特高壓輸電線路基礎(chǔ)裂縫問題的分析治理

劉正云

（國網(wǎng)湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430063）

0 引言

特高壓輸電線路目前已成為我國骨干網(wǎng)架的重要組成部分，其重要性不言而喻。在工程實(shí)踐中，特高壓輸電線路基礎(chǔ)施工建設(shè)工藝質(zhì)量要求高，運(yùn)行中承受很大的桿塔、導(dǎo)地線荷載，所處地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，時刻面臨外部環(huán)境的考驗(yàn)。近年來，特高壓輸電線路基礎(chǔ)裂縫偶有出現(xiàn)，裂縫成因主要有如下幾點(diǎn)：1）基礎(chǔ)施工質(zhì)量問題導(dǎo)致的缺陷；2）線路外部環(huán)境超設(shè)計(jì)條件；3）不可抗拒的自然災(zāi)害?；A(chǔ)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，將使基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、承載力和耐久性大幅下降。特高壓輸電線路運(yùn)行可靠性要求高，停電周期短，檢修難度大，裂縫檢測制約因素多，處理困難。有鑒于此，本文從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維過程和外部環(huán)境等方面可能存在的問題探討基礎(chǔ)裂縫的成因，介紹裂縫檢測、原因分析的一般方法，給出不同裂縫的分類治理措施，并結(jié)合工程實(shí)際案例進(jìn)行說明。

本文闡述的檢測分析和加固措施適用于特高壓輸電線路桿塔的樁基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)、臺階基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)等類型，超高壓、高壓輸電線路基礎(chǔ)也可參考。

1 基礎(chǔ)裂縫的分類

特高壓線路基礎(chǔ)作用力大，基礎(chǔ)施工工藝要求高，如果運(yùn)行過程中基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫，將嚴(yán)重影響基礎(chǔ)安全穩(wěn)定運(yùn)行。近年來，國網(wǎng)湖北送變電工程有限公司發(fā)現(xiàn)和處理過8 基特高壓基礎(chǔ)裂縫問題，占運(yùn)行總數(shù)的0.3%，由此可見特高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)的裂縫問題并不鮮見。

由于桿塔與基礎(chǔ)之間是靠預(yù)埋在混凝土里的地腳螺栓進(jìn)行力的傳遞，而地腳螺栓與混凝土的結(jié)合特點(diǎn)，使基礎(chǔ)立柱上部受到較大的力，因此基礎(chǔ)裂縫一般發(fā)生在基礎(chǔ)上部，尤其是立柱頂面至地腳螺栓底部的范圍［1］。裂縫的形態(tài)通常是在基礎(chǔ)頂面放射狀或環(huán)狀，或者二者兼而有之，有的放射狀裂縫延伸至立柱側(cè)面向下深縱發(fā)展。常見的基礎(chǔ)混凝土裂縫按深度的不同可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。表面裂縫是混凝土表層較為細(xì)小、淺層的裂縫，一般是由于混凝土澆筑后硬化期間水泥水化熱導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的溫度裂縫，如圖1 所示。表面裂縫通常深度不深，危害性較小，影響外觀質(zhì)量，但有可能會進(jìn)一步發(fā)展。深層裂縫可由表面裂縫發(fā)展形成，部分切斷了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)斷面，對耐久性產(chǎn)生一定的危害，如圖2所示。貫穿裂縫可經(jīng)由表面裂縫、深層裂縫發(fā)展而成，完全切斷基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)斷面，破壞了結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性，危害比較嚴(yán)重，如圖3所示。

圖1 表面裂縫Fig.1 Surface crack

圖2 深層裂縫Fig.2 Deep crack

圖3 貫穿裂縫Fig.3 Perforated crack

特高壓輸電線路基礎(chǔ)裂縫成因非常復(fù)雜，需要運(yùn)用現(xiàn)場勘察、檢測試驗(yàn)等手段，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析判斷，并根據(jù)分析結(jié)果采取相應(yīng)的處理措施。

