雅中—江西直流特高壓輸電線路工程錨桿基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

楊建東

(山東誠(chéng)信工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

1 概 述

錨桿基礎(chǔ)是一種可用于直接建造在基巖上的柱基以及承受拉力或水平力較大的建筑物基礎(chǔ)，通過(guò)水泥砂漿或細(xì)石混凝土在巖孔內(nèi)的膠結(jié)，使錨筋與巖體結(jié)成整體[1]。與傳統(tǒng)的開(kāi)挖基礎(chǔ)相比，巖石錨桿基礎(chǔ)充分利用原狀巖體的高強(qiáng)度、低變形力學(xué)性能，具有良好的抗拔力；巖石錨桿基礎(chǔ)土石方開(kāi)挖量和混凝土用量小，可減少水泥、砂石、鋼筋及棄土的運(yùn)輸量，機(jī)械化施工程度高，可降低人工開(kāi)挖或者爆破施工對(duì)基礎(chǔ)巖石基面、林木等植被的破壞，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低基礎(chǔ)材料消耗，節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期，環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著[2-7]。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，巖石錨桿基礎(chǔ)應(yīng)用于中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化的基巖分布地區(qū)，滿足輸電線路上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求[8]?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，巖石錨桿基礎(chǔ)普遍應(yīng)用于輸電線路工程。本文介紹雅中直流特高壓輸電線路某巖石錨桿基礎(chǔ)施工技術(shù)，為以后施工提供經(jīng)驗(yàn)。

2 錨桿基礎(chǔ)簡(jiǎn)介

雅中直流特高壓輸電線路工程位于山區(qū)，根據(jù)實(shí)際情況部分基礎(chǔ)采用巖石錨桿基礎(chǔ)。其中巖石錨桿基礎(chǔ)分上、下兩部分，上部為承臺(tái)及立柱，下部為錨桿。其中，承臺(tái)及立柱采用C30混凝土，承臺(tái)斷面尺寸為2600mm×2600mm×4200mm，主要起承壓和抗水平力作用，立柱斷面為1200mm×1200mm×3000mm；錨桿采用C30細(xì)石混凝土，在16φ120×6100mm深錨孔內(nèi)放置錨筋，起抗拔作用。主錨筋及錨固鋼筋規(guī)格φ40、立柱主筋規(guī)格φ28、承臺(tái)底板主筋及腰筋規(guī)格φ25、箍筋及架立筋規(guī)格φ8。

3 技術(shù)難點(diǎn)分析

3.1 錨孔垂直度及錨筋固定

錨孔施工采用鉆機(jī)鉆孔，若鉆機(jī)鉆桿垂直度控制出現(xiàn)偏差，將導(dǎo)致錨孔垂直度超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，進(jìn)而影響錨筋的垂直度，甚至導(dǎo)致鉆桿斷裂產(chǎn)生安全事故；由于錨孔直徑較小，錨孔深度較深，錨固鋼筋在孔中心的位置及固定困難，在細(xì)石混凝土灌入錨孔及振搗時(shí)容易導(dǎo)致錨筋移動(dòng)。

3.2 大體積混凝土施工

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，本工程巖石錨桿基礎(chǔ)上部承臺(tái)及立柱屬于大體積混凝土[9]。大體積混凝土由于單體結(jié)構(gòu)體量大，在混凝土硬化過(guò)程中產(chǎn)生大量的水化熱，形成內(nèi)外溫差，在內(nèi)外約束條件造成的溫度收縮應(yīng)力和混凝土收縮等因素的共同作用下，容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，在凍雨等嚴(yán)寒氣象條件下將導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全和正常使用[10-13]，為線路投運(yùn)后穩(wěn)定運(yùn)行埋下安全隱患。

4 施工方法

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→分坑放樣→樁基就位→鉆孔→錨筋埋設(shè)→錨樁澆制→錨桿拉力試驗(yàn)→承臺(tái)開(kāi)挖→承臺(tái)及立柱鋼筋綁扎→承臺(tái)及立柱支?！信_(tái)及立柱澆制→養(yǎng)護(hù)→拆模。

4.2 施工準(zhǔn)備

檢查經(jīng)緯儀、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺等測(cè)量計(jì)量器具，保證完好，且在檢測(cè)有效期內(nèi)。各種測(cè)量器具精度要求符合相關(guān)現(xiàn)行規(guī)范[13]的規(guī)定。熟悉圖紙、方案編制、技術(shù)交底、復(fù)核塔基，準(zhǔn)備分坑用樁及相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙。

