淺談陽澄湖樞紐工程中對(duì)500kV高壓線鐵塔支護(hù)的施工對(duì)策

呂洪奇　周　屹　李家穩(wěn)

(昆山市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 昆山　215300)

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施工技術(shù)

淺談陽澄湖樞紐工程中對(duì)500kV高壓線鐵塔支護(hù)的施工對(duì)策

呂洪奇周屹李家穩(wěn)

(昆山市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 昆山215300)

【摘要】本文詳細(xì)介紹了在七浦塘拓浚整治工程陽澄湖樞紐中對(duì)500kV高壓線鐵塔支護(hù)施工的工作原理、設(shè)計(jì)方法、施工順序及主要注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】鐵塔；支護(hù)；灌注樁；水泥土攪拌樁

陽澄湖樞紐是七浦塘拓浚整治工程的一部分，由立交地涵，東、西節(jié)制閘，船閘等組成，工程地處江蘇省昆山市巴城鎮(zhèn)境內(nèi)，位于七浦塘與張家港高等級(jí)航道交匯處。地涵東南角的鐵塔(500kV熟石線59號(hào))與地涵東節(jié)制閘翼墻開挖基坑距離約20m，高差為13m。由于該500kV高壓線是華東電網(wǎng)的一支運(yùn)輸線路，影響整個(gè)華東地區(qū)的電力運(yùn)行和安全，地涵能否順利施工，做好該高壓線鐵塔的支護(hù)是工程的關(guān)鍵。

1施工方案選擇

該支護(hù)工程需充分考慮鐵塔側(cè)的土壓力、防滲、地下水位控制等因素。由于鐵塔與地涵東節(jié)制閘翼墻開挖基坑距離較近，不具備自然放坡條件，常用的施工方法有板樁支護(hù)、灌注樁支護(hù)、水泥攪拌樁群樁支護(hù)等。其主要的區(qū)別在于支護(hù)臨邊高差不同，選擇的施工方案直接關(guān)系到施工質(zhì)量、施工安全、施工周期及施工成本。

板樁支護(hù)由于不具備8.5m的安全操作距離，不符合實(shí)際安全施工要求，故首先排除。項(xiàng)目所在地昆山市巴城鎮(zhèn)位于江蘇省長(zhǎng)江下游陽澄湖水域內(nèi)，地貌特征以平原為主，區(qū)內(nèi)湖泊、養(yǎng)殖塘眾多。該區(qū)軟土分布廣泛，地勢(shì)低洼，土壤以粉質(zhì)黏土及砂質(zhì)壤土為主，地下水位較高。由于臨邊高差較大，若采用水泥攪拌樁群樁，雖然能滿足防滲要求，但生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，資金投入量大，且安全性、穩(wěn)定性均不易控制，也沒有采用。

灌注樁支護(hù)法能很好地解決地基軟弱、施工周期長(zhǎng)、可操作性差的問題，在充分了解當(dāng)代施工工藝水平和經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上，確定采用單排灌注樁加斜拉錨維護(hù)體系，淺部土體采取多級(jí)放坡自穩(wěn)的形式以節(jié)省圍護(hù)成本，單排樁后設(shè)置單排水泥土攪拌樁進(jìn)行樁間土加固的方案。

2投入的主要機(jī)械設(shè)備及人員

由于施工現(xiàn)場(chǎng)無臨時(shí)交通道路進(jìn)入，首先在地涵東側(cè)修筑一條施工便道進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。為減少大型設(shè)備對(duì)高壓線鐵塔周圍地基的擾動(dòng)，投入的主要機(jī)械設(shè)備為高16m水泥攪拌樁機(jī)1臺(tái)、挖掘機(jī)1臺(tái)、推土機(jī)1臺(tái)、高12m鉆孔灌注樁機(jī)1臺(tái)。

施工人員均為經(jīng)驗(yàn)豐富、責(zé)任心強(qiáng)、勤奮能干、服務(wù)態(tài)度好的工程技術(shù)人員和組織機(jī)構(gòu)人員；作業(yè)人員均為專業(yè)素質(zhì)高、曾有類似工程經(jīng)驗(yàn)的人員。

根據(jù)該工程的施工內(nèi)容，在施工作業(yè)中確保各工種各專業(yè)配備齊全，做到每項(xiàng)施工內(nèi)容都有科學(xué)、合理、專業(yè)的歸口和管理，不同工種不同專業(yè)之間相互配合和銜接。

