施工參數調節單樁的承載力；（3）施工工藝簡單、質量易控制，施工中無需場地降水，減少工程量，縮短了工期；（4）可消納建筑垃圾，保護了環境，綠色環保、無污染；（5）在滿足承載力要求下，持力層選擇多樣，可降低樁長，減少樁基礎施工造價。其缺點在于：（1）對填料的夯實，擠壓土體，施工時對周圍建筑或管線產生擠土效應；（2）錘擊產生振動，臨近有居民樓時，施工受到一定限制。

2.2 應用范圍

就目前來說，載體樁得到了很大的發展并在很多地方得到了應用，取得了良好的經濟效益。

袁國濤、陳龍等人[1]研究了載體樁施工技術，認為載體樁作為一種全新的施工技術，理論上，在地面下不超過25m深度內存在設計要求的持力層時，都可以采用該技術。鐘權強[2]分析了載體樁樁身在施工中的質量問題及控制措施，認為載體樁屬于擠土型樁，不同的地質條件下擠土效應的強度的影響范圍不同，特別是在一些地質條件比較復雜的地區，采用載體樁時需要進行試樁。戴恒、李蔚林[3]等人研究了載體樁在黃石地區地基處理中的應用，研究認為，通過擠壓土體可起到部分消除砂土液化的作用。程峰[4]研究了載體樁在濕陷性黃土中的應用，研究表明：在濕陷性黃土較厚地段，在同等條件下（場地面積、濕陷土層較厚），載體樁方案不僅性價比高，而且大大縮短工期；在承載力要求低，水平承載力小的建筑中采用載體樁技術既能合理降低基建成本，節約工期，又能消除建筑垃圾。陳追田、鄭玉輝[5]等人研究了成都粘土中載體樁承載力的相關分析，研究表明：成都粘土中載體樁承載力容易控制，承載力比較穩定。穆明、丁鵬等人[6]研究了載體樁在魯北地區應用的適宜性，研究表明，載體樁在改良周圍土體方面效果明顯，能有效的大幅提高地基土承載力。載體樁環保節能，性能比較高，技術經濟效果十分明顯。李輝[7]研究了載體樁在高層民用建筑中的應用，研究表明：載體樁在地基承載力及變形處理方面具有極大的優勢，同等技術條件下，載體樁基礎比復合地基更合理。杜明芳、王清山[8]等人進行了了載體樁在鄭東新區密實砂土持力層中的試驗研究，通過載體樁基礎單樁基礎靜載荷試驗和載體樁復合地基靜荷載試驗，分別對兩種方案的承載力與實驗值進行了對比。研究認為，載體樁基礎單樁在密實砂土持力層中沉降隨荷載的增加會出現陡降現象，且樁端土體喪失或基本喪失彈性，不能繼續承壓；而載體樁復合地基靜載荷試驗的荷載-撓度曲線為緩變形，其復合地基承載力特征值可按相對變形值確定。

總的來說，一方面載體樁是基于錘擊沉管灌注樁和擴底樁原型創新升級的新型地基處理方案，它是比較新型的樁體施工方法。不僅繼承了擠土樁和灌注樁的優點，又能利用樁端的擴大頭充分提高地基承載能力，其承載力高、成本低、實用性強、對場地要求不高、工藝簡單、質量易控制等優點正在逐漸被業內所認可。另一方面目前對于載體樁的研究還很少，所以在已經研究成果的基礎上對其進行更深的研究是很有必要的，將其引入到不同的工程領域中會帶來極大的經濟效益。

3 載體樁在輸變電工程的應用前景

輸變電工程在結構和部局上不同于一般的工業與民用建筑，分部分項工程多，地域跨度大，荷載變化大，抗壓和抗拔復合，對環境和沉降的敏感程度高，因此，在電網工程中，結構設計和地基處理相對較為保守。

目前，輸變電工程的地基處理主要為換填墊層法、擠密樁法和鋼筋砼鉆孔灌注樁法。以上方法經過了大量的工程實踐，其適用性和安全性均得到的結構設計人員的認可。相對于其它工民建項目，輸變電工程由國家投資，在地基處理方案的經濟投資對比方面一般相對較為粗放，這就為類似于載體樁等新工法的引入造成了障礙。

一般來說，當變電站處于較差的地形、地貌和巖土條件下時，多數建、構筑物需要采取復合地基處理甚至樁基礎。現在的變電站規模較大，地基處理費用相當可觀，采用載體樁的優勢較為明顯。由于線路工程占地跨度較大，地形、地貌和巖土條件變化較大，且線路桿、塔基豎向抗壓承載力要求較低，豎向抗拔及抗傾覆要求較高，另外考慮樁基設備頻繁轉場的問題，載體樁的適用性尚需根據具體情況進行

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分析。此外，當線路工程位于高填方、液化土層、濕陷性土層中時，由于載體樁的打入擠土作用及高承載力的特點，相對于其它地基處理方案，仍具有較高的性價比，可作為優先考慮的地基處理方案。

隨著國家經濟的進一步發展，為電力產業帶來了越來越多的發展機遇，而輸變電工程在電力產業的發展中扮演了極其重要的角色。輸變電工程中的線路設計有可能涉及到地質比較復雜的地帶，此時復合地基的應用就極有可能顯得非常不經濟。載體樁作為一種新型的處理基礎的方式，在處理復雜地質條件下的基礎具有一定的優勢。而目前對于載體樁在輸變電工程的應用實例很少，一方面作為新型的基礎處理技術，其可行性與安全性有待考證；另一方面輸變電工程有一套比較成熟的基礎處理技術，作為新技術的載體樁基礎處理技術的引入就有一定困難。本文通過對載體樁和輸變電工程的特點以及應用的闡述，為載體樁在輸變電工程中的應用提供一定的依據，同時對更合理、更經濟、更環保的輸變電工程基礎處理方式的發展起到積極地推動作用。

參考文獻：

[1]袁國濤，陳龍，岳東成等.載體樁施工技術[J].施工技術，2017

（S1）：80-83.

[2]鐘權強.載體樁樁身在施工中的質量問題及控制措施[J].工程技術，2010.

[3]戴恒，李蔚林，馬銳等.載體樁在黃石地區樁基工程中的應用探討[J].資源環境與工程，2016，30（06）：980-982.

[4]程峰.載體樁在濕陷性黃土中的應用[J].山西建筑，2017（31）： 022.

[5]陳追田，鄭玉輝，王惠昌.成都粘土中載體樁承載力分析[J].巖土工程技術，2008（03）：136-138.

[6]李輝.載體樁樁筏基礎在高層民用建筑中的應用[J].建筑結構，

2016（S1）：803-805.

[7]杜明芳，王清山，李帥兵.載體樁在鄭東新區密實砂土持力層中的試驗研究[J].工程勘察，2014（03）：24-27.

作者簡介：李鈞超（1989-），男，寧夏銀川人，本科，工程師，主要研究方向：變電工程技術。