特種作業(yè)人員、測(cè)量人員經(jīng)培訓(xùn)合格后持證上崗。對(duì)施工基面進(jìn)行清理，確保施工操作安全。施工前對(duì)基礎(chǔ)表層土層覆蓋厚度進(jìn)行檢查，確保樁號(hào)及地質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 分坑放樣

錨桿基礎(chǔ)分坑放樣方法如下：分坑時(shí)復(fù)核該塔相鄰前后檔距及角度，校核中心樁到方向樁的距離并記錄。在順線路方向及橫線路方向合適位置設(shè)置必要輔助樁，并用水泥砂漿將輔助樁進(jìn)行保護(hù)，以便于施工和質(zhì)量檢查。

將經(jīng)緯儀支于鐵塔基礎(chǔ)中心樁，對(duì)中、整平。根據(jù)中心樁與方向樁連線分坑定出各腿中心，以腿中心為圓心、設(shè)計(jì)給定數(shù)值為半徑畫圓，精確定出各錨孔孔中心(見(jiàn)圖1)。

圖1 錨孔分坑定位示意圖

4.4 鉆機(jī)就位

為防止鉆機(jī)在錨孔鉆孔過(guò)程中跳動(dòng)移位，需對(duì)鉆機(jī)底盤進(jìn)行錨固。在鉆桿的正面及側(cè)面各設(shè)置一臺(tái)經(jīng)檢驗(yàn)合格且在有效期的經(jīng)緯儀，用于測(cè)量鉆桿的垂直度。本工程鉆機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 鉆 機(jī) 規(guī) 格

4.5 鉆孔

根據(jù)已定孔位進(jìn)行錨桿鉆孔。鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆孔進(jìn)持速度，每鉆進(jìn)200mm左右提鉆，用高壓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)清孔1次。鉆進(jìn)過(guò)程中，地質(zhì)若出現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符時(shí)及時(shí)匯報(bào)。

錨孔鉆成后必須清除孔內(nèi)的石粉、浮土或石渣等，并用清水清洗干凈，將水吸干，上方用密封塞將錨孔封好。鉆孔過(guò)程中用兩臺(tái)J2經(jīng)緯在互相垂直的方向上觀測(cè)鉆桿的垂直度。

控制錨桿孔徑尺寸偏差：孔徑控制在+10mm、孔深+50mm、傾斜度0.8%偏差范圍內(nèi)。

4.6 清孔

基礎(chǔ)腿錨孔鉆至設(shè)計(jì)深度后，將錨孔用橡膠塞封閉，橡膠塞上面覆蓋鋼制蓋板，蓋板直徑大于錨孔直徑，以防掉落雜物。將鉆機(jī)直接移至另一個(gè)錨桿孔位上，重復(fù)以上工序，直至整基基礎(chǔ)的錨孔施工完畢。鉆孔施工完成后，移開(kāi)鉆孔設(shè)備，清理基面雜物，錨孔清洗前檢查其他錨孔封堵是否完好，防止雜物流入或掉入孔內(nèi)。

按反復(fù)循環(huán)掏水法，對(duì)錨孔逐個(gè)清洗。即用清水沿孔壁四周緩慢倒人，沖洗孔壁四周附著的泥沙、沉渣，再用掏水設(shè)備或工具掏干錨孔內(nèi)的泥沙、沉渣，反復(fù)數(shù)次，直至排出與進(jìn)人的水顏色基本一致，無(wú)砂?；蚝苌偕傲?，用手觸摸孔內(nèi)壁無(wú)泥沙為止。清洗后用泡沫將孔底積水吸干，用橡膠塞將錨孔覆蓋，并覆蓋鋼制蓋板。

4.7 錨筋埋設(shè)、固定、找正

鉆孔完成后，將錨筋置于錨孔內(nèi)居中，錨筋與孔壁距離應(yīng)均勻，錨桿底部采用定位環(huán)固定。細(xì)石混凝土澆筑前將露出地面錨筋用槽鋼固定。錨桿上端在孔中固定采用特制的定位管套夾具(見(jiàn)圖2)固定，使錨桿垂直于孔中心。