3施工流程

a.施工便道修好后，機(jī)械設(shè)備、材料、人員進(jìn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底，做好施工前的準(zhǔn)備工作。

b.施工前，測(cè)量班組對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，做好標(biāo)志。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得鐵塔處原地面高程為4.0m，鐵塔基礎(chǔ)與老河道水平距離為24m；鐵塔基礎(chǔ)與地涵東側(cè)Q1翼墻底板高差13m(底高程-9.0m)，基礎(chǔ)水平距離為50.9～63.8m；鐵塔基礎(chǔ)與地涵東側(cè)Q2翼墻底板高差10.9m(底高程-6.9m)，基礎(chǔ)水平距離為36.9～50.9m；鐵塔基礎(chǔ)與地涵東側(cè)Q3翼墻底板高差9.1m(底高程-5.1m)，基礎(chǔ)水平距離為25.8～36.9m；鐵塔基礎(chǔ)與地涵東側(cè)Q4翼墻底板高差7.1m(底高程-3.1m)，基礎(chǔ)水平距離為22.8～25.8m。

圖1　高壓線鐵塔支護(hù)施工平面位置

c.施工時(shí)，先進(jìn)行咬合水泥攪拌樁(φ60，咬合20cm,樁長(zhǎng)16m)的施工，咬合水泥攪拌樁能很好地對(duì)支護(hù)位置土體進(jìn)行硬化，防止鐵塔側(cè)地下水流失，施工平面位置見圖1，水泥攪拌樁與鐵塔基礎(chǔ)最近距離為17m，施工區(qū)地面高程為3.0m，打鉆機(jī)高16m，施工過程中超高3m，即打鉆機(jī)頂部高程為22.0m，鐵塔位置高壓線高程為31.0m，故鉆機(jī)距高壓線距離為9m>8.5m,符合施工安全的要求(見圖2)。

圖2　現(xiàn)場(chǎng)施工示意圖

灌注樁樁長(zhǎng)驗(yàn)證:

支護(hù)灌注樁前后的土壓力分布如下。

第n層土體底面對(duì)支護(hù)灌注樁主動(dòng)土壓力為：

第n層土體底面對(duì)支護(hù)灌注樁被動(dòng)土壓力為：

式中qn——地面遞到第n層土底面底垂直荷載，現(xiàn)場(chǎng)不存在；

γi——第i層土的天然重度；

hi——第i層土的厚度；

φn——第n層土的內(nèi)摩擦角；

cn——第n層土的黏聚力。

根據(jù)地勘報(bào)告，該部位土層：③-1層土分布高程為3.4～-9.87m，h1=13.27m，天然重度γ1=18.3kN/m3，內(nèi)摩擦角φ1=8.4°，黏聚力c1=10.9kPa，滲透系數(shù)kv1=3×10-6cm/s;③-4層土分布高程為-9.87～-12.57m，h2=2.7m，天然重度γ2=20.4kN/m3，內(nèi)摩擦角φ2=13°，黏聚力c2=20.4kPa，滲透系數(shù)kv2=9.9×10-7cm/s;④-2層土分布高程為-12.57～-18.6m,h3=6.03，天然重度γ3=19.8kN/m3，內(nèi)摩擦角φ3=25°，黏聚力c3=6.0kPa，滲透系數(shù)kv3=1.3×10-3cm/s；⑤-2層土分布高程為-18.6～-27.61m，天然重度r4=20kN/m3，內(nèi)摩擦角φ4=14.3°，黏聚力c4=34.7kPa，滲透系數(shù)kv4=10-6cm/s。

假設(shè)土壓力零點(diǎn)位置在③-1層土，則：

=(18.3×6.9×0.75-2×10.9×0.750.5-2

故零點(diǎn)位置在 ③-1層土內(nèi)，高程為-3.5-4.69=-8.19m，在灌注樁支護(hù)范圍內(nèi),故樁長(zhǎng)滿足支護(hù)要求。

此處主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力相等，即:

故b點(diǎn)以上土壓力合力為:

最大彎矩位置為:

最大彎矩為:

灌注樁截面配筋驗(yàn)證:

鋼筋總抗彎能力為:

M=4×3.14×34×(0.06+0.12+0.18+0.24+

0.3+0.35/2)=459.1kN·m>294.2kN·m

灌注樁配筋能滿足抗彎強(qiáng)度要求。

e.開挖坡頂采用豎向注漿配合鋼管加固的方案，注漿材料采用純水泥漿液，一次注漿成型，鋼管在注漿前插入，施工時(shí)采取間隔施工，以防止出現(xiàn)相鄰樁冒漿和串孔現(xiàn)象。

f.灌注樁之間掛鋼筋網(wǎng)片，并與灌注樁縱向鋼筋焊接，噴10cm厚C20細(xì)石混凝土保護(hù)，同時(shí)樁體之間采用M20膨脹螺絲，豎向的間距為50cm，以增強(qiáng)樁體的擋土能力。

g.開挖坡面布置一目鋼絲網(wǎng)，并噴射一層8cm厚C20素混凝土，配合比為水泥∶砂∶石=1∶2∶2，減少雨水沖刷對(duì)土體的影響。

h.灌注樁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿及鋼筋混凝土圈梁(C30混凝土)的施工，錨桿鋼筋與圈梁焊接，當(dāng)圈梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，進(jìn)行基坑土方開挖，開挖過程中加強(qiáng)對(duì)高壓線鐵塔及圍護(hù)樁的監(jiān)測(cè)。

