輸電線路全過程機械化基礎設計與施工研究

劉倩倩

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

關鍵詞：架空輸電線路；機械化施工；基礎

中圖分類號：TM754 文獻標志碼：A

0 引言

目前，為進一步提升智能電網工程建設能力、提升施工技術水平，實現由勞動密集型向裝備密集型、技術密集型轉變，國家電網公司從工程設計、施工裝備、工程組織和標準規范等方面開展專項研究和試點建設，形成系統化技術成果。

紅運～梁寶寺110kV線路工程是國家電網公司首批機械化施工試點工程，線路長約11km。沿線所經區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械化施工的開展。本文主要針對該工程基礎選型、基礎設計優化、基礎施工等設計施工全過程進行了論述。

1 基礎選型

1.1 基礎型式初選

基礎選型結合機械化施工理念，根據線路沿線地形、地質水文及交通運輸條件，充分考慮施工機械的性能，優先選用適宜機械化施工的基礎形式。做到安全可靠的同時，又保證了基礎設計先進，方便施工。由于梁寶寺工程沿線地下水穩定水位埋深一般2m～3m，故初步選用適宜機械化施工的開挖類基礎和灌注樁基礎。

（1）開挖類基礎：該工程基礎作用力較小，故部分基礎形式選用開挖類基礎，如臺階式基礎和板式基礎。塔位處一般地勢開闊平坦，施工機械進場方便，因此基坑開挖選用開挖專用挖掘機進行機械化施工，節省工期。

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

1.2 技術經濟比較

以該工程直線塔1A3-ZM2、轉角塔1A3-J2塔為例針對不同塔型，分別計算地下水埋深為0m時的開挖類基礎和灌注樁基礎，技術經濟比較見表1。

由表1可知，對于基礎作用力較小的直線塔，臺階式基礎的總體造價最低，故1A3-ZM2塔型推薦采用臺階式基礎。對于作用力較大的轉角塔基礎，其灌注樁基礎的總體造價比板式基礎低，故推薦采用灌注樁基礎。

2 基礎設計優化

2.1 樁基礎設計優化

該工程從滿足機械成孔的工藝要求出發，從塔位選取、基礎尺寸優化等方面進行灌注樁基礎設計。從已經推廣應用的經驗來看，制約采用機械成孔工藝的主要因素有以下幾點：

（1）設備的轉場條件

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

（2）樁基礎主柱直徑優化

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

該工程灌注樁基礎為單樁基礎，計算時盡量歸并使用同一樁徑，減少樁徑模數，在樁徑滿足樁側土強度、地面位移及基礎配筋的情況下，則通過調整樁長來滿足挖孔樁基礎的上拔和下壓承載力，盡量減少更換鉆機鉆頭產生的施工及運輸費用。

（3）樁徑和埋深的優化

基礎的埋深與造價之間存在曲線的關系，即基礎埋深達到某個值時（稱其為最佳埋深），曲線出現最低點，即材料用量最少，造價最低，如果埋深繼續增加，基礎材料量及造價會有增加。結合該工程地質條件及基礎作用力，經過大量計算發現：基礎埋深滿足H=6D～10D時，基礎綜合造價最低。

綜上分析：樁基礎在指標接近時，盡量選用相同的基礎樁徑，同時將埋深盡量控制在最優埋深范圍之內，有效降低基礎材料耗量。

2.2 開挖類基礎設計優化

結合地基土的地質條件、基坑開挖難度、施工綜合費用等，綜合考慮基礎材料量和基礎施工對基礎造價的影響，從而降低各種運輸設備投入，為基礎機械化施工提供便利。

（1）為便于開挖，基坑深度不宜大于5m，遇流沙坑時，基坑深度不應大于4m。

（2）底板采用變截面設計，降低基礎混凝土和鋼筋耗量。

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

3 基礎機械化施工

3.1 開挖類基礎機械化施工

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

3.2 灌注樁基礎機械化施工（圖1、圖2）

目前應用于灌注樁基礎施工的機械有輕型旋挖鉆機、綜合型旋挖鉆機、潛水鉆機和回轉鉆機等。

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

結語

本文針對目前輸電線路機械化施工要求，研究分析了輸電線路在基礎設計過程中考慮機械化施工的必要性，并根據實際工程案例提出具有可參考性的適用于機械化施工的基礎形式及施工技術并做了相應優化，為輸電線路機械化施工提供參考依據。

參考文獻

[1]DL/T 5219—2005，架空送電線路基礎設計技術規定[S].

[2]110kV輸電線路機械化施工設計手冊[S].