輸電線路工程巖石錨桿基礎應用淺析

周康

（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610041）

0 引言

四川及西南地區多山區分布，水電、風電、太陽能等資源豐富，電力輸送需求量高，輸電線路工程建設頻繁，在山區輸電線路建設過程中，受工程作業環境、鉆機笨重等因素限制，巖石錨桿基礎在輸電線路工程的運用范圍狹窄、推廣緩慢。近年來隨著國內外輕便、可拆卸鉆機的進步及鉆探工藝的日益更新，巖石錨桿基礎在山區輸電線路工程中得到青睞，本文將從瀾滄江—巴塘500kV 輸電線路工程、遂寧500kV 線路加強工程、白鶴灘—浙江±800kV 特高壓直流輸電線路等工程中山區巖石錨桿的前期勘察、施工過程遇到的相關問題進行分析總結，以此作為后續四川、西藏地區山區輸電線路工程選用巖石錨桿基礎的參考。

1 工程勘察

1.1 錨桿基礎適用原則

（1）巖體條件。堅硬巖、較堅硬巖、較軟巖、軟巖中可用，極軟巖不適用；在未風化、微風化、中等風化、強風化巖中可用，全風化巖應慎用；在完整、較完整、較破碎、破碎巖中可用；極軟巖、極破碎巖不用，全風化巖慎用；特殊性巖石如崩解性巖石、鹽漬化巖石等慎用；位于溶溝、溶槽、石芽等地表巖溶強烈發育區的巖體慎用；在基礎壓應力影響范圍內淺埋溶洞發育區不宜使用；采動影響區不宜采用巖石錨桿基礎。

（2）覆蓋層條件。覆蓋層薄，覆蓋層厚度最大不宜超過4m。

（3）無地下水，地形坡度小于30°。

（4）塔腿中心外側保護區10m 內不存在懸崖、8m內不存在高度超過4m 的陡坎。地形坡度不宜過大。無軟弱結構面和不利產狀組合。

選擇巖石錨桿塔位時，應綜合考慮地形條件、巖土體性質、地表水、地下水等因素的影響，在大的原則范圍下適當調整，應盡量避免不利組合，大坡度地形的覆蓋層宜薄，覆蓋層厚度大的地形坡度宜小。

1.2 勘察方法及手段

參照巖石錨桿基礎適用性原則對全線塔位進行初步篩選，對擬采用錨桿基礎的塔位進行逐基勘察，在確保塔位場地穩定的情況下，查明巖石錨桿基礎各腿的地基巖石種類、巖層結構、巖石風化程度，并能確定巖石的巖石堅硬程度、質量等。

（1）前期通過地質調查、航飛識別等手段對塔位穩定性進行判斷，調查周邊不良地質作用、人類活動、建構筑物設施等對塔位穩定的影響。

（2）前期初步篩選是否適用巖石錨桿基礎，可采取現場地質調查、輕型動力觸探、探坑（槽）等手段初步判定，初步確定場地覆蓋層厚度、地下水分布特征、巖石種類、巖體裂隙發育程度、風化程度等。

（3）對擬選用巖石錨桿基礎的塔位進行逐腿鉆探，確定巖石質量等級、堅硬程度等，采用回旋鉆機，考慮到山區地段鉆探設備搬運、鉆塔用水困難一般采用輕便性鉆機，由于輕便性鉆機的取芯連續性差、取芯斷面太小、地層難以辨別，尤其是風化層判斷困難，地層判斷的準確性總體上較差，可能導致地層偏差的風險較高，勘探精度難以達到要求，常用的山區鉆探設備特點如表1 所示。

表1 常用的山區鉆探設備

（4）應對巖石錨桿基礎錨固段所在巖層巖芯進行取樣并進行巖石單軸飽和抗壓強度試驗，另外也可用點荷載儀、波速測試等進行巖體質量判斷。

巖石強度的判定宜通過選取有代表性的巖芯或巖塊進行試驗，不同巖性和不同風化程度的巖石均應選取，通過點荷載進行現場試驗。巖石完整程度建議采用定性和定量方式相結合的方式判定，現場進行微動或波速測試進行巖體波速測試，選取巖塊進行室內試驗，進行完整程度定量判定，結合大型工程鉆巖芯的定性判定，綜合確定巖石完整程度。鑒于選取巖塊強度測試代表性問題和選取參數不同規范取值差異較大，強風化層巖石強度取值應慎重，建議降級取值[1]。