4高壓線鐵塔的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

為正確指導(dǎo)施工，確保工程的順利進(jìn)行和高壓線鐵塔的安全，加強(qiáng)了工程施工期間的監(jiān)測(cè)工作。

在高壓線鐵塔每塊基礎(chǔ)承臺(tái)頂面上布置一個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)(共4個(gè))，監(jiān)測(cè)鐵塔基礎(chǔ)的沉降變形量；在圍護(hù)樁頂及邊坡頂設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)(共12個(gè))，監(jiān)測(cè)圍護(hù)樁及開挖邊坡的水平位移變形量；在高壓線鐵塔每側(cè)十字延長(zhǎng)線上各設(shè)置一個(gè)傾斜觀測(cè)點(diǎn)(共4個(gè))，監(jiān)測(cè)鐵塔的傾斜變形量；在圍護(hù)樁深層設(shè)置6個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)圍護(hù)樁的深層水平位移變形量；在坡頂及鐵塔基礎(chǔ)10m外設(shè)置5個(gè)水位觀測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)邊坡及鐵塔基礎(chǔ)附近地下水位情況。

監(jiān)測(cè)要求如下：

a.在基坑正式開挖前，測(cè)得初始讀數(shù)。

只有在了解中國少數(shù)民族數(shù)學(xué)教育現(xiàn)狀和問題的基礎(chǔ)之上，方可有的放矢，制定相關(guān)對(duì)策．專家學(xué)者們?cè)诟髯跃幼?、了解的少?shù)民族地區(qū)進(jìn)行深入調(diào)研，對(duì)其數(shù)學(xué)教育發(fā)展中的問題進(jìn)行了梳理，建言獻(xiàn)策，推動(dòng)少數(shù)民族數(shù)學(xué)教育發(fā)展．

b.在基坑施工期間每天監(jiān)測(cè)3次(8h一次)。

c.安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須完整、真實(shí)。

變形報(bào)警值如下：

a.圍護(hù)樁深層水平位移：位移變化速率大于3mm/d,累計(jì)位移大于0.4%H(H為開挖深度)。

b.圍護(hù)樁及開挖邊坡的水平位移：位移變化速率大于3mm/d,累計(jì)位移大于0.3%H(H為開挖深度)。

c.圍護(hù)樁及開挖邊坡的沉降：位移變化速率大于3mm/d,累計(jì)位移大于0.2%H(H為開挖深度)。

e.地下水位：穩(wěn)定水位累計(jì)達(dá)到1.0m。

f.高壓線傾斜大于0.6%。

5施工安全控制

a.高壓線鐵塔10m范圍內(nèi)為保護(hù)區(qū)域，施工過程中嚴(yán)禁重物放置在支護(hù)坡面10m范圍內(nèi)，避免造成滑坡及塌方。

b.施工過程中，施工機(jī)械與高壓線保持8.5m的安全距離，雨天或空氣濕度大時(shí)禁止在高壓線附近施工，避免發(fā)生高壓放電等危險(xiǎn)。

c.施工過程中，高聳的施工機(jī)械、設(shè)備采用電纜線進(jìn)行接地，確保使用安全。

d.所有施工人員上班時(shí)必須配戴好安全帽，并系好帽帶。

e.雨、霧霾、夜間、6級(jí)以上風(fēng)力的氣候條件下禁止作業(yè)。

6結(jié)語

采用上述綜合支護(hù)方法后，經(jīng)過一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)，鐵塔未出現(xiàn)位移變形或沉降變形，鐵塔周圍的地下水位也沒有明顯變化，該支護(hù)方案具有很好的使用效果，值得推廣。

On construction countermeasure of 500kV high-tension line iron tower support in Yangcheng Lake Hub Project

Lü Hongqi, ZHOU Yi, LI Jiawen

(KunshanWaterResourcesConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd.,Kunshan215300,China)

Abstract:In the paper, working principle, design method, construction sequence and main precautions on 500kV high tension line iron tower support construction in Qiputang Tuojun Control Project Yangcheng Lake Hub are introduced in detail.

Key words:iron tower; support; bored concrete pile; cement-soil mixing pile

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.06.004

中圖分類號(hào)：TV554

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8241(2016)06- 0007- 04