淺談輸電線路巖石嵌固基礎(chǔ)選型及施工工藝

尹峰 國網(wǎng)江西省電力有限公司九江供電分公司

現(xiàn)階段，我國還并未明確巖石嵌固基礎(chǔ)選型和施工工藝，通過對(duì)大荷載條件下山區(qū)巖石嵌固基礎(chǔ)的研究，能夠?yàn)榻窈筇馗邏汗こ痰膶?shí)際應(yīng)用提供基本參考。

一、定義與類型

近些年來，特高壓工程建設(shè)數(shù)量越來越多，輸電線路所要承載的桿塔荷載也在相繼增大，在此情況下，如果繼續(xù)應(yīng)用既往方式，基于自身重量完成上部桿塔荷載的承載，不管是在施工材料選擇，還是在材料運(yùn)輸方面都具有一定不足之處，難以緊跟時(shí)代發(fā)展要求，更好地推動(dòng)工程建設(shè)。當(dāng)處于大荷載環(huán)境下，巖石基礎(chǔ)能夠借助本身的巖石結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步推進(jìn)巖土工程勘測，切實(shí)減少土石方開挖量。與傳統(tǒng)方式相比，無論是在經(jīng)濟(jì)性，還是在環(huán)保性方面都具有顯著優(yōu)勢。

巖土基礎(chǔ)本身主要包含兩個(gè)部分，第一種則為巖石錨桿基礎(chǔ)，第二種則為巖石嵌固基礎(chǔ)。如果是在特高壓工程中，當(dāng)施工作業(yè)人員檢測發(fā)現(xiàn)為微風(fēng)化軟巖，抑或強(qiáng)度高硬巖的情況下，則可以選擇應(yīng)用承臺(tái)嵌入式的巖石錨桿群錨基礎(chǔ)[1]。當(dāng)施工作業(yè)人員檢測發(fā)現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)化—中等風(fēng)化軟巖的情況，則可以選擇應(yīng)用巖石嵌固基礎(chǔ)，必要時(shí)還可以通過應(yīng)用旋挖鉆施工的方式，并能夠確保施工尺寸符合旋挖鉆機(jī)的基本應(yīng)用性能。

巖石嵌固基礎(chǔ)主要是按照機(jī)械作業(yè)的方式抑或采用人工作業(yè)的方式完成，施工作業(yè)人員能夠在巖石地基中直接進(jìn)行施工作業(yè)，從而采用機(jī)械設(shè)備鉆進(jìn)或者人工挖掘，形成基坑，從而直接進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)，在巖石基坑構(gòu)建形成巖石基礎(chǔ)。當(dāng)處于低電壓登記等級(jí)的情況下，通常而言，巖石嵌固基礎(chǔ)能夠廣泛應(yīng)用于強(qiáng)風(fēng)化巖石條件下，施工作業(yè)人員通過直接將地腳螺栓進(jìn)行澆筑作業(yè)，本身的埋深較淺、承載性能較弱，能夠廣泛應(yīng)用于電壓處于 220 kV以下的自立式桿塔基礎(chǔ)上[2]。當(dāng)處于特高壓工程施工過程中，大荷載的施工作業(yè)對(duì)于施工作業(yè)人員提出了更高的技術(shù)要求，施工作業(yè)人員需要將基礎(chǔ)上部進(jìn)行截面，并將其截面形成圓形，并于底部開始不斷擴(kuò)頭。

二、基礎(chǔ)選型原則

當(dāng)對(duì)輸電線路展開基礎(chǔ)選型時(shí)，則需要結(jié)合地質(zhì)環(huán)境，從平原軟土地區(qū)、丘陵山區(qū)兩個(gè)方面進(jìn)行研究。

一方面，對(duì)于平原軟土地區(qū)，當(dāng)荷載較小的情況下，可以選用板式直柱基礎(chǔ)；當(dāng)施工條件受到限制的情況下，可以選用臺(tái)階式基礎(chǔ)。在平原軟土地屈，如果樁基選型受到泥漿池排污受限等影響，則可以選用臺(tái)階式基礎(chǔ)完成施工，在施工作業(yè)時(shí)，通過臺(tái)階式基礎(chǔ)本身的重力作用，能夠切實(shí)維護(hù)桿塔的穩(wěn)定性和可靠性。另一方面，對(duì)于丘陵地區(qū)，當(dāng)施工場地土體覆蓋層較厚的情況，可以選用掏挖基礎(chǔ)。而對(duì)于巖性較好的情況，則可以選擇應(yīng)用巖石錨桿基礎(chǔ)，在具體施工作業(yè)時(shí)，需要結(jié)合施工場地條件，合理選擇施工團(tuán)隊(duì)和施工設(shè)備，從而完成空壓機(jī)等機(jī)械設(shè)備的搬運(yùn)工作，整個(gè)施工作業(yè)需要保證應(yīng)用的連續(xù)性。通常而言，巖石嵌固基礎(chǔ)較為廣泛地應(yīng)用于強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖、風(fēng)化軟巖層中。

