輸電線路軟土塔基處理實(shí)錄

嚴(yán)華剛

(廣西安科巖土工程有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530023)

1 概述

高壓輸電線路塔基定位經(jīng)常遇到湖積、沖洪積形成的淤泥、淤泥質(zhì)土、流砂等不良軟弱地基土，塔基常規(guī)采用樁基礎(chǔ)，但往往受地下水影響，施工難度大，工期長，造價高。根據(jù)塔基處工程地質(zhì)條件、鐵塔荷載特點(diǎn)，若采用拋石擠淤等換填墊層以及結(jié)合聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)，往往事半功倍。換填墊層是一種經(jīng)濟(jì)、高效、快捷的軟土地基處理方法，墊層材料可采用碎石、塊石等，可就地取材。本文將三個輸電線路工程地基處理案例呈現(xiàn)給讀者，共同探討。

2 換填墊層法原理

換填墊層法通過清除或部分清除軟弱土層、改良軟弱地基土，提高地基土強(qiáng)度和承載力，有利于地基應(yīng)力擴(kuò)散，擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，降低基底附加應(yīng)力；同時還可以作為過渡層，避免施工與降水對原狀地基土的擾動，保護(hù)結(jié)構(gòu)敏感的地基土強(qiáng)度。

3 應(yīng)用案例

3.1 拋石擠淤換填

拋石擠淤換填是處理軟弱土層的常用方法之一，可以提高軟弱地基土的強(qiáng)度和地基承載力，是針對淤泥質(zhì)土的特殊換填墊層處理法。當(dāng)淤泥質(zhì)土等軟弱土層范圍分布于基礎(chǔ)局部，或深度小于5 m，可直接采用拋石擠淤法加強(qiáng)地基土。毛石作為淤泥質(zhì)土的骨架，增加排水滲透通道，加速軟弱土層排水固結(jié)；淤泥質(zhì)土可膠結(jié)塊石、碎石，提高地基土強(qiáng)度和承載力，經(jīng)碾壓后優(yōu)于松散狀碎石土；墊層表層再經(jīng)灌漿處理，等效擴(kuò)大基礎(chǔ)底板面積，使基底附加應(yīng)力大幅降低。

案例一：廣西賀州電網(wǎng)順景變π接萬秀～信都220 kV線路工程7#直線塔基礎(chǔ)開挖，C腿基坑一半為軟塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度約5 m，5 m以下為可塑狀黏土，地下水位接近地表?，F(xiàn)場開挖坑壁坍塌。

現(xiàn)場處理方法如下：

(1) 打木樁至淤泥層底，進(jìn)行基坑支護(hù)。

(2) 基坑挖到設(shè)計底標(biāo)高下30 cm，用塊徑大于30 cm毛石擠入淤泥底，鋪滿整個基坑。用機(jī)械碾壓，到毛石不再下沉。

(3) 給表層毛石灌漿處理，灌漿處理至臺階基礎(chǔ)底面高程，確保毛石墊層灌漿厚度大于20 cm。插入4根50 cm φ14的鋼筋，錨固墊層與臺階基礎(chǔ)。

該基坑軟弱地基土經(jīng)拋石擠淤大幅提高了地基土強(qiáng)度，狀態(tài)優(yōu)于松散狀碎石土，地基承載力可達(dá)到170 kPa。后經(jīng)毛石墊層灌漿成底板，等效擴(kuò)大了基底面積1倍，基底附加應(yīng)力大大減小。

2015年7月經(jīng)基礎(chǔ)驗收、組塔放線竣工驗收，基礎(chǔ)頂面高差5 mm，滿足設(shè)計要求，該輸電線路目前已投產(chǎn)。

3.2 拋石擠淤結(jié)合聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)

當(dāng)塔基基底以下軟弱土層深度大于5 m，分布范圍大于基礎(chǔ)跟開范圍時，對于一些重要塔基如轉(zhuǎn)角塔，可先采用拋石擠淤法換填加固地基土，再采用聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)。。

聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)具有較大的基礎(chǔ)面積，筏板把上部桿塔結(jié)構(gòu)聯(lián)合成整體，可以充分利用桿塔的剛度，調(diào)整基底應(yīng)力分布，減小不均勻沉降，對于地基內(nèi)有局部軟弱土層的基礎(chǔ)，筏基有良好的跨越作用，可避免發(fā)生局部破壞而對桿塔整體結(jié)構(gòu)造成危害。實(shí)踐證明，聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)還具有良好的抗震效果。另外，聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)具有施工簡便，但缺點(diǎn)是基礎(chǔ)開挖土方量偏大，鋼材及混凝土耗量較多，費(fèi)用也相對較高。

案例二：順景(信都二)π接匯豐～信都Ⅰ、Ⅱ回220 kV線路轉(zhuǎn)角塔JA5塔基，地貌為寬緩溝谷，塔基地段常年積水。塔基開挖揭露有軟土層，面積超過塔基跟開范圍，開挖施工困難。

塔基工程地質(zhì)條件如下：0～5.5 m為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，黑褐色，深灰色，褐黃色，濕，軟塑狀；5.5～6.5 m為混圓礫粉質(zhì)粘土，褐黃色、褐紅色，稍濕，可塑狀，粘性一般。

