輸電線路樁孔基礎(chǔ)機械開挖施工技術(shù)

陳萬兵 楊增明 馬耀華

（1.青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001 2.甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司 甘肅省蘭州市 730000）

輸電線路樁孔基礎(chǔ)機械開挖施工技術(shù)

陳萬兵1楊增明1馬耀華2

（1.青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001 2.甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司 甘肅省蘭州市 730000）

樁孔基礎(chǔ)開挖時輸電線路面臨的一項高風(fēng)險作業(yè)，本文通過重點工程實踐，有效解決了樁孔開挖的難題，采用機械化施工提高施工效率，降低安全風(fēng)險，減輕施工人員勞動強度。

輸電；機械；施工；技術(shù)

樁孔基礎(chǔ)是近年來輸電線路工程廣為采用的一種基礎(chǔ)型式，能充分發(fā)揮原狀土的優(yōu)勢，可改善基礎(chǔ)的承載性能，而且減少了地下支模及回填土工序，提高了施工效率，在輸電線路中應(yīng)用越來廣泛。但長期以來，掏挖和人工挖樁孔基礎(chǔ)一直采取人工輔以小型工具的方式開挖，人工下坑作業(yè)所帶來的安全風(fēng)險無法避免，為實現(xiàn)機械化施工，提高施工效率，降低安全風(fēng)險，減輕施工人員勞動強度。

1 工藝原理及關(guān)鍵設(shè)備

樁孔基礎(chǔ)機械化成孔工藝，是指利用鉆機，首先對樁孔基礎(chǔ)進行直孔開挖，然后更換擴底鉆頭，對直孔底部進行擴徑開挖，最終形成符合樁孔基礎(chǔ)圖紙要求的基坑。鉆機工作時，由液壓馬達(dá)帶動鉆桿轉(zhuǎn)動，隨之帶動安裝于鉆桿下端的直孔鉆頭及擴底鉆頭旋轉(zhuǎn)，通過鉆頭本身自重及桅桿對鉆頭施壓的方式實現(xiàn)鉆頭的鉆進。樁孔基礎(chǔ)機械根據(jù)工程現(xiàn)場實際地質(zhì)地形和進場道路，選擇不同規(guī)格型號的鉆機。送電線路常用的有自行研制DR125T和中聯(lián)重科ZR250B型旋挖鉆機。

（1）DR125T鉆機，低轉(zhuǎn)速大扭矩，最大扭矩為150kN·m，最大鉆孔直徑2m，最大擴底直徑3.5m，最大鉆孔深度11.5m，能夠滿足目前大部分線路的樁孔基礎(chǔ)孔徑和擴底需求；該鉆機與建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用的旋挖鉆機比較，底盤自重較小，道路、場地適應(yīng)性高，可滿足輸電線路基礎(chǔ)施工時點多面廣、道路條件差等特殊需求；直孔鉆頭與擴底鉆頭均具備取土功能，取土效率高；鉆機鉆桿具備自動調(diào)垂和自動測深功能；鉆進工作時有蛙腿支撐，極大提高了鉆機穩(wěn)定性，并降低了作業(yè)場地的平整度要求，現(xiàn)場適應(yīng)性高；很高的抖土空間，完全滿足鉆頭倒土和擴底裝置的安裝與使用。

（2）中聯(lián)重科ZR250B型旋挖鉆，總重量77.5t，扭矩250kN·m，提拔200kN，最大成孔直徑2.5m，成孔深度可達(dá)84m。該設(shè)備對各種不同地質(zhì)的硬黏土、軟亞黏土、硬黏土適應(yīng)性強，鉆進效率高，是普通沖擊鉆、反循環(huán)鉆工作效率的7倍；對樁孔直徑可選范圍大，孔壁穩(wěn)定，成孔質(zhì)量好，施工速度快，節(jié)省人力資源，提高工作效率，降低施工成本；旋挖鉆機配比電腦控制程序，自身調(diào)整各項技術(shù)指標(biāo)，保證鉆機的孔位、垂直度、孔徑、孔深等各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范和設(shè)計要求；環(huán)境適應(yīng)性強，自身功率大，特別適用于供電不足的現(xiàn)場施工，而且環(huán)境污染少，施工噪音低，工作現(xiàn)場規(guī)范。