2 基礎(chǔ)裂縫的原因

2.1 原材料問題

一般來說，特高壓工程建設(shè)采用嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系，鋼筋、商混采購、運(yùn)輸和使用較為規(guī)范，砂、石、水泥、水、外加劑等原材料出問題的較少。但早期工程及山區(qū)桿塔基礎(chǔ)多使用自拌混凝土，材料采購、運(yùn)輸、現(xiàn)場拌合等環(huán)節(jié)中，如果施工管理不嚴(yán)格，有可能出現(xiàn)混入不合格的骨料（例如堿骨料）的情況，甚至使用商混的也有不合格的個別情況。如果混凝土骨料中含有堿活性成分，該成分在長期運(yùn)行中發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，因體積膨脹而導(dǎo)致裂縫。原材料問題一般可以通過鉆芯法、化學(xué)分析法進(jìn)行判斷。

2.2 施工質(zhì)量問題

自拌混凝土配合比不合格，商混運(yùn)輸、施工時間過長，拆模過早、養(yǎng)護(hù)不及時等原因均可能是混凝土質(zhì)量發(fā)生問題的原因，導(dǎo)致裂縫形成。澆筑中夾渣，施工中下料、振搗不規(guī)范導(dǎo)致的骨料離析情況也是常見原因。特高壓輸電線路與較低電壓等級的輸電線路相比，桿塔基礎(chǔ)的體積明顯更大，其施工養(yǎng)護(hù)的工藝要求更高，控制不當(dāng)可能會造成因混凝土內(nèi)外溫差、表面與環(huán)境溫差過大導(dǎo)致的溫度裂縫，以及內(nèi)外干縮差異過大導(dǎo)致的干縮裂縫。對于較大體積混凝土的施工，混凝土配合比控制不嚴(yán)格，澆筑方法不當(dāng)，養(yǎng)護(hù)期間覆蓋保溫、澆水保濕措施不到位，拆模后未及時回填等，均可能產(chǎn)生裂縫［2-4］。

鋼筋籠制作安裝不符合設(shè)計(jì)圖紙，保護(hù)層過大也會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

澆筑和養(yǎng)護(hù)期間如果發(fā)生模板、支架、支撐變形，墊層、地基沉陷等情況，則會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性裂縫。模板過早拆除也會導(dǎo)致裂縫和破損。

基礎(chǔ)尺寸規(guī)格不符合設(shè)計(jì)圖紙，不滿足施工及驗(yàn)收規(guī)范［5-8］，導(dǎo)致基礎(chǔ)承載力不合格，產(chǎn)生裂縫。

施工質(zhì)量問題一般可通過外觀及尺寸檢查、混凝土強(qiáng)度檢測、鋼筋探測、低應(yīng)變檢測、鉆芯法等方法進(jìn)行綜合分析判斷［9-14］。

2.3 設(shè)計(jì)問題

特高壓工程均需遵照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過專家評審后實(shí)施，較超高壓輸電線路更為嚴(yán)格。雖然設(shè)計(jì)對于輸電線路桿塔基礎(chǔ)長期運(yùn)行的承載力、穩(wěn)定性和耐久性已有考慮［15-16］，但也可能對一些特殊情況的考慮未盡周全。例如，位于軟土地基的基礎(chǔ)，對較大尺寸的基礎(chǔ)樁帽不設(shè)計(jì)配筋，樁帽底部土層不堅(jiān)實(shí)，基礎(chǔ)樁帽有可能會因?yàn)樵陂L期運(yùn)行中承受桿塔傳遞的動態(tài)荷載，在輕微缺陷誘發(fā)、積累下產(chǎn)生裂縫。

2.4 外部環(huán)境影響

自然災(zāi)害、滑坡、沉陷或超設(shè)計(jì)負(fù)荷運(yùn)行等情況可能導(dǎo)致裂縫。該類問題可通過現(xiàn)場勘查，開展桿塔傾斜、基礎(chǔ)高差沉降測量，觀察周圍環(huán)境，調(diào)取巖土勘察記錄，并對照驗(yàn)收記錄、運(yùn)行記錄，進(jìn)行分析判斷。

部分寒冷、潮濕、晝夜溫差較大的高海拔地區(qū)，在基礎(chǔ)原有細(xì)小裂紋的誘發(fā)條件下，有可能會發(fā)生“滲水-凍脹-融化-再滲水-再凍脹”的循環(huán)凍融裂縫或脫皮現(xiàn)象。

對基礎(chǔ)裂縫具體原因的探究，應(yīng)結(jié)合檢測試驗(yàn)結(jié)果，綜合多方面因素進(jìn)行分析，并對多種可能性逐一進(jìn)行排除。