2 巖石錨桿基礎適宜性分析

通過前期勘察，結合相關規程規范要求，最終篩選出輸電線路工程塔位適用巖石錨桿基礎的塔位，結合相關輸電線路工程巖石錨桿基礎的運用情況，巖石錨桿基礎適宜性分析不應局限于塔位場地范圍的工程地質情況，應從區域構造出發，層層遞進分析。

2.1 區域構造

根據現場調查及區域地質資料，了解輸電線路路徑附近地震活動、斷裂構造、皺褶構造分布。褶皺對工程的影響表現為巖層受強烈的構造應力作用使巖層發生一系列的波狀彎曲，導致巖體裂隙發育，巖體質量下降；斷裂的影響主要表現為受斷裂帶影響導致巖層產狀紊亂、巖體裂隙增多，風化嚴重，從而降低了巖石的強度及整體穩定性。

對于構造形跡分布緊密的區域，地質構造復雜，一方面導致工程區巖體質量較低，巖石的強度及整體穩定性較差；另一方面強烈的構造導致區域內地形陡峻，塔位場地狹窄，部分坡面陡坎、陡崖發育，導致不適宜巖石錨桿基礎應用。

2.2 巖層結構

2.2.1 巖體條件

根據《架空輸電線路錨桿基礎設計規程》（DL/T 5544—2018），巖石錨桿基礎適用巖體質量等級為Ⅰ～Ⅳ級，對于巖體質量等級為Ⅴ級的巖體需進行試驗[2]。巖體基本質量等級劃分如表2 所示。

表2 巖體基本質量等級劃分

（1）巖體堅硬程度確定。

根據相關規程規范，巖體堅硬程定量應用巖石飽和單軸抗壓強度、點荷載強度Is（50）確定。定性時采取野外巖石類別判斷，一般巖石錨桿基礎錨固段位于巖層強-中風化層，很少涉及微風化或未風化段，強-中風化的較硬巖、堅硬巖為較軟巖，強風化的較硬巖、堅硬巖、強-中風化的較軟巖為軟巖，全風化的各類巖石及半成巖為極軟巖[3]。

（2）巖體完整程度確定。

巖體完整程度定量分析需對巖體進行波速測試，完整性指數為巖體與巖塊壓縮波速度之比的平方[4]。

按相關規程規范，巖體完整程度定性分析從巖層裂隙發育組數、間距，結構面結合程度，結構類型綜合判斷，對于四川、西藏地區而言，一般極軟巖及薄層狀構造的強風化巖體一般呈破碎～極破碎狀（如片巖、頁巖等），強～中風化的軟巖、較軟巖呈較破碎～破碎狀（如泥巖、泥質粉砂巖、千枚巖、泥質板巖、具氣孔狀的玄武巖等）。

2.2.2 巖層組合

對于巖層陡傾，裂隙發育，加之軟弱夾層的影響，降雨、積雪融水極易沿結構面下滲，影響巖石的整體強度，對比挖孔樁基礎或掏挖基礎，巖石錨桿基礎錨固段直徑小，與巖體的接觸面小，與巖體黏結能力較弱。陡傾巖層及軟弱夾層對于塔基基礎而言為不利結構面組合，對比挖孔樁基礎或掏挖基礎，巖石錨桿基礎適宜性較差。

對于順層坡，對比挖孔樁基礎或掏挖基礎，巖石錨桿基礎上部承臺尺寸較大，后期施工作業面大，開挖、擾動對坡體的影響較大，更不不利于坡體的整體穩定，故巖石錨桿基礎適宜性較差。

3 巖石錨桿基礎運用過程中常見問題

3.1 勘察精度受限

結合山區輸電線路工程的特點及工程重要性，巖石錨桿基礎場地勘察一般采用工程地質調查、探槽（坑）及鉆探等手段進行，工程地質調查、探槽（坑）輕便靈活，但受限于巖土人員經驗水平工程地質條件，勘察成果帶較大的主觀性。就四川及西藏地區而言，山區地段地勢起伏高、交通不便，鉆探設備及配套笨重導致鉆探設備進場困難，山區地帶鉆探用水困難，導致鉆探成果會出現偏差或直接無法鉆探，而鉆探作業能比較直觀地反映現場巖石的結構及構造，是巖石錨桿基礎勘察的主要手段[5]。