2 施工工藝操作要點

2.1 鉆機作業(yè)場地布置

（1）根據(jù)施工現(xiàn)場作業(yè)條件、基礎(chǔ)根開、鉆機結(jié)構(gòu)尺寸、鉆機進場方向、混凝土施工流程等因素，進行鉆機工作位置、渣土堆放、鋼筋骨架加工及材料堆放位置的設(shè)計，使現(xiàn)場平面布置合理，工藝流暢。

（2）規(guī)劃好鉆機移動路線，使其在轉(zhuǎn)移行走及轉(zhuǎn)彎過程中鉆機履帶與坑口邊沿保持1.5m以上距離，以免影響孔壁穩(wěn)定，造成塌方，并應(yīng)在鉆機移動過程中注意保護中心樁及施工輔助樁。

2.2 鉆機對中調(diào)整

（1）樁孔基礎(chǔ)坑口位置確定以后，采用人工預(yù)先按照設(shè)計孔徑開挖出200mm深度的樣洞，樣洞挖好后，復(fù)測根開、對角線、孔徑等尺寸，符合設(shè)計要求后，進行鉆機就位；也可采用導(dǎo)向鉆頭對中法在坑口中心位置釘出標(biāo)樁，使用鉆斗下端導(dǎo)向錐尖端直接尋找坑口中心點，鉆桿垂直度調(diào)整與預(yù)挖坑口法相同，但應(yīng)注意使用經(jīng)緯儀監(jiān)測控制對中精度。進行第一鉆鉆挖時，應(yīng)緩慢進鉆，注意保護坑口完整性。

（2）鉆機按照預(yù)定路線移動到作業(yè)位置，通過自動調(diào)垂系統(tǒng)再次調(diào)整鉆桿垂直度；通過桅桿前后變幅和鉆機旋轉(zhuǎn)微調(diào)將鉆頭對準(zhǔn)人工開挖好的坑口，下降鉆桿，將鉆頭緩緩放入，使鉆機初步就位。展開鉆機兩側(cè)蛙腿，使之支撐于地面，通過液壓缸調(diào)整蛙腿受力狀態(tài)，使鉆機整體穩(wěn)定。通過自動調(diào)垂系統(tǒng)再次進行桅桿調(diào)整，使鉆桿垂直，并微調(diào)對中位置，使鉆斗中心與預(yù)挖坑口中心重合。然后用經(jīng)緯儀檢測鉆桿垂直度及對中精度。

（3）就位時可根據(jù)土質(zhì)堅硬情況在靠近孔口側(cè)端在鉆機履帶下面鋪墊鋼板，鉆機回轉(zhuǎn)中心距孔位4.2～4.5m，在允許的情況下，變幅油缸盡可能推動桅桿前伸，以減小鉆機自重和提升下降鉆桿操作對孔的影響。

（4）鉆頭對中調(diào)整完成后，將回轉(zhuǎn)顯示角度調(diào)整為0°，設(shè)置為初始值，將坑口自然基面設(shè)置為相對標(biāo)志高0值，以便作業(yè)過程中控制旋轉(zhuǎn)回位和鉆孔深度。預(yù)挖坑口法對中找正不僅操作簡單，精度容易控制，也不易對坑口土造成擾動。

2.3 直孔鉆進

（1）鉆進過程中控制鉆頭旋轉(zhuǎn)速度，開始鉆進時速度應(yīng)緩慢，注意保護坑口形狀，減少坑口土層擾動，當(dāng)鉆進深度達(dá)到一個鉆斗高度時，可以視土質(zhì)情況加快旋挖速度。鉆頭鉆進過程需專人監(jiān)測其工作情況，發(fā)現(xiàn)異常地質(zhì)情況、地下文物等，應(yīng)立即停止作業(yè)，并采取相應(yīng)的處理措施。

