132 kV输电线路铁塔桩式基础施工技术研究

闫宝磊

中国水利水电第十一工程局有限公司（450000）

输电线路铁塔桩式基础施工技术研究对我企业同类项目降低施工成本、增加行业竞争力、提高中标率都有较大的参考意义，也将为本企业对未来同类项目的建设定值提供数据帮助。其次，通过在本项目上对线路桩式基础技术的研究和实践，探索并熟练掌握出一套桩式基础的施工工艺流程和技术要领，攻克技术难关，优化施工组织，从而降低施工成本，提高工作效率，并培养出一批熟练掌握此施工工艺的施工和技术骨干。

1 研究方法和技术路线

1.1 研究方法

本课题依托赞比亚CLC132输电线路在建项目，首先通过研究相关文献与借鉴其他灌注桩与铁塔基础施工的先进工艺，创造出一套适用于本项目基础施工的技术方案。然后在施工生产中，对于每基铁塔基础出现的各种问题进行个案分析，逐步提出解决方案与改进措施，使施工质量与效率得到提升。因此本课题以采用经验总结法为主，文献研究法、个案研究法、其他研究方法为辅的研究方式[1]。

1.2 技术路线

具体的研究思路与技术路线则如下所述:①为保证现有132 kV输电线路在建工程能按时顺利履约，并考虑到增加公司未来在输电项目领域的竞争力，确定了“132 kV输电线路铁塔桩式基础施工技术研究”的研究课题。②查阅相关工程施工的文献资料，确立本项目桩式基础的初步施工方案。③选取3基铁塔基础进行样板施工，对样板施工期间即暴露出来的问题进行收集整理，逐条分析解决，增强现场管理并改进施工工艺。④在施工生产全面进行的同时，对每一基铁塔基础的施工过程进行研究，细致分析各施工环节，探索能够提质增效，优化工艺的方法，同时解决新出现的问题。⑤总结经验，分析归纳，将已经优化改进的施工工艺与管理模式整理汇总，形成理论成果。

2 铁塔桩式基础施工主要创新点及成果

2.1 主要创新点

使用桩式基础代替大开挖板式基础，可直接减少土方开挖量与混凝土浇筑方量，并且没有土方回填工程，能够节约施工成本，提高施工速度。在养护阶段，灌注桩基础因为主要部位已经埋入土壤之中，相对于主体结构暴露在空气中的板式立柱，养护工作量更小并且混凝土强度质量风险更低。设计专业调节插入式悬浮角钢的模具，使其能同时满足角钢顶部根开，倾斜角度，高程控制，扭转控制等功能，施工技术人员不用再将大量时间耗费在微调角钢的工作上。

2.2 主要研究成果

课题研究成果为:铁塔桩式基础施工的整个施工工序得到优化，并且相对于板式基础，在施工效率上有显著提升，在成本消耗上有显著下降。专门设计的悬浮角钢调节模具使用效果好，精度控制高，同时线路上适宜钻孔施工的塔位全部设置为灌注桩式基础进行施工。

2.3 技术经济效益

项目的主线路全长为305 km，共937基铁塔，本课题实施后，预计设置并完成790基桩式基础，节约原材料60%，施工效率较于板式基础施工提升60%。

3 桩式基础施工研究内容及成果

3.1 桩式基础施工类型得到确认

结合项目合同规范，本项目将土质类型分为了5种情况，各项参数见表1。

表1 土质分类情况

表中，1类土代表岩石类，5类土代表基础将会处于水面之下。经过详细的地质勘探试验与计算分析，2、3、4类土质是本线路工程中最常遇到的类型，而1类与5类土质因为不利于施工，在杆塔排位定杆设计时通常将其避过。在钻孔施工方式中，常见的有干作业和湿作业两种成孔方式。干作业一般需要采用旋挖钻机施工，利用螺旋钻头切削土壤，使被切除的土块随钻头旋转，临时储存在螺旋叶片上，然后通过提升钻头，将土块带出孔外。此方式采用的钻机结构简单，作业效率高，成孔质量好，清孔方便，适用于土质较好的黏性土。