現(xiàn)場地基處理方法如下：

(1) 采用大開挖基礎(chǔ)，開挖到塔基底部標(biāo)高下30 cm，采用毛石擠淤到淤泥質(zhì)軟土層底，并鋪滿基坑。

(2) 碾壓毛石墊層，墊層表層灌漿20 cm，與設(shè)計底板標(biāo)高平齊，然后再做聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)。

2015年7月該基礎(chǔ)經(jīng)驗收合格，現(xiàn)已組塔放線，無異常，即將投產(chǎn)運(yùn)行。

2006年筆者曾在云南省通海縣杞麓湖進(jìn)行輸電線路勘察，當(dāng)?shù)睾e淤泥質(zhì)黏土為流塑～軟塑狀，厚度約10 m，大型樁基施工設(shè)備無法進(jìn)場施工，塔基基礎(chǔ)也是采用拋石擠淤換填法結(jié)合聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)，處理效果非常理想。

3.3 換填墊層

換填墊層可防止施工與降水對流砂坑原狀砂土地基的擾動破壞。

案例三：斯登沃代水電站送出輸變電工程歐?！兴_230 kV雙回線路工程位于柬埔寨中部菩薩省境內(nèi)，基礎(chǔ)開挖出現(xiàn)了大量流砂坑。流砂基坑表層砂層降水?dāng)_動后，坑底地層地基承載力急劇降低，僅為20～30 kPa。流砂坑鐵塔為直線塔，臺階式基礎(chǔ)。

3.3.1 塔基處地層條件

(1) 沖洪積層(Qal+pl)

松散狀粗砂①：灰白色、灰黃色，濕，松散。輕型動力觸探試驗30 cm 實(shí)測擊數(shù)5擊～27擊，擊數(shù)平均值9.8擊。層厚0.70～3.60 m，平均厚度1.61 m。地層分布特點(diǎn)是水位附近砂層最松散，常年穩(wěn)定水位以下地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

稍密狀粗砂②：灰白色、灰黃色，濕，膠結(jié)緊密，稍密狀態(tài)。輕型動力觸探試驗30 cm實(shí)測擊數(shù)49擊～100擊，擊數(shù)平均值66.4擊。分布厚度約3.0～4.0 m。

砂質(zhì)粘土③：濕，硬塑，土質(zhì)不均勻，局部夾粉砂，該層整個場地均有分布，層厚約3.0 m，局部不出露。

(2)基巖

侏羅系中統(tǒng)至白堊系(J2－K)砂巖、泥巖④，全風(fēng)化，埋深在5.5 m以下，厚度大于4.5 m。各層巖土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 巖土主要物理力學(xué)指標(biāo)值

3.3.2 地基處理方法與施工概況

(1) 在原臺階基礎(chǔ)底部，用直徑不小于30 cm規(guī)格毛石鋪設(shè)墊層，擠入擾動砂土中。毛石之間縫隙鋪上石渣，灌注水泥漿。 墊層厚度30～50 cm。 墊層向臺階基礎(chǔ)外兩邊各擴(kuò)展50 cm。

(2) 基坑降水至墊層頂面附近，但不能過度降水，以免擾動墊層底部原狀土層。降水后進(jìn)行墊層水泥灌漿，再在墊層上澆筑臺階基礎(chǔ)，盡量讓混凝土砂漿與墊層膠結(jié)凝固。施工墊層經(jīng)驗收合格后，才能允許澆筑基礎(chǔ)。

毛石、石渣、粗砂與水泥砂漿混為一體，增加了整體性，形成人工地基，提高了地基的強(qiáng)度，墊層變形模量E(MPa)可達(dá)到8 MPa，且大于下部砂土地基，有利于基底壓力整體向粗砂層深部擴(kuò)散，大大減小了地基變形。毛石墊層為半柔性，灌漿后能與砂土地基組成褥墊層，增加了基礎(chǔ)底面積。毛石墊層邊長擴(kuò)展了1 m，原臺階基礎(chǔ)邊長約3 m，墊層面積比臺階基底面積增大1.7倍以上，大大降低了基底附加應(yīng)力。

經(jīng)現(xiàn)場觀察，基坑降水至基礎(chǔ)底部高程時，滲流擾動破壞基坑底部砂土，擾動影響厚度一般在30～50 cm。墊層毛石、碎石空隙大，有助于坑底地下水的排出，墊層的厚度30～50 cm，為人工降水可控擾動深度，墊層底部的原狀地基土可有效避免擾動。墊層多處于常年穩(wěn)定水位以下，雨季、旱季水位升降對地基土影響小，原狀稍密狀砂土地基承載力沒有明顯擾動破壞。經(jīng)計算沉降變形和地基承載力能滿足設(shè)計要求。

目前該線路竣工投產(chǎn)已4年，運(yùn)行狀況良好。

4 結(jié)語

輸電線路基坑軟土地基，采用聯(lián)合式筏板基礎(chǔ)，或結(jié)合拋石擠淤等換填墊層法處理，具有經(jīng)濟(jì)、快捷、高效的特點(diǎn)，具體應(yīng)用時，要根據(jù)實(shí)際條件具體分析；同時還應(yīng)根據(jù)鐵塔類型、場地工程地質(zhì)條件、施工條件以及換填材料的性質(zhì)和來源，針對軟弱地基土的特點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的綜合分析，選擇合理的地基處理方法和鐵塔基礎(chǔ)型式，并選擇恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ǎM(jìn)行地基處理和基礎(chǔ)方案設(shè)計。

[1]常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(第四版)[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007．

[2]JGJ 79－2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]．