输电线路钢管斜插式基础安装与调整工艺控制

刘 剑

广西建宁输变电工程有限公司，广西南宁 530022

1 钢管斜插式基础简述

斜插式基础是基础主柱与基础底板不垂直的一种基础形式，是台阶或板式基础的特殊形式，其主要特点是基础主柱坡度与塔腿主材坡度一致，塔腿主材角钢（钢管）直接插入基础混凝土中，从而使铁塔基础作用力直接传入挖孔桩基础桩身的上端，减少了垂直于基础主柱方向的作用力达70%～90%，而基础主柱轴向作用力仅增加 1%～2%，使基础水平力对基础底板的影响降至最低，使基础主柱、桩身受力状况得到改善。在正常条件下，基础土体上拔稳定、下压稳定和基础强度计算可忽略水平力的影响。与板式基础相比，由于偏心弯矩大大减小，下压稳定控制的基础底板尺寸可相应减小，从而降低了混凝土量和底板配筋量。由于省去了塔座板和地脚螺栓，其钢材的综合指标降低了25%左右。因此，其最大优点就是杆塔承载能力强，节省基础材料特别是钢材的使用；缺点是：施工精度要求高，施工工艺控制复杂，基础成型后如发生沉降或者偏移，则很难对其进行处理。

由于斜插式钢管单位构件体积和质量都很大，且基础型式要求钢管必须有倾斜角度，因此导致其插入安装和定位调整难度加大。如何对钢管斜插式基础安装与调整进行控制成为杆塔得以成功组立的前提条件。

2 工程实例

2.1 工程概况

广西建宁输变电工程有限公司于2009年承建的科园～五一π接入南宁变，科园～南宁Ⅱ回线路工程线路全长20.098km。该线路共用铁塔67 基，其中单回路直线塔1 基，单回路耐张塔5 基，双回路直线塔13 基，双回路耐张塔12 基，四回路直线塔18 基，四回路耐张塔18 基。南宁市地处桂中南地区，地质状况主要以丘陵、平原、河网为主，各局部地区的地质条件相差较大，所采用的输电线路基础形式多样化，本线路采用的基础型式主要有板式基础、灌注桩基础、台阶基础、钢管斜插式基础等。由于四回路耐张塔以及部分杆塔对承载能力要求较高，因此，施工设计有21基塔采用钢管斜插式基础，这是广西输电线路工程首次采用此型基础施工方法。

2.2 插入钢管的就位与安装

在经过复测、分坑，土石方工程施工，垫块的制作与安装等工序后，插入钢管的就位与安装步骤如下：

1）在检查插入钢管的规格符合设计后，把插入钢管放入坑内。本工程的插入钢管最重的有1 935.4kg，最轻的是639.5kg,因此安装时要用三角钢架或Φ50的圆木做成三脚支架后,用三吨的链条葫芦吊装。吊装时吊放插入式钢管的顶部，插入钢管的底座部分用机动绞磨带住缓缓放到坑底，葫芦慢慢上收，机动绞磨慢慢松下，操作过程一定要保护好插入钢管不受损伤，基础垫层、垫块不受碰撞而损坏，更不能压坏底板钢筋；

2）安装时先调平四根调节螺栓以便插入钢管能按设计坡度平放到垫块上。钢管底座就位时控制好底座边，使其处于预留的四个孔之内。如能正确就位，那么根开就基本符合设计了，只通过微调就能将底座控制好。微调时可用楔子钉入预留孔将其准确就位，见图1。

图1 插入钢管控制截面图

3）钢管底座根开的控制方法和垫的安装固定方法一样，不同的是只能控制底座外边缘，所控制的数据是L2 减去底座的半径。

2.3 插入钢管调整

1）要控制好插入钢管的坡度就必须事先加工好控制工具。控制工具由广西建宁输变电工程有限公司自制，即将花兰的两端勾弧去掉后焊接上钢筋或钢管而成。该自制控制工具能伸能收，它自身的钢性能把插入钢管定于一点上。

2）插入钢管的调整：

（1）插入钢管底座就位后，就可以对其顶部加以固定。要固定其顶部，先要控制好基础顶面的半对角根开（L1）和半根开（A1）。在插入钢管顶部用自制的工具将插入钢管连到坑口外的角铁柱上，以调整插入钢管的倾斜度及扭转，其方向为正、侧面和对角线方向。反复用钢卷尺检查半对角根开（L1）和半根开（A1）直到正、侧面半根开A1和半对角线L1的值都与设计值一致，说明已初步调整好，就可以将插入钢管初步固定好。见图1和图2。