（2）鉆孔時鉆機操作人員通過顯示器監(jiān)測鉆機的實際工作狀態(tài)、鉆進深度及總孔深。一般土質(zhì)情況下，每鉆進尺約300mm左右，滿斗轉(zhuǎn)數(shù)為3～5r（因地質(zhì)而定），也可通過坑口監(jiān)測人員的指示信號進行鉆機操作。

（3）鉆頭工作時是通過鉆桿、鉆頭及動力頭的自重下壓力，在旋轉(zhuǎn)過程中將土擠入鉆斗內(nèi)的。待鉆斗裝滿土后，先反向旋轉(zhuǎn)2～3r，通過坑底摩擦阻力將鉆斗底蓋關(guān)閉，停止旋轉(zhuǎn)，提升鉆斗，將土卸于指定堆放地點。在下鉆過程中應(yīng)監(jiān)測鉆桿是否保持垂直，如發(fā)生偏移，進行調(diào)整，再繼續(xù)鉆進。在提升鉆頭過程中要控制提升速度，注意保護孔壁、孔口，并注意每次鉆斗完全提升出坑口后方可轉(zhuǎn)向卸土位置。

（4）提升鉆頭同時將動力頭抬高，以使鉆斗高度能夠滿足從蛙腿頂面轉(zhuǎn)過。將鉆桿轉(zhuǎn)至倒土位置后，上提鉆桿，利用動力頭底部支架碰撞鉆斗底蓋開關(guān)，倒出渣土。卸完土后，操作鉆桿下降，通過渣土阻力，使鉆斗底蓋復(fù)位。然后進行鉆桿回位操作，通過屏顯的回轉(zhuǎn)角度，操縱鉆機回轉(zhuǎn)至樁位中心，繼續(xù)下一輪鉆進作業(yè)。如此循環(huán)，直至將坑孔鉆至設(shè)計深度。

（5）棄土位置一般選擇在鉆機的左側(cè)操作者視野可及的地方，并提前計算出棄土的方量及需要堆方棄土的范圍。如果選擇在鉆機右側(cè)，應(yīng)有人配合指揮。棄土地點應(yīng)保證距離坑口邊沿1.5m以上，防止棄土壓力造成孔壁坍塌。

（6）當(dāng)鉆到一定深度后如土的濕度較大時，鉆頭側(cè)面與孔壁接觸趨與緊密，在提升鉆頭時，可能會造成孔底負(fù)壓使鉆頭提升困難，這時可以將鉆頭反向緩慢旋轉(zhuǎn)，慢慢提升，避免因提升過猛造成鉆機整體傾斜。

（7）在卸土及鉆桿回位時，水平旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)緩慢勻速，避免因轉(zhuǎn)動貫量過大造成鉆機側(cè)翻?；匚粫r，快接近孔口中心時，改為微調(diào)，確保對中精度。

（8）如果土質(zhì)較硬，在旋挖過程中，應(yīng)通過主卷揚機對鉆桿施加一定的提升力，減少鉆頭旋進壓力，使鉆頭削刀在輕壓狀態(tài)下工作，以便保持鉆機穩(wěn)定性及保護鉆頭。

（9）在鉆孔過程中，要隨時注意檢測鉆機整體穩(wěn)定性及鉆桿的垂直度，鉆桿擺動在±5°范圍內(nèi)，鉆桿會迅速自主恢復(fù)垂直。如果出現(xiàn)異常情況，桅桿出現(xiàn)較大角度傾斜時，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取處理措施，鉆機恢復(fù)穩(wěn)定后方可繼續(xù)旋進。

2.4 擴底作業(yè)

