特高壓直流輸電線路黃河大跨越試樁離散性分析

雷強(qiáng)，張衛(wèi)東，高海波，孫宗德，曹丹京

（1.山東電力工程咨詢院有限公司，濟(jì)南250001；2.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001；3.國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南250118）

特高壓直流輸電線路黃河大跨越試樁離散性分析

雷強(qiáng)1，張衛(wèi)東2，高海波3，孫宗德1，曹丹京1

（1.山東電力工程咨詢院有限公司，濟(jì)南250001；2.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001；3.國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南250118）

±800 kV晉北—南京特高壓直流輸電線路工程在黃河南岸開展試樁工作，介紹試樁方案、內(nèi)容及成果，試樁結(jié)果表明3根樁抗壓實(shí)驗(yàn)情況良好，上拔實(shí)驗(yàn)成果有一定離散性，但也滿足驗(yàn)收規(guī)范要求。通過對試樁結(jié)果的分析，確定施工因素是引起試樁成果離散性的主要原因，其中樁的垂直度和有效樁徑的不一致是引起差異的根本原因。最后，結(jié)合試樁成果離散性分析，對后續(xù)基礎(chǔ)施工提出了建議。

直流輸電線路；試樁；離散性；垂直度；有效樁徑

1 試樁位置

±800 kV晉北—南京特高壓直流輸電線路工程跨越黃河段采用棗包樓大跨越方案。大跨越起點(diǎn)為河南省濮陽市，終點(diǎn)為山東省濟(jì)寧市。采用“耐—直—直—耐”的方式跨越黃河，跨越段塔位于黃河河漫灘中，其中北岸直線跨越塔距離棗包樓控導(dǎo)工程約40 m，南岸直線跨越塔距現(xiàn)狀主河槽約410 m。

根據(jù)相關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求，工程在黃河南岸G7塔位中心右側(cè)（前進(jìn)方向）處開展大跨越試樁工作，試樁位置如圖1所示［1］。

圖1 試樁位置

2 地質(zhì)情況

沿線地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積形成的粉土、粉質(zhì)粘土、粘土及粉細(xì)砂等。

1）粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑狀態(tài)，稍濕，層厚

1.70 m；

2）粉土：黃褐色，稍密，濕至很濕，層厚10.30 m；

3）粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑狀態(tài)，很濕，層厚1.00 m；

4）粉砂：黃褐色，稍密至中密，飽和，層厚6.00 m；

5）粉細(xì)砂：黃褐色，密實(shí)，飽和，局部含少量礫石，層厚17.70 m；

6）粘土：黃褐、褐黃等色，硬塑狀態(tài)，飽和，夾粉土層，局部含少量姜石，層厚4.90 m；

7）粉土：褐黃色，密實(shí)，很濕，夾粘土薄層，層厚6.40 m；

8）粘土：黃褐、灰黃、褐黃等色，硬塑至堅(jiān)硬狀態(tài)，飽和，夾粉細(xì)砂層，局部含少量姜石，層厚11.50m。

3 試樁內(nèi)容及主要結(jié)論

3.1 試樁平面布置

試驗(yàn)樁采用D800 mm的機(jī)械鉆孔灌注樁，樁長為41 m（樁入土深度為40 m）；錨樁采用D1000 mm的機(jī)械鉆孔灌注樁，樁長為51m（樁入土深度為50m）。試樁和錨樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30級(jí)，鋼筋采用HPB300和HRB400級(jí)。試樁相對位置及平面布置如圖2所示。

圖2 試樁相對位置及布置示意

3.2 試樁內(nèi)容

試樁主要包括靜力試樁、動(dòng)力試樁等內(nèi)容，試樁工作量見表1。

3.3 主要試樁成果

低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果和聲波透射法基樁檢測結(jié)果如表2所示，單樁豎向抗壓極限承載力如表3所示，單樁豎向抗拔極限承載力如表4所示［2］。

表2 低應(yīng)變測試和聲波透射法測試結(jié)果

表3 單樁豎向抗壓極限承載力

表4 單樁豎向抗拔極限承載力

4 試樁成果離散性分析

上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)樁豎向抗壓試驗(yàn)極差為392 kN，占平均值的比例為5.8%；豎向抗拔試驗(yàn)極差為693 kN，占平均值比例為14.2%，說明3根樁豎向抗壓試驗(yàn)情況良好，豎向抗拔試驗(yàn)極差稍大，但也滿足規(guī)范極差不超30%的要求［3-4］。

試樁結(jié)果產(chǎn)生離散性主要是施工質(zhì)量和試驗(yàn)測試的差異引起。其中施工質(zhì)量差異主要包括由于施工原因引起的樁徑突變、樁底沉渣過厚、斷樁及頸縮、泥皮過厚、混凝土強(qiáng)度不足、施工成孔偏差過大等方面，試驗(yàn)檢測差異主要包括測試元器件是否正確放置，測試儀器是否正常運(yùn)行等方面。

表1 靜力、動(dòng)力試樁工作量

從抗拔試驗(yàn)結(jié)果看，T2樁上拔荷載較大。根據(jù)監(jiān)理及試驗(yàn)單位報(bào)告來看，基本排除是測試原因引起的。下面從施工方面分析其差異。

1）樁徑突變。本工程試樁設(shè)計(jì)直徑為0.8 m，樁基承載力與樁側(cè)面積成正比，樁徑直接決定了樁側(cè)面積，若樁徑出現(xiàn)突變（比如塌孔導(dǎo)致樁徑擴(kuò)大），將會(huì)導(dǎo)致承載力出現(xiàn)突變。樁混凝土澆灌時(shí)的充盈系數(shù)直接體現(xiàn)了樁徑差異，T1、T2、T3 3根試驗(yàn)樁的充盈系數(shù)分別為1.1、1.15、1.1，T2樁充盈系數(shù)稍大。但3根樁差異很小，聲波和低應(yīng)變檢測均未檢測到樁徑變化。