圖2 錨桿固定夾具俯視圖

錨桿找正：錨桿底端利用定位爪找正，為確保錨桿孔內(nèi)鋼筋保護(hù)層滿足設(shè)計(jì)要求，在錨桿中間部位增焊定位爪；錨桿的上端利用拉棒進(jìn)行找正，按設(shè)計(jì)要求找出錨桿中心位置，并利用拉棒對(duì)錨桿進(jìn)行預(yù)固定，利用經(jīng)緯儀找正錨桿位置，校核錨樁間的距離，校核錨桿垂直度，確認(rèn)符合設(shè)計(jì)要求后，利用拉棒將錨桿可靠固定，完成錨桿上端找正作業(yè)。

4.8 原材料及配合比

4.8.1 水泥

水泥規(guī)格P·O42.5，考慮到承臺(tái)及立柱屬于大體積混凝土，除按常規(guī)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)外，還對(duì)水泥水化熱進(jìn)行檢測(cè)，水泥3天水化熱小于250kJ/kg、7天水化熱小于280kJ/kg。

4.8.2 砂

本工程經(jīng)過(guò)的地區(qū)無(wú)河砂，僅有人工砂，考慮到人工砂的特點(diǎn)，對(duì)河砂除檢測(cè)常規(guī)項(xiàng)目外，還檢測(cè)含水率、亞甲藍(lán)等。砂細(xì)度模數(shù)2.7、泥塊含量0.3%、石粉含量(MB<1.4)5.6%、亞甲藍(lán)合格、含水率2.2%、堿活性0.04%、氯離子0.008%。

4.8.3 石子

石子分兩種規(guī)格，細(xì)石混凝土為5～8mm、承臺(tái)及立柱碎石為5～31.5mm。

4.8.4 外加劑

為補(bǔ)償錨桿細(xì)石混凝土的收縮，細(xì)石混凝土中摻膨脹劑(I型)，膨脹劑14天限制膨脹率大于0.02%，設(shè)計(jì)推薦摻量為水泥用量的6%～8%。

4.8.5 水

水為山地流水，雖然可以引用，但考慮到特高壓工程的重要性，同樣取樣送檢。

4.8.6 鋼筋

主錨筋及錨固鋼筋規(guī)格φ40、立柱主筋規(guī)格φ28、承臺(tái)底板主筋及腰筋規(guī)格φ25、箍筋及架立筋規(guī)格φ8。鋼筋進(jìn)場(chǎng)后按要求送試驗(yàn)檢測(cè)單位進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。

4.8.7 配合比

考慮混凝土的混凝土流動(dòng)性、黏度、強(qiáng)度等因素，經(jīng)過(guò)多次試配，最終確定施工配合比。配合比2種，分別為C30細(xì)石混凝土配合比，坍落度160～180mm；C30承臺(tái)及立柱配合比，坍落度50～70mm(見(jiàn)表2、表3)。

表2 C30細(xì)石混凝土配合比 單位：kg/m3

表3 C30承臺(tái)混凝土配合比 單位：kg/m3

4.9 細(xì)石混凝土澆筑

細(xì)石混凝土灌入量進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)量，單根錨樁總灌入的混凝土不得小于設(shè)計(jì)理論量。

混凝土攪拌好后，用小鏟送入錨孔內(nèi)，沿孔周圍對(duì)稱填入，每填入100mm高時(shí)，用振動(dòng)鏟結(jié)合膠錘人工搗固錨桿，混凝土須搗固密實(shí)，使錨桿與孔壁及混凝土之間緊密結(jié)合。在澆筑細(xì)石混凝土的同時(shí)，多次檢查錨桿錨筋，防止在混凝土澆筑及振搗過(guò)程中其位置發(fā)生偏移。

施工結(jié)束后，在承臺(tái)鋼筋綁扎前，按要求對(duì)錨桿進(jìn)行抗拔承載力及錨固強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行承臺(tái)施工。

4.10 承臺(tái)及立柱鋼筋綁扎

鋼筋按設(shè)計(jì)圖紙要求布置，所有鋼筋交叉點(diǎn)均進(jìn)行綁扎，箍筋接頭處與主筋交叉綁扎，即箍筋接頭布置在立柱的四個(gè)角，并交叉布置。

4.11 模板工程[14]

經(jīng)對(duì)模板截面強(qiáng)度、模板剪應(yīng)力、模板撓度及荷載計(jì)算，采用20mm竹膠模板。模板表明光滑，無(wú)脫膠空鼓。模板的骨架、支撐架、上料操作平臺(tái)采用承插型鋼管支架搭設(shè)。