3 基礎(chǔ)裂縫的檢測

3.1 現(xiàn)場勘察

現(xiàn)場勘查應(yīng)觀察和記錄裂縫的形態(tài)、部位、寬度、數(shù)量、走向等，必要時開挖檢查裂縫的延伸情況，一般開挖深度不超過1 m，超深開挖應(yīng)先校核基礎(chǔ)穩(wěn)定性，不影響安全方可開挖，開挖后應(yīng)及時回填；觀察周邊地質(zhì)、地貌和環(huán)境，以及桿塔塔材有無變形，測量基礎(chǔ)高差沉降、桿塔傾斜等相關(guān)數(shù)據(jù)，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙、地勘資料、施工及驗(yàn)收記錄。現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)作為下一步分析的前置條件。

3.2 制定檢測方案

對于較為嚴(yán)重或不易判斷的裂縫，應(yīng)制定檢測方案，選定檢測方法和手段，作進(jìn)一步的檢測分析。檢測方案應(yīng)包括檢測依據(jù)、檢測設(shè)備、檢測方法、進(jìn)度計(jì)劃、配合措施等主要內(nèi)容，涉及到鉆芯等有損結(jié)構(gòu)的檢測方法，應(yīng)以不影響結(jié)構(gòu)安全為前提，取芯的部位、大小、長度、施工方式應(yīng)經(jīng)過論證，委托檢測單位、設(shè)計(jì)單位和相關(guān)專家共同確認(rèn)，依照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行。

3.3 現(xiàn)場檢測方法

基礎(chǔ)裂縫的檢測應(yīng)根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)臋z測方法，當(dāng)使用一種方法不能做出判斷時，應(yīng)采用多種檢測手段，對多個檢測結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以下是主要檢測方法。

3.3.1 外觀質(zhì)量檢查及裂縫測量

測量基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸、裂縫寬度，檢查混凝土外觀質(zhì)量情況。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，一般裂縫處于基礎(chǔ)樁頭或樁身上部，超過地腳螺栓深度的較少。開展完整的基礎(chǔ)檢測工作，應(yīng)盡量挖出完整長度的裂縫，進(jìn)行完整的檢測，以保證分析的準(zhǔn)確性和處理措施的有效性。對細(xì)小的裂縫可使用專門的裂縫測寬儀測量裂縫寬度，檢查和測量時應(yīng)對缺陷部位拍照并繪制裂縫分布圖，作為綜合分析的依據(jù)。

3.3.2 混凝土強(qiáng)度檢測

采用回彈儀檢測法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測，必要時可取樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，回彈檢測時應(yīng)同時進(jìn)行碳化深度檢測，修正回彈值［14］。

3.3.3 鋼筋探測

用鋼筋探測儀沿基礎(chǔ)頂面和側(cè)面進(jìn)行全面探測，并繪制鋼筋分布圖，對照原設(shè)計(jì)圖紙，分析鋼筋布置、保護(hù)層厚度是否合格。

3.3.4 樁身完整性及缺陷檢測

樁身完整性及缺陷檢測的主要方法有低應(yīng)變檢測法、聲波透射法、鉆芯法［10-11］。

低應(yīng)變檢測法可用于樁身完整性檢測，缺陷程度及位置的判別，該方法的原理如圖4 所示。采用低應(yīng)變檢測法時，對樁身截面多變且變化幅度較大的灌注樁，應(yīng)采用其他方法輔助驗(yàn)證低應(yīng)變法檢測的有效性［11］。

圖4 低應(yīng)變反射波法示意圖Fig.4 Schematic diagram of low strain reflected wave method

聲波透射法可用于灌注樁、掏挖基礎(chǔ)的樁身完整性檢測，對缺陷位置、范圍和程度進(jìn)行判別［11］，該方法的原理如圖5所示。聲波透射法檢測一般需要有預(yù)埋的聲測管，使用聲波檢測儀進(jìn)行檢測，也可借助鉆芯孔進(jìn)行檢測，但至少需要鉆2～3個孔才能進(jìn)行檢測，且由于受限于塔腳靴板影響，孔位的布置較難滿足規(guī)范的要求，鉆孔數(shù)量過多對于樁徑不大且已存在缺陷的基礎(chǔ)來說是否恰當(dāng)，需要慎重研判。