三、經(jīng)濟(jì)性研究

本文則以某工程實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處于強(qiáng)風(fēng)化—中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖地質(zhì)條件時(shí)，對(duì)于埋深相同的情況，采用壇子型基礎(chǔ)和掏挖型基礎(chǔ)，二者無論是在上部直徑，還是在下部直徑方面都保持相同狀態(tài)。通過對(duì)混凝土承載性能和混凝土承載力的分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于埋深較淺的情況，無論是采用壇子型基礎(chǔ)，還是直柱型基礎(chǔ)，二者在單位混凝土自身的承載能力方面始終保持基本相同的情況，只是壇子型基礎(chǔ)本身能夠承載能力略微高壓直柱型基礎(chǔ)。并能夠透過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處于相同埋深的壇子型基礎(chǔ)、掏挖型巖石嵌固基礎(chǔ)，二者本身的承載性能基本處于相同狀態(tài)，只有掏挖型巖石嵌固基礎(chǔ)與壇子型基礎(chǔ)相比，本體混凝土量相對(duì)較少，在此情況下，單位體積混凝土承載性能更好一些，隨著基礎(chǔ)深度的不斷增加，承載性能也就越發(fā)提高。

四、施工工藝分析

（一）基坑開挖方式

一般來講，輸電線路巖石嵌固基礎(chǔ)可以直接采用就地開挖的方式，施工作業(yè)人員通過運(yùn)用鐵塔長短腿，并能夠靈活調(diào)節(jié)主柱高度，從而促使塔腳平面能夠始終處于穩(wěn)定和平衡狀態(tài)。采用此方法，與一般的應(yīng)用方法相比，能夠切實(shí)減少開挖量，本身的棄渣量也會(huì)有效減少。當(dāng)施工作業(yè)人員展開混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，并不需要應(yīng)模板和二次回填的方式，就能夠完成直接進(jìn)行坑壁和混凝土的結(jié)合應(yīng)用，切實(shí)帶動(dòng)巖體本身粘合力的提升。因此，通過應(yīng)用巖石嵌固基礎(chǔ)無論是在施工工藝上，還是在技術(shù)應(yīng)用成本上，都具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保的效用，是一種應(yīng)用較為簡單廣泛、施工成本較低的基礎(chǔ)型式。

基坑開挖方式主要有兩種，第一種則為人工開鑿的方式，第二種則為應(yīng)用機(jī)械設(shè)備完成開挖的方式，需要注意的是，在基坑開挖時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能避免使用炸藥。當(dāng)施工作業(yè)人員采用人工開鑿的方式時(shí)，將會(huì)應(yīng)用到多種工具，其中主要包括鐵鍬、鋼釬、十字鎬等，在實(shí)際操作時(shí)，施工作業(yè)人員需要進(jìn)行反復(fù)清理，確保施工作業(yè)環(huán)境規(guī)范且安全。采用人工開鑿的方式，施工操作速度較慢、對(duì)于施工作業(yè)人員的技術(shù)要求較高，需要施工作業(yè)人員嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行，整個(gè)開鑿過程也需要相對(duì)較高的成本支出。例如，在某次輸電線路工程施工中，當(dāng)施工作業(yè)人員采用人工開鑿的方式進(jìn)行巖石嵌固試驗(yàn)基礎(chǔ)開挖時(shí)，對(duì)于基坑埋深處于3米且混凝土體積處于3.5立方米，則可以應(yīng)用人工開鑿的方式完成，整個(gè)巖石嵌固基礎(chǔ)開挖時(shí)長為 15 d，施工效率較低。