（1）當(dāng)基坑開挖到設(shè)計孔深后，將挖孔鉆頭更換為擴徑鉆頭，進行擴底。

（2）更換鉆頭時應(yīng)保證鉆機底盤不移動位置。擴徑鉆頭提前已經(jīng)作為配重放置在支架上。先將鉆桿旋轉(zhuǎn)至鉆機一側(cè)兩蛙腿中間位置，將鉆斗下放到地面，拔掉鉆桿與鉆斗的連接穿釘。然后提升鉆桿旋轉(zhuǎn)至擴徑鉆頭位置，將鉆桿放到擴徑鉆頭的連接槽內(nèi)，對好方向，插入穿釘。這時應(yīng)使擴徑鉆頭保持張開狀態(tài)以降低其整體高度，緩慢將其提升并平移桅桿，旋轉(zhuǎn)速度要平穩(wěn)緩慢。將擴徑鉆頭放置在鉆機另一側(cè)，支撐牢固，拔下連接穿釘，并再次將鉆桿移至鉆斗位置，利用鉆桿將鉆斗放置在配重支架上，再將擴徑鉆頭連接上。然后鉆頭回到孔口，進行對中找正，方法與前述鉆斗對中一樣。

（3）對中完成后，利用經(jīng)緯儀監(jiān)控確保精度，緩緩將擴徑鉆頭放置坑底（鉆桿下降深度根據(jù)設(shè)計坑深及鉆頭幾何尺寸計算得出，通過顯示屏顯示數(shù)據(jù)進行控制）。當(dāng)擴徑鉆頭底盤下降到坑底時，開始對擴徑鉆頭加壓并旋轉(zhuǎn)，進行擴底作業(yè)。

（4）因擴底時鉆桿受到的阻力扭矩比較大，容易跑偏，所以在開始擴徑前應(yīng)檢查鉆機四支蛙腿的支撐情況，確認(rèn)鉆機整體穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)盤鎖死。擴徑速度應(yīng)緩慢，并嚴(yán)密檢測鉆機、鉆桿的工作狀態(tài)及穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)鉆桿跑偏、傾斜較大等情況時，應(yīng)立即停止鉆進，查明原因，處理后方可繼續(xù)。

（5）擴徑完成情況是通過鉆桿下降行程確定的，所以應(yīng)嚴(yán)密控制鉆桿進尺。根據(jù)擴徑鉆頭的工作原理及特點，擴徑作業(yè)分6～8次完成（可根據(jù)首次試點實際情況確定完成次數(shù)），每次下降到預(yù)定行程后，停止鉆進擴徑，進行一次提升清土。提升之前，先將鉆頭進行反向旋轉(zhuǎn)，利用鉆頭上的收土板將渣土集中到鉆頭底盤上，然后再將擴徑鉆頭提升出孔，利用其底盤，將渣土帶出孔口，進行卸土。底盤具有自動卸土功能，但需以人工配合拔、裝控制穿釘。底盤上的渣土清除干凈后，再進行第二次擴徑。入孔前進行對中，確保每次下鉆都在孔中心上，依次類推，完成擴徑工作，直至基坑成型。

3 成孔質(zhì)量檢查

成孔質(zhì)量檢查包括坑口處、變徑處、坑底部的直徑及孔深等項目。檢測方法為將測距儀通過特制支架固定在鉆桿下端，用鉆桿送入孔內(nèi)；先將測距儀放在孔口中心位置，水平方向預(yù)設(shè)四個采集點，90°分布在圓周上，以檢測孔徑尺寸；鏡頭自動旋一周，計算出采集的四組數(shù)據(jù)的平均值即為孔口半徑。在坑口位置時要同時測定孔底深度，將測量結(jié)果自動記錄下來。然后將測距儀下放到變徑位置處，以同樣的方法測量孔徑及擴底角度及相應(yīng)深度。然后再下放到坑底，測量坑底部尺寸。

4 結(jié)束語

特高壓直流輸電線路工程樁孔基礎(chǔ)機械成孔工藝，將為輸電線路基礎(chǔ)施工機械化奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，在樁孔機械設(shè)備坑底擴底設(shè)備逐步增多和性能不斷完善下，施工整個施工過程實現(xiàn)機械化，提高了工程的整體效益，降低了施工人員勞動強度，能夠有效規(guī)避人工掏挖基礎(chǔ)的安全風(fēng)險；提高了開挖的效率，縮短了基礎(chǔ)施工工期；實現(xiàn)了樁孔基礎(chǔ)坑底擴底，有效保證了擴底成型質(zhì)量，在輸電工程中應(yīng)用前景廣闊。

TU753.3

A

1004-7344（2016）10-0046-02

2016-3-15