高原冻土区输电线路铁塔基础施工技术

杨增明 陈万兵 王永林

（青海送变电工程公司 青海省西宁市 810001）

高原冻土区输电线路铁塔基础施工技术

杨增明 陈万兵 王永林

（青海送变电工程公司 青海省西宁市 810001）

青海地处青藏高原东部，青海地区电力工程多为高海拔施工，地质、地形条件复杂，工程建设难度大。本文针对高海拔坏境下不同的施工难点，通过工程实践进行了深入的分析，提出了高海拔冻土地区输电线路铁塔基础施工的关键技术，为类似工程提供借鉴。

高海拔；冻土；输电；施工技术

近年来，青海电网与玉树、果洛等藏区联网工程的实施，从根本上解决藏区缺电问题，对于加快藏区经济社会发展，保护三江源生态环境，增进民族团结，具有十分重要的意义。这些工程大多位于高原冻土区，线路沿线地质、地形条件复杂，气候条件恶劣，有效施工周期短，工程建设难度大。

1 高原冻土区对输电线路铁塔施工的影响

冻土区基础施工是高海拔线路工程施工遇到的最大难题之一。多年冻土是冻结状态持续两年或两年以上的冻土，它的特点是热稳定性差、对气候变暖反应极为敏感，水热活动强烈。冻土带来的主要工程问题：①冻胀（冻结膨胀）引起的上拔作用造成铁塔基础拔起和不均匀水平推力造成基础侧移或倾斜。②融沉（融化沉陷）引起的铁塔基础发生不均匀沉陷或倾覆破坏。基础施工不当将导致基础发生滑动、侧移、倾斜、不均匀沉陷甚至倾覆破坏的影响。为了确保工程在建和投运后的安全，在工程冻土基础的施工要从基坑开挖、混凝土浇筑、基坑回填等施工过程中必须采取各种措施，减少或消除施工对冻土扰动，解决多年冻土的融沉、冻胀等现象对杆塔基础造成的影响。

2 桩孔基础机械成孔技术

桩孔基础能充分发挥原状土的优势，可改善基础的承载性能，减少了地下支模及回填土工序，在玉树联网工程中应用达到80%。为实现高海拔冻土地区机械化施工，提高施工效率，降低安全风险，减轻施工人员劳动强度，工程中研究采用桩孔基础旋挖钻机成孔技术。桩孔基础机械化成孔技术是利用钻机，对桩孔基础进行直孔开挖，然后更换扩底钻头，对直孔底部进行扩径开挖，最终形成符合桩孔基础图纸要求的基坑。钻机工作时，由液压马达带动钻杆转动，随之带动安装于钻杆下端的直孔钻头及扩底钻头旋转，通过钻头本身自重及桅杆对钻头施压的方式实现钻头的钻进。大功率旋挖钻机钻孔速度快，功效为普通冲击钻机的数倍，更为可取的是钻机自出碴，不用泥浆浮碴，杜绝了泥浆的热量带入，对冻土层扰动和环境破坏更小。基坑成孔后，可使用激光测量仪进行全面质量检查。激光测量仪探头可以360°旋转，工作原理是通过红外线反射测量成孔的直径和深度，同时具备照明及拍摄功能，可将测量结果及成孔形状直接无线传输到地面显示器（电脑）上并进行记录，测量过程中激光测距仪所有控制均通过电脑控制。检查和控制的主要有孔径、孔深、扩径、垂直度等项目。

3 钢筋直螺纹连接技术

灌注桩基础一般较深，钢筋用量多，钢筋直径和布筋密度大。粗直径钢筋的连接方法，成为结构施工的关键，直接影响建设工程质量、施工进度和经济效益。通过开展对钢筋直螺纹连接工艺的研究，大量减少施工现场的焊接工作量。该技术主要包括钢筋端面平头、剥肋滚压螺纹、丝头质量抽检、套筒（接头）连接和施工检验等流程。根据连接套筒的结构不同，连接处的钢筋丝头分为正反型和标准型。钢筋机械连接的接头试验试件应以500接头为一验收批次进行检验，不满500接头也作为一检验批次。每批次取3个试件做拉伸试验。该项技术具有接头强度高、连接速度快、性能稳定、节约原材料、施工方便等特点，不受天气影响，可全天候施工。钢筋滚轧直螺纹连接比焊接技术效率高，在高海拔环境中应用更能突显其优点（如图1）。

4 冻土区锥柱基础玻璃钢模板成型技术

为降低冻土冻胀对线路基础的影响，线路工程大量采用了锥柱基础，且采用了玻璃钢模板进行防腐处理。锥柱基础钢模板加工原则为纵、横肋的孔距与模板的模数应一致，模板横竖都可以拼装。依此原则绘制了配板设计图、连接件和支承系统布置图、细部结构和异型模板详图及特殊部位详图，并根据结构构造型式和施工条件对模板和支承系统作力学验算。每块模板按两个半径进行加工，模板之间采用螺栓进行连接，钢模板的面板采用-4mm钢板。为确保钢模的稳定，在浇筑过程中不发生暴模现象，在钢模的四周采用[10#槽钢为肋；采用扁钢作为连接板，在加工过程中严格控制各几何尺寸，为控制施工工艺提供了保障。为方便吊装，在块模板两侧设置了吊环。钢模制好后，用红漆在模面标明基础型式及上下口尺寸，方便装卸、运输和对号使用。