湿作业法主要用于土质较差，易坍塌，地下水位较高的土质中，一般在钻孔前需要制备泥浆池，钻孔施工的同时往孔内注入泥浆进行护壁防止坍塌，逐步钻进，并利用泵给压力使泥浆裹挟钻渣排出孔外，所用设备与工器具较多，耗时长，工序较为复杂。

本线路工程铁塔设计共有4种型式，A型悬浮直线塔830基，B型耐张塔81基，9成以上塔位地基为第2、3类土质，第4种土质类型塔数不及总量的1/10。综合考虑铁塔安全，成孔质量、速度以及钻进设备的使用率，因此主要将A型塔2、3类土，B型塔2类土的铁塔基础设计为桩式基础，采用旋挖钻机并使用干作业法成孔施工。在结合两种土类的各项试验参数与铁塔基础受力情况之后，通过设计计算，最终成功确定了3种主要的铁塔桩式基础型式。

3.2 加工完成角钢调节模具

在本线路工程中，按照塔型与土质可将所有桩式基础型式分为3类，其分坑放样与钻孔施工工艺流程完全相同。但若按照铁塔呼高则能从塔腿的根开距离上将其分为39类，不同类别的基础在数量上相差较大。按照项目使用的规范要求，主角钢尺寸偏差允许值见表2。

表2 基础尺寸施工允许偏差

由表中数值可以看出，角钢尺寸精度的控制要求很高，为了满足精度要求，专门加工制作了用于调节悬浮角钢的模具。模具主要分为两种，一种是不可改变根开距离的固定桁架，只可用于呼高、塔型全部一致的塔位；另外一种是各塔腿相对位置没有被固定的活动桁架，可用于同类塔型不同呼高的所有铁塔。固定桁架主材采用80 mm×80 mm×6 mm的角钢制作，分为上下两层，中间用钢管或短角钢焊接固定，下层靠近四个塔腿的部位各设置一根顶托。插入式角钢通过M16或M20的螺栓与桁架连接，使根开与斜率固定，旋转底部顶托的调节螺栓可进行顶部操平。 活动桁架加工制作工艺与固定桁架基本一致，唯独四个塔腿是相互分离开来的，虽然活动桁架在角钢调节时所费工时大量增加，但可进行单腿分别调节浇筑，能够在地形复杂的地区使用。

3.3 桩式基础施工工艺得到优化

整个桩式基础的施工流程主要包括:分坑放样、钻孔施工、钢筋笼绑扎、插入式角钢调节、混凝土浇筑以及成品养护。中心桩放样时，传统的作业方法是使用全站仪或经纬仪逐桩向前引设中心桩，植被茂盛或山区地形多变不能通视的地方作业困难，而且需要沿线密集布置控制点，工作量非常之大，工作顺序受到固定。现使用RTK测量技术配合经纬仪测量，只需要少量控制点位即可满足精度要求，无视地形与天气影响。点位放样的准确度更加有保障，并且可随时从多个方向开始测设，将施工作业面彻底铺开。项目采用两台KR125A履带式旋挖钻机进行钻孔施工，移动方便，并且聘请专业人员对钻机操作手进行了机械性能与操作使用的培训。钻机带有偏斜调整显示系统，操作人员在熟练掌握之后，可将成孔的平面精度控制在2 cm，垂直度控制在1/100以内，成孔速度也远远满足施工要求。插入式角钢与钢筋笼都通过连接在桁架上，然后参照十字方向桩的位置来布置安放，使各尺寸数值满足精度要求。桁架在使用中又经过多次优化改造，抗形变能力、操平调节速度与精度都有显著提升，占用空间越来越小，更加易于转移运输。部分桩式基础浇筑完成后，作业队伍因施工安排原因整体转移，成品混凝土养护龄期不足，存在强度不足的风险。企业根据现场实际情况，准备了滴水养护和涂刷养护剂两种混凝土养护方式，在实际运用中节省出大量人力与交通车辆。

4 结语

铁塔基础施工之前应该对所有塔位进行详细的地质勘探。均匀、黏结性好、地下水位低的土质宜设置桩式基础。采用效率更高的干作业式成孔工艺进行钻孔施工，能够有效减少施工周期，节省项目成本。