承臺(tái)及立柱模板外面橫向采用100mm×100mm方木加固，每隔200mm一道；豎向采用A48mm×3.5mm鋼管加固，間距300mm，鋼管上部高出模板100mm，鋼管支腿底部墊5mm厚鋼板，采用A12對(duì)拉螺栓進(jìn)一步將模板穩(wěn)固。模板與坑壁之間用方木支撐牢固，在混凝土施工時(shí)刻觀察支撐情況。

4.12 地腳螺栓固定

地腳螺栓的作用是將鐵塔塔腳板與基礎(chǔ)固定在一起，因此地腳螺栓的位置極其重要。若地腳螺栓產(chǎn)生移位，可能導(dǎo)致基礎(chǔ)立柱偏心，嚴(yán)重者給鐵塔組立施工帶來(lái)困難。為確保地腳螺栓各部分尺寸精度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，專門加工5mm厚地腳螺栓定位板對(duì)地腳螺栓進(jìn)行固定，定位板通過(guò)螺栓與厚5mm槽鋼連接，槽鋼固定在木板兩邊的鋼梁上。

4.13 承臺(tái)及立柱混凝土澆筑

由于本基礎(chǔ)在山上，大型設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)，因此采用4臺(tái)JZC350型滾筒攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。在混凝土入模前用溫度計(jì)測(cè)量混凝土的溫度，確保入模溫度控制在5℃左右。

混凝土采用分層澆筑，分層厚度400mm，從一邊向另一邊邊推進(jìn)，單層采用1∶1.5的坡度[15]，采用二次混凝土振搗技術(shù)，在混凝土初凝之前進(jìn)行，然后用抹子在振搗密實(shí)后的混凝土表面反復(fù)抹壓。振搗時(shí)布置4道振搗點(diǎn)，第1、2道在卸料點(diǎn)，另兩道布置在混凝土坡腳處。

在混凝土澆筑到立柱模板底部與承臺(tái)接觸處時(shí)，適當(dāng)增加砂的比例，在振搗立柱時(shí)安排專人對(duì)接觸處進(jìn)行觀察，確保接觸處不因漏漿而產(chǎn)生爛根現(xiàn)象。振搗時(shí)保證每個(gè)振點(diǎn)半徑互相銜接，振動(dòng)棒不得碰撞地腳螺栓、鋼筋，不宜緊靠模板振動(dòng)。

4.14 養(yǎng)護(hù)

由于本工程工期緊，質(zhì)量要求高，傳統(tǒng)的灑水、包塑料薄膜等方法無(wú)法滿足要求，因此，采用常規(guī)與混凝土養(yǎng)護(hù)膠帶相結(jié)合的方法。相關(guān)文獻(xiàn)[16]試驗(yàn)證明混凝土養(yǎng)護(hù)膠帶養(yǎng)護(hù)不但優(yōu)于已有養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)的效果，特別在提高混凝土表面密實(shí)度、改善外觀方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠減少混凝土表面受到的酸雨、二氧化碳侵蝕，減少表面裂痕和防止污損，相比傳統(tǒng)的濕麻布、塑料布包覆方法，更節(jié)水環(huán)保，省人工維護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)不少于14天。

4.15 溫度監(jiān)測(cè)

在承臺(tái)及立柱表層、中部、底層分別布置測(cè)溫器，測(cè)溫器間的距離為500mm。從混凝土澆筑后12h內(nèi)開(kāi)始測(cè)溫，前5天每2h測(cè)一次，第6天起每4h測(cè)一次，連續(xù)測(cè)30天。對(duì)測(cè)溫的所有數(shù)據(jù)做好記錄，以核對(duì)是否滿足拆模條件。

4.16 拆模

當(dāng)測(cè)量的混凝土表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時(shí)，方可進(jìn)行模板拆除作業(yè)。基礎(chǔ)拆模時(shí)，混凝土表面及棱角不得損壞，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。用膠錘沿模板四周輕輕敲擊，便于模板和混凝土面分離，拆模后保證混凝土面平滑。清理地腳螺栓上的混凝土殘?jiān)约艾F(xiàn)場(chǎng)遺留的砂石料，及時(shí)進(jìn)行成品保護(hù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本工程施工，能有效控制錨桿基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，避免大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，為工程投運(yùn)后安全穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好基礎(chǔ)。