圖5 聲波透射法示意圖Fig.5 Schematic diagram of sonic wave transmission method

鉆芯法可用于判別樁身完整性、樁長、樁底沉渣厚度、混凝土強(qiáng)度和施工質(zhì)量。對于沿縱斷面發(fā)展的深層裂縫，為了觀察裂縫在混凝土內(nèi)部發(fā)展情況，施工質(zhì)量情況，以及進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、化學(xué)成分分析等，可進(jìn)行鉆芯取樣。鉆芯取樣的位置一般安排在裂縫較大部位，避開鋼筋、塔腳靴板，實(shí)際操作中對于中、大型鉆機(jī)還需避開塔腿斜材的干涉，因此需要精心選擇。鉆芯孔徑根據(jù)鉆頭、芯樣試驗(yàn)要求和粗骨料種類來選取，考慮到對基礎(chǔ)整體性的破壞越小越好，一般孔徑為70 mm～120 mm 為宜。對于較為嚴(yán)重的裂縫，為了對原材料、施工質(zhì)量等方面進(jìn)行綜合判斷，鉆芯的深度應(yīng)超過裂縫縱向深度；有橫向裂縫的，一般鉆心深度視具體情況應(yīng)超過樁身三分之一樁長（彎矩最大處）以上。懷疑有骨料離析、斷樁等問題的還應(yīng)加深，直至全樁長?？梢赃呫@芯邊觀察，根據(jù)芯樣實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。對于表面裂縫等淺表問題，也可取0.5 m～1 m的短芯作為觀察和分析使用。鉆芯結(jié)束后，如果質(zhì)量評價合格，后續(xù)不需使用該鉆芯孔，應(yīng)及時用水泥漿從底部向上封灌。如果評價不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)暫時封存鉆芯孔，留待后續(xù)加固處理，但時間不宜過長。

樁身完整性的評價分類如下［11］：

I類樁：樁身完整；

II類樁：樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮；

III 類樁：樁身有明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響，應(yīng)進(jìn)行承載力校核；

IV類樁：樁身存在嚴(yán)重缺陷，應(yīng)進(jìn)行工程處理。

3.3.5 裂縫深度檢測

可采用超聲法檢測裂縫深度，其原理是利用聲波繞過裂縫的傳輸距離來計(jì)算裂縫深。當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)只有一個檢測剖面，估計(jì)裂縫深度又不大于500 mm 時，可采用跨縫或不跨縫的單面平測法進(jìn)行檢測［11］。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行無損檢測裂縫深度，缺點(diǎn)是檢測精度受混凝土內(nèi)部缺陷、鋼筋、檢測面形狀（是否平面）等多種因素影響。平測時應(yīng)在裂縫的被測部位，以不同測距，按跨縫和不跨縫布置測點(diǎn)（布置測點(diǎn)時應(yīng)避開鋼筋影響）進(jìn)行檢測。

3.3.6 化學(xué)分析

結(jié)合基礎(chǔ)鉆芯進(jìn)行取樣送檢，主要目的是分析混凝土中使用的骨料、水泥是否合格，并開展堿活性分析，判斷有害成分是否超標(biāo)。

4 特高壓基礎(chǔ)裂縫的治理措施

4.1 常用的加固處理方法

4.1.1 表面封閉法

對于0.2 mm 以下細(xì)小的表面裂縫，經(jīng)過檢測、觀察如果裂縫不再發(fā)展，可采用低粘度的改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行填縫處理［17］。施工前應(yīng)清除表面松散物，在干燥條件下，用低黏度的環(huán)氧樹脂膠液材料均勻涂敷在裂縫中。

4.1.2 裂縫注漿法［18］

對于較深的裂縫，可采用注射法、壓力注漿法進(jìn)行處理，該方法還可以與其它加固措施組合運(yùn)用。注漿材料主要有改性環(huán)氧樹脂、超細(xì)無收縮水泥注漿料、改性聚合物水泥注漿料、不回縮微膨脹水泥等。有機(jī)類材料流動性和填縫效果較好，但耐久性不如無機(jī)材料；無機(jī)類的注漿材料耐久性較好，但流動性不如低粘度的有機(jī)材料，適用于1 mm以上的靜止裂縫。注漿方法如下：