2）樁底沉渣。3根樁樁低沉渣厚度分別為80 mm、90 mm、90 mm。而抗壓承載力差別很小，說明控制沉渣厚度是十分必要的。但沉渣厚度不影響樁的抗拔承載力。

3）斷樁、頸縮。在低應(yīng)變檢測及聲波透射法測試中，未發(fā)現(xiàn)斷樁、頸縮現(xiàn)象，因此排除此因素。

4）泥皮厚度。試樁在成孔過程中均采用了泥漿護(hù)壁的措施，泥漿護(hù)壁是通過泥漿液對坑壁施加壓力以保證樁孔成型，可以有效地防止塌孔現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)施工監(jiān)理文件，3根樁從清孔至灌注封底混凝土?xí)r間分別為35 min、40 min、40 min，泥漿比重分別為1.1、1.15、1.1。3根樁泥皮厚度差別不大，泥皮厚度差異應(yīng)該也不是上拔偏差大的主要因素。

5）混凝土強(qiáng)度。根據(jù)施工及監(jiān)理的記錄文件，3個(gè)試樁的混凝土試塊強(qiáng)度均滿足要求，可判定樁身混凝土強(qiáng)度滿足要求，此因素可排除。

6）施工偏差。根據(jù)現(xiàn)場觀察及施工過程分析，T2樁可能施工的垂直度較其他兩根樁偏差稍大。T2樁于2015-02-07施工，采用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，08：30開鉆，11∶10成孔后進(jìn)行清孔，清孔完畢后檢查孔深40.6 m、孔徑0.8 m、垂直度99.5%、沉渣厚度100 mm，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。13∶30鋼筋籠安裝完畢，導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行了二次清孔，經(jīng)施工及監(jiān)理檢測，泥漿比重為1.1，含砂率2%，粘度18S，孔底沉渣厚度為90 mm，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。14∶40澆筑開始，16∶30完成，充盈系數(shù)1.15。從二次清孔結(jié)束至首罐混凝土澆筑間隔40 min。根據(jù)檢測單位提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，T2樁抗壓試驗(yàn)在滿足規(guī)范要求而停止試驗(yàn)時(shí)的沉降量為49.16 mm，抗拔試驗(yàn)時(shí)在達(dá)到規(guī)范位移量100 mm時(shí)的最大荷載卻是7 440 kN。經(jīng)試驗(yàn)單位現(xiàn)場觀測，樁基垂直度差異是引起T2樁上拔荷載較大的原因。

根據(jù)以上分析，導(dǎo)致T2樁上拔承載力稍大的因素主要為樁垂直度有偏差，其次是T2樁有效樁徑稍大。

5 施工工藝建議

成孔過程中應(yīng)做到泥漿全過程循環(huán)，保證泥漿流動(dòng)性，且勿出現(xiàn)泥漿靜置現(xiàn)象。

施工過程中更加重視清孔，進(jìn)一步加強(qiáng)對泥漿比重的檢測，增加檢測次數(shù)，在混凝土首罐澆筑前再次進(jìn)行檢測，避免由于時(shí)間間隔較長造成孔底沉渣及泥漿比重等數(shù)據(jù)的變化。

盡量控制樁基垂直度，防止豎向出現(xiàn)較大偏差。

盡量減小由于罐車澆筑混凝土引起坑壁土掉落。

加強(qiáng)對混凝土供應(yīng)的協(xié)調(diào)與控制，盡可能排除影響施工連續(xù)性因素，努力縮短灌注樁成孔至澆筑的時(shí)間。

施工單位應(yīng)仔細(xì)總結(jié)本次試樁施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，形成詳細(xì)施工組織大綱，為后續(xù)工程樁施工積累經(jīng)驗(yàn)。

6 結(jié)語

對黃河大跨越試樁方案、結(jié)果做了介紹，分析了試樁結(jié)果離散性產(chǎn)生的原因，分析結(jié)果表明樁的垂直度和有效樁徑的不一致是產(chǎn)生離散性的根本原因。結(jié)合試樁結(jié)果，對在黃河灘地中進(jìn)行灌注樁基礎(chǔ)施工工藝提出了建議，為下一步黃河大跨越基礎(chǔ)施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

［1］山東電力工程咨詢院有限公司.黃河大跨工程越試樁方案［R］. 2015.

［2］中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司.黃河大跨越工程試驗(yàn)基礎(chǔ)測試報(bào)告［R］.2015.

［3］JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］JGJ 106—2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］.

Discrete Analysis of Test Piles for the UHV DC Transmission Line Crossing the Yellow River

LEI Qiang1，ZHANG Weidong2，GAO Haibo3，SUN Zongde1，CAO Danjing1
（1.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.，Ltd.，Jinan 250001，China；2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；3.State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

Synthetic test piles for±800kV Jinbei-Nanjing HV DC transmission line project have been implemented in the south bank of the Yellow River.The scheme，details and results of the test pile are described.Results indicate compressive tests of three piles are in good condition，while the discreteness of uplift tests is a bit large，but it also meets the requirement of the acceptance specification.Through analyzing，it is sure that construction is the major reason of discreteness，and the inconsistency of verticality and effective diameter of pile is the root cause of the difference.According to the analysis，the method of the follow-up construction for foundation is suggested.

DC transmission line；test piles；discreteness；verticality；effective pile diameter

TM723

B

1007－9904（2016）10－0045－03

2016-04-07

雷強(qiáng)（1981），男，工程師，從事線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。