黃土地區輸電線路筒樁基礎施工技術及質量控制

徐志軍 史通煜

(1.國家電網有限公司，北京 100031； 2.中國電力科學研究院有限公司，北京 100192)

0 引言

筒樁是指采用專用施工機械在地基中形成大直徑筒形孔，然后配置鋼筋籠并就地灌注混凝土而成形的筒形樁[1,2]。筒樁外徑一般為1 m～2 m，壁厚通常為0.12 m～0.4 m，具有受力結構合理、承載力高、工后沉降小、節省材料和無廢棄泥漿產生等優點，特別適用于軟粘土地質，大部分用在海洋工程、高速公路、高速鐵路的軟基處理和深基坑支護等領域[3-5]。筒樁基礎在輸電線路行業領域還屬于新生事物，未見應用[6,7]。在輸電線路工程經過的黃土地區，可考慮采用內部帶有空腔并回填棄土的筒樁基礎型式，如圖1所示，可大幅節省混凝土材料用量，有效消納施工成孔過程中產生的大量棄土，減少棄土外運工程量，經濟效益和環保效益將十分凸顯。

桿塔屬于高聳結構，通常情況下抗拔和抗傾覆穩定性是桿塔基礎設計的主控條件，且筒樁基礎的上部實心封頂高度需滿足地腳螺栓、插入式角鋼等塔腿連接件的機械錨固長度要求，這點與建筑、交通等其他行業的筒樁基礎結構型式不同，給線路基礎施工帶來了困難和挑戰。本文針對黃土地區輸電線路筒樁基礎的施工全過程，從現場流水作業施工及質量控制措施等方面，分析了筒樁基礎的施工技術和質量控制措施。

1 黃土地質特點

黃土是最新的地質時期(距今約200萬年左右的第四紀時期)形成的陸相土狀堆積物。黃土的主要地質特點包括多孔性、垂直節理發育、層理不明顯、透水性較強、沉陷性和自立性[8]。其中黃土的自立自穩特性為輸電線路人工挖孔灌注樁的掏挖施工成孔創造了有利條件。正是由于黃土的直立性和圓拱支撐力的共同作用，平衡了主動土壓力，從而使掏挖過程和成孔后孔壁不變形、不坍塌，為黃土地區人工挖孔灌注樁基礎的工程應用提供了可能性。

2 施工方法

2.1 施工難點

筒樁基礎在我國輸電線路工程中屬于首次應用，沒有現成的工程實踐經驗可以借鑒。與傳統的實心挖孔灌注樁基礎相比，筒樁基礎現場施工的難點包括：

1)如何形成一個環形基坑。一種方案是利用洛陽鏟或其他小直徑鉆孔設備直接在地基中掏挖出一個環形孔；另一種方案是利用旋挖鉆機、洛陽鏟等機械裝備或人工先掏挖成孔再支設內襯的方法形成環形基坑，最后將掏挖成孔過程中產生的棄土回填至內襯中間的空腔。

2)如何安放地腳螺栓連接件。當采用直接掏挖環形孔施工方案時，需待下部環形結構段混凝土澆筑完成后，將上部實體段部分土體挖除再安放地腳螺栓并澆筑混凝土；當采用先掏挖成孔再支設內襯的方法形成環形基坑時，下部環形結構段和上部地腳螺栓實體段可以一體化澆筑成型。

現場施工時，采用洛陽鏟、鐵鍬等手工工具，首先開展了掏挖環形孔施工方案探索，在掏挖深度小于2.5 m時，一切進展順利，環形基坑能夠順利成形；當掏挖深度超過2.5 m時，出現坑底落土清理困難、土芯開裂晃動的情況，為了安全起見，停止了繼續掏挖環形孔方案的探索，轉而采用先掏挖成孔再支設內襯的方法進行基礎施工。

2.2 施工流程

現場施工時，先采用旋挖鉆機、電動洛陽鏟等施工機具或人工掏挖成孔，然后在基坑內綁扎和安放鋼筋籠、支設基礎露頭部分模板，并將內襯放入基坑中間形成環形孔，回填掏挖成孔過程中產生的多余棄土至內襯中間并在內襯上部蓋上鋼板封蓋、安放好地腳螺栓并澆筑混凝土，最終形成內部空腔回填棄土的筒樁基礎。施工流程如圖2所示。

與傳統的實心挖孔灌注基礎施工相比，筒樁基礎的施工工藝在掏挖成孔、鋼筋籠綁扎與安放、地腳螺栓的定位與安裝、混凝土澆筑與養護等方面是一致的。筒樁基礎施工的關鍵工序和重難點在于內襯的選材與安裝、空腔內部土體回填。

筒樁基礎的內襯材料可以因地制宜選擇薄壁鋼管、鑄鐵管和水泥管等。內襯下放基坑前，可預先按內襯外形尺寸，在基坑底挖掘5 cm左右的定位槽，在鋼筋籠內箍筋焊接定位筋，在內襯頂部封蓋鋼板，確?；炷翝仓^程中內襯不移位，如圖3，圖4所示。

內襯內的回填土施工過程中，需采取溜槽等措施確?；靥钔敛伙w濺到內襯外，以免影響樁基礎混凝土與鋼筋籠的膠結質量，以及基坑壁摩阻力的發揮。

2.3 施工質量控制措施

輸電線路筒樁基礎施工過程中的質量控制措施主要包括：

1)孔深達到設計標高后，應將基底浮土和落渣徹底清理干凈。

2)做好內襯的定位和固定：內襯下放前應在基坑底部設置定位槽，內襯安放就位后用固定支架將其固定牢靠，防止移位。

3)確?？涨粌炔炕靥钔潦┕べ|量：土體回填施工時需設置溜槽，防止土體飛濺到內襯外部，并分層壓實。

4)掏挖成孔與混凝土澆筑宜連續作業，減少中間停留時間。雨季施工時需做好基坑防水措施，防止雨水倒灌引起樁孔壁坍塌。

2.4 施工質量驗證

輸電線路大部分塔位遠離城市，無法采用商品混凝土，因此混凝土的現場拌制和澆筑質量對于僅靠環壁混凝土承載的筒樁基礎而言尤為重要，這也是工程設計人員關注和擔心的地方。

在寧夏固原某地開展的筒樁基礎試樁的混凝土強度等級為C25，地質條件如表1所示，筒樁基礎設計尺寸如表2所示。

表1 地質條件

表2 筒樁試驗基礎設計尺寸 m

靜載試驗實測結果如表3所示。

表3 筒樁試驗基礎靜載試驗結果

從表3中可以看出，本文所提出的施工方法及質量控制措施能夠滿足設計要求。

3 結語

結合黃土地區輸電線路筒樁基礎的施工全過程，從現場流水作業施工及質量控制措施等方面，研究了筒樁基礎的施工工藝。

輸電線路黃土地基筒樁基礎的施工，適宜采用先掏挖成孔再支設內襯的方法形成環形基坑，然后將掏挖成孔過程中產生的棄土回填至內襯中間的空腔，最后將下部環形結構段和上部地腳螺栓實體段一體化澆筑成型。與普通實心挖孔灌注樁基礎相比，施工工藝僅增加支設內襯和回填棄土步驟，施工過程相對簡便，無額外增加施工工作量且掏挖成孔過程中的安全保障有所加強，施工質量也可控能控。