因此在實際工程中，山區地段場地勘察手段較單一，勘察精度受限。

3.2 工程積累少

目前巖石錨桿基礎運用在輸電線路工程中的實例還比較少，巖體相關參數取值靈活、范圍大，使得勘察人員在取值時偏于保守或偏于激進，對工程造價、工程安全均有一定影響。因此建議巖石錨桿基礎應進行現場試驗。

同時應加強勘察同設計、施工的交流，勘察前，巖土勘察專業與結構設計專業的人員對塔型規劃、塔位工程地質條件，初步確定具備巖錨基礎應用的塔位，進行相應的詳細勘察，提高勘察效率。設計完成后，施工、設計、勘察因共同進行驗證校核及預判，驗證巖土參數是否偏激，工程措施是否合適，施工環節是存在困難，并提出解決措施，從而優化設計。

3.3 施工常見問題

目前四川、西藏地區輸電線路巖石錨桿基礎的應用正處于逐步上升的階段，前期施工經驗積累少、施工過程中存在不規范的情況，加之受勘察精度受限，因此在施工過程中造成諸多問題。

（1）成孔設備、現場施工班組人員不夠、材料進場滯后等影響，導致錨桿成孔后不能及時成孔，出現塌孔情況。

（2）成孔情況差，出現塌孔、串孔、滲水和巖石軟硬程度不符合勘察成果等，成孔后，必須清除孔內的浮土及石渣等，并清孔。根據句現場實際地質條件采取不同的成孔方式。現場應派遣常駐工代實時跟蹤，通過現場判斷采取加長錨桿或其他處理措施處理，錨桿成孔遇地下水須及時清孔澆筑，串孔和偶遇地下水用細石混凝土澆筑后重新成孔。

（3）灌漿效果不好，會出現鋼筋腐蝕或銹蝕而導致其使用期限降低，因此應加強對水泥砂漿或細石混凝土等灌漿材料的施工工藝與灌漿質量控制，應保證孔壁干凈。需從孔底進行灌漿并一次性完成灌漿作業。同時建議在水泥砂漿或細石混凝土等灌漿料中摻入膨脹劑，以提高漿體與巖土間的黏結強度[6]。

（4）錨桿基礎為較新型的基礎型式，對勘察精度和施工要求均較高，現場地質情況千差萬別，根據實際情況本著本體安全的角度適時調整輸電線路工程巖石錨桿基礎的使用。

4 巖石錨桿基礎思考

（1）現場檢驗：現場基礎開挖后及成孔澆筑后現場逐基逐腿現場檢驗，必要時進行現場補勘，對現場成孔工程全程監督、記錄，對出現的問題進行分析并提出建議。

（2）設計取值：錨筋與水泥砂漿或細石混凝土間的黏結強度a、錨桿與巖石間的黏結強度b、巖石等代剪切強度s 的取值標準，不屬于基本巖石地基物理力學性質參數。建議巖石等代極限剪切強度等取值根據現場試驗結果進行反算取得，在無試驗數據支撐條件下，實際工程中取規范中給出參數取值范圍的下限值。

（3）施工質量的關鍵：施工過程中的最關鍵施工控制因素在于錨桿注漿質量的把控，是解決錨桿基礎安全可靠性偏低的重要措施。澆筑過程中，要求分層灌注并振搗密實。施工交底必須要求施工單位嚴格落實，全程監督。

5 結語

根據四川、西藏地區巖石錨桿基礎的運用的分析總計，山區輸電線路采用巖石錨桿基礎成本低、施工作業面小、環境保護效果明顯，施工安全影響小，在后期擬建輸電線路工程中會逐步推廣。

現場勘察作為巖石錨桿基礎設計的第一手資料，勘察宜因地制宜、綜合選擇，提高勘察效率及勘察精度；巖石錨桿基礎要求高、但目前工程運用實例偏少，設計過程中應根據現場真實試驗、工程施工情況動態設計。同時應加強現場監督、后期總結。