在混凝土浇灌过程中，混凝土会对锥体内壁施以向上的压力，使模板上升，下口边缘随之离开底盘，造成跑浆露石现象。针对这种现象，在浇筑高度大于1m时，在固定模板上下构件或圆木两端压上装土的袋子施加下压力，周围模板支撑采取向下支撑，消除了锥柱模板因下大上小在浇制和振捣过程中上升现象。在基础混凝土初凝时，及时清理模板外侧附着的砂浆，以利拆模，防止模板变形。钢模的脱模时间比木模提前一天到两天，拆下的钢模应及时清除模面上的灰浆、油污，用清水冲净。对长期保存的模板采取防锈蚀措施。

图1 钢筋直螺纹连接示意图

5 桩基础内外护筒施工技术

在多年冻土地区桩基施工，由于暖季基坑冻土融化容易坍塌，桩基成孔难，施工难度大。在冬期施工，混凝土质量难以保证，冬期施工费用高。为克服上述现有技术的不足，在施工在采用了桩基内外护筒施工方法，主要解决上述暖季环境中，输电线路灌注桩施工难题，提高桩基施工质量和工效，降低桩基施工成本。其主要技术方案根据外护筒主要承受桩孔周围冻土滑塌的压力的特点，外护筒按照基础直径增加200mm尺寸，采用10mm钢板卷制。缝隙采用焊接并打磨光滑。根据冻土上限安装1～2节外护筒，灌注混凝土后外钢护筒拔出循环使用。外护筒采用机械压入孔内，为此外护筒两头增加200mm宽的补强板，均匀打好4个φ25眼孔。内护套主要作为易塌孔段模板使用，也利于外护筒的拔出循环使用，同时作为混凝土防冻胀保护措施。为此内护套采用玻璃钢制作，桩孔成型后吊装钢筋笼，内护筒安装到外护筒和钢筋笼之间，内护筒采用玻璃钢按照基础设计尺寸加工，灌注混凝土后不拔出成为永久护筒。为了使外护筒循环使用，减少施工材料消耗，提高工程效益，外护筒安装两节时，将底下一节采用4m钢丝套子一端连接到外护筒一端留在地面，以方便施工完成后抽出上面一节再抽出底下一节。

本发明在基坑开挖至3m左右时将外护筒采用旋挖钻机压入坑内，继续基坑开挖，视基坑坍塌情况决定是否需要再安装外护筒，若需要安装第二个外护筒，则在已安装的外护筒的上部眼孔各连接一根钢丝绳，然后再将第二节护筒压住第一节护筒同时压入基坑，并将连接第一节护筒的钢丝绳一端留在地面，基坑开挖完成钢筋吊装找正后安装内护筒，内护筒安装在地面露高300～500mm。并按基础尺寸找正固定，然后灌注混凝土，灌注完成立即利用旋挖钻机的吊臂将外护筒从上到下一节一节抽出。内护筒不抽出，作基础永久外壳。

图2

6 混凝土原材料加热与混凝土养护技术

负温度情况下，混凝土施工主要注意混凝土入模温度和养护两方面问题。为提高混凝土入模温度，提前清理模板和钢筋上的积雪，混凝土搅拌前采用蒸汽锅炉产生的蒸汽对对搅拌机滚筒进行预热，对砂石等骨料进行蒸汽加热，用热水进行混凝土搅拌，按热水→骨料→水泥的顺序进行投料。混凝土的养护、拆模应根据日最低气温情况，选择塑料布、保温棉毡或其他保温材料进行防风保温。养护过程中温度的监测按照JGJ104的规定执行，重点对混凝土基础的迎风面、棱角突出部位、不易蓄热部位，加强保温措施和温度监测。冻土地区基础考虑到暖棚法等措施对基础周围冻土有扰动，优先采用电热毯升温养护法。在基础浇制完成后，在基础外露部分首先用棉被包裹严实，然后在棉被外面覆盖电热毯，在电热毯后再次覆盖一层棉被，最外面采用塑料薄膜包裹严实。为保证混凝土温度，电热毯要不间断加热72h，再保温养护7d后撤除电热毯、棉被，改用普通保养。

7 结语

通过多年冻土地区铁塔基础施工关键技术的研究和成果的运用，有效地保护了高原冻土生态环境，减少了对多年冻土的扰动。研究成果形成的施工技术对于高海拔多年冻土地区的杆塔基础施工具有极强指导意义，能够大幅提高在该地区的施工效率，规范了高原冻土区的基础施工工艺，为冻土地区输电线路工程的建设和长期安全稳定运行提供了技术支撑，社会效益和经济效益显著，不仅是在线路施工领域，同时也将在其他工程建设方面具有积极的意义和广阔的技术应用前景。

TM754

A

1004-7344（2016）10-0090-02

2016-3-15