图2 插入钢管顶部控制剖面图

（2）置经纬仪于中心桩，调节好对中整平，以水平度盘0°0′0″对准线路方向，分别转动45°、135°、225°、315°对准各基础对角线方向。用十字丝瞄准插入钢管预标的准线看插入钢管是否竖直，如十字丝与预先画印的准线重合，说明已竖直，否侧调节自制工具③④直到插入钢管预先画印的准线与十字丝重合。

（3）用一根细线把插入钢管的两块连板水平联线，并在中点标个印记点，用经纬仪十字丝瞄准该点和插入钢管预先画印的准线，如三者重合说明插入钢管没有扭曲，否侧调节自制工具⑤⑥使三者重合。

（4）对角方向竖直和正侧面没有扭曲后反复检查对角半根开和半根开。在塔位中心桩设置经纬仪，以水平度盘0°0′0″对准线路方向，分别转动45°、135°、225°、315°对准各基础对角线方向，在坑口对角外侧钉出放样的水平桩(桩顶高出基础顶面约1.21m（看插入钢管升起高度，使插入钢管顶端不碰水平线)，并拉好对角水平线。

（5）从插入钢管实用控制数据中查出该基础插入钢管底端P1点（钢管底座外边缘）、插入钢管底座内侧边缘P2 点、插入钢管基础面处外边缘与基础顶面交点P3 点、插入钢管基础面处内边缘P4 点至中心桩的水平对角半根开值S1、S1′、S2、S2′。见图3。

图3 打水平桩法控制钢管图

（6）从中心桩起用钢卷尺在对角线方向水平量出P1、P2、P3、P4 点水平对角半根开在水平线上的位置并作记号。

（7）分别从记号的位置用垂球将各点投影到插入钢管上，并通过反复调整钢管底端位置、调整插入角钢上端的拉线，使水平线上的各点准确地投影到插入角钢相应的各点上。

（8） 角钢对角倾斜度的检查

采用吊垂球法进行，在插入钢管对角线方向任取一点F，再从该点往下吊垂球，再在插入钢管对角线方向F 点向下量△L 另取一点J，量出J 点到重垂线的水平距离△S，（△L、△S 应尽量取大），则插入角钢对角线方向倾斜坡度系数为（见图4）：

坡度系数＝△L/△h

图4 坡度检查简图

若量出的坡度系数与相应塔位插入钢管对正面坡度系数不符，应查明原因，通过调整钢管底端位置、插入角钢上端的自制工具，使之符合设计及规范要求。

（9） 插入钢管高程控制

应以中心桩基面高程为准，计算出高程数值，用以控制插入角钢高程（见下表）：

杆号 基础面以下管高 杆号 基础面以下管高 杆号 基础面以下管高22# 5827mm 46# 3489mm 52# 4402mm 25# 4402mm 4586mm 53# 3485mm 26# 5424mm 47# 3699mm 54# 4402mm 37# 3485mm 4402mm 55# 5007mm 4586mm 48# 3485mm 3801mm 38# 3485mm 49# 5431mm 56# 4402mm 4586mm 4224mm 57# 3485mm 39# 3485mm 50# 3485mm 57# 5431mm 44# 4402mm 4586mm 45# 5424mm 51# 3485mm 4215mm 4586 mm

①用经纬仪测出插入钢管底座或（或顶面）与中心桩基面间的高差，该高差应与设计及规范要求相符，否则须再调整插入角钢。

②用经纬仪测出同基基础四个腿的插入钢管间的相互高程，应符合设计要求，高程间的偏差不许超过2mm，否则须再调整插入角钢。

③若地形高差较大测尺高度不能满足各腿级差测量要求或有障碍物不通视时，从中心桩引出一高程辅助控制桩，然后用经纬仪在高程控制桩设站来控制各基础插入钢管底座或顶面的高程。

（10）在插入角钢安装调整完毕且符合设计及规范要求后，则固定好插入钢管自制工具，不再让其被碰撞移动，此时插入钢管调整完毕。

3 结论

科园～五一π接入南宁变，科园～南宁Ⅱ回线路工程基础施工关键点还包括：复测、分坑，垫块的制作和安装，斜插式基础模筒的安装和调整，混凝土浇制等。在广西没有施工先例可借鉴的条件下，在钢管斜插式基础施工和杆塔组立这两个重要环节，我公司组织技术人员攻关克服种种困难，通过采取PDCA 循环进行事前、事中、事后质量控制，工程顺利通过验收，工程质量验收优良。同时，我们尽量减少降低基础值减少开挖土石方，采取在塔基周围使用必要的排水沟、挡土墙作为附属设施等环境保护措施，减少环境破坏，防止水土流失，工程总体环保效果良好。