采用風(fēng)鎬掏挖也是一種較為常見的施工方式，施工作業(yè)人員借助空壓機(jī)的力量，能夠?qū)⒄麄€(gè)風(fēng)鎬帶動(dòng)起來，并能夠通過應(yīng)用尖狀鉆頭完成打擊效用，一旦出現(xiàn)很難進(jìn)行挖動(dòng)的巖石條件，則可以采用調(diào)高空壓機(jī)功率的方式，促使風(fēng)鎬掏挖的適用性相對(duì)提高。原則上應(yīng)當(dāng)盡可能避免運(yùn)用炸藥完成爆破作用，但是在必要條件下，也可以應(yīng)用少量炸藥完成松動(dòng)爆破的效果，采用此方法能夠起到打悶炮的效用，進(jìn)而能夠靈活調(diào)動(dòng)底部巖石，促使基礎(chǔ)巖石處于松動(dòng)狀態(tài)，之后安排相應(yīng)的施工作業(yè)人員完成清潔作業(yè)。采用此方法相比于人工開鑿的方式具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，爆破速度較快、施工成本較少，但是整個(gè)施工作業(yè)很容易滋生各種安全隱患，甚至造成人員傷亡。而且炸藥采買非常困難，如果施工作業(yè)人員操作不當(dāng)，很容易造成坑壁松動(dòng)的情況。

需要注意的是，整個(gè)施工作業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)安全管控，盡可能提高施工安全。對(duì)于已經(jīng)風(fēng)化嚴(yán)重的巖石基礎(chǔ)，則需要安排施工作業(yè)人員設(shè)置好護(hù)壁裝置，從而提高巖石基礎(chǔ)穩(wěn)定性。

人工開鑿本身的施工效率較低，為了有效帶動(dòng)施工效率低提高，各個(gè)部門也開始逐漸加大研究力度，并研發(fā)出旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)，從而進(jìn)一步提高巖石基坑開挖效率，切實(shí)減少人工開鑿的安全隱患，保證整個(gè)施工作業(yè)的安全性和規(guī)范性。如果是在掏挖型巖石嵌固基礎(chǔ)進(jìn)行工程施工，可以優(yōu)先選擇應(yīng)用履帶式旋挖鉆機(jī)機(jī)械，從而完成基坑開挖作業(yè)，切實(shí)保證開挖效果和開挖效率。

（二）施工質(zhì)量要求

輸電線路巖石嵌固基礎(chǔ)施工的質(zhì)量要求較高，需要施工作業(yè)人員能夠加強(qiáng)施工技術(shù)研究，從而切實(shí)保障施工基礎(chǔ)上拔的穩(wěn)定效果。尤其是當(dāng)施工作業(yè)人員展開基坑掏挖成孔時(shí)，需要確保整個(gè)施工作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性，避免由于掏挖對(duì)輸電線路巖體結(jié)構(gòu)造成破壞，從而確保整個(gè)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，從而確保巖體性能穩(wěn)定。

需要明確的是，無論采用哪種基坑開挖方式，都需要對(duì)坑壁進(jìn)行保護(hù)，避免任意開挖造成坑壁破壞。當(dāng)施工作業(yè)人員對(duì)整個(gè)巖石嵌固基礎(chǔ)開挖到底部時(shí)，需要嚴(yán)格遵循施工規(guī)范完成開挖，確保擴(kuò)頭本身抗沖切強(qiáng)度性能強(qiáng)，避免出現(xiàn)超挖的情況。而混凝土澆筑需要保證澆筑成型，而對(duì)于塔基位置，則需要相應(yīng)做好散水坡、排水溝，避免在雨水作用下，對(duì)基坑施工場地環(huán)境造成破壞。

在輸電線路中，巖石嵌固基礎(chǔ)主要應(yīng)用于兩種巖層結(jié)構(gòu)，第一種則為全風(fēng)化硬巖，第二種則為強(qiáng)風(fēng)化—中等風(fēng)化軟巖，基于開挖形狀和成本因素進(jìn)行考量，對(duì)于埋深處于2米以下的情況，則可以運(yùn)用壇子型巖石嵌固基礎(chǔ)，對(duì)于埋深處于2到5米范圍內(nèi)的情況，則可以運(yùn)用掏挖型巖石嵌固基礎(chǔ)，對(duì)于埋深超過5米的情況，則可以運(yùn)用掏挖型巖石基礎(chǔ)[3]。

五、結(jié)論

綜上所述，對(duì)輸電線路巖石嵌固基礎(chǔ)選型及施工工藝展開分析具有十分重要的意義。對(duì)于巖石嵌固基礎(chǔ)，基坑開挖應(yīng)當(dāng)采用人工開鑿、風(fēng)鎬掏挖相結(jié)合的方式，盡可能避免應(yīng)用炸藥完成松動(dòng)爆破。并能夠?qū)夹g(shù)、成本等因素進(jìn)行充分考量，從而進(jìn)一步明確輸電線路基礎(chǔ)選型和施工工藝。