1）沿基礎(chǔ)主柱裂縫刻“V”型槽，在裂縫處鉆注漿孔，孔徑一般比注漿管直徑大1 mm～2 mm，孔距不大于500 mm。鉆孔必須避開基礎(chǔ)鋼筋和地腳螺栓，必要時注漿孔可適當(dāng)傾斜?；A(chǔ)鋼筋和地腳螺栓位置可采用鋼筋探測儀確定，鋼筋探測儀無法定位時也可鑿開混凝土保護(hù)層定位；

2）用毛刷清理基礎(chǔ)主柱裂縫和注漿孔，并用高壓風(fēng)槍吹凈灰塵，插入注漿管，用環(huán)氧膠泥等封閉裂縫表面，形成密閉空腔，最上方的注漿孔可作為溢漿孔；

3）自下而上注入改性環(huán)氧樹脂，注漿壓力0.4 MPa～0.6 MPa，也可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)加大或減小壓力。當(dāng)漿液在10 min～15 min內(nèi)不再下沉?xí)r，則可停止注漿。

4.1.3 鉆芯孔灌漿填充法

本文的灌漿填充法主要指利用鉆芯孔作為壓漿通道進(jìn)行灌漿填充。鉆芯如果發(fā)現(xiàn)混凝土配合比不合格、骨料離析等質(zhì)量問題，可利用鉆芯孔進(jìn)行壓力灌漿，使水泥漿料滲透到離析的骨料縫隙中，提高樁身的完整性，部分恢復(fù)混凝土強(qiáng)度，可使用無收縮的早強(qiáng)水泥提高效果。

4.1.4 外包圍加固法

該方法適用于基礎(chǔ)有深層裂縫，承載力和耐久性下降，裂縫有可能進(jìn)一步發(fā)展，經(jīng)過評估校核可加固后使用的情況。基本思路為：在裂縫注漿的基礎(chǔ)上，對需要加固的范圍進(jìn)行表面處理；外加鋼筋混凝土進(jìn)行包覆施工，以阻止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。為了使新舊混凝土的結(jié)合良好，應(yīng)先進(jìn)行舊基礎(chǔ)的清表鑿毛，涂刷界面劑，再澆筑新混凝土。為了提高承載能力，還可以用外包型鋼加固法作為輔助，即在注漿包覆之前用型鋼或抱箍對基礎(chǔ)進(jìn)行外包加固處理。

4.1.5 增大截面加固法

增大截面加固法［18］適用于需要提高基礎(chǔ)承載力的情況，應(yīng)按受壓或受彎構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)，原基礎(chǔ)強(qiáng)度不得低于C13。特高壓基礎(chǔ)增大截面加固時，應(yīng)先進(jìn)行清表鑿毛，再采用植筋技術(shù)與原混凝土進(jìn)行結(jié)合。植筋時可在混凝土側(cè)面置入抗剪鋼筋，并與外包鋼筋網(wǎng)焊接。對于有承臺的基礎(chǔ)，為了提高抗拔力，可在承臺上植入縱向螺紋鋼作為補(bǔ)強(qiáng)的主筋，并與外包鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接，植筋完畢驗(yàn)收合格后，再進(jìn)行增大截面部分的鋼筋混凝土施工，增大部分的混凝土厚度不應(yīng)小于60 mm，為減少增加的厚度，可以用自密實(shí)混凝土或摻有細(xì)石的灌漿料，還可以同時摻入鋼纖維以進(jìn)一步增加強(qiáng)度，防止開裂。增大截面加固法還可以與其它方法組合運(yùn)用。

4.1.6 延緩堿骨料反應(yīng)措施

堿骨料反應(yīng)尚未造成破壞性裂縫和后果的，首先清除表面松散物質(zhì)，先進(jìn)行表面封閉或注漿封堵，然后在混凝土表面和內(nèi)部充分干燥的條件下，噴涂或涂刷憎水性材料進(jìn)行防護(hù)［19］。其原理是盡量減少基礎(chǔ)受周圍環(huán)境的影響，隔斷堿骨料反應(yīng)產(chǎn)生的條件。噴涂或涂刷憎水性材料時，應(yīng)達(dá)到一定的厚度，不得有漏涂。表面憎水性防護(hù)材料可使用滲透性防水劑，遇水后能化合結(jié)晶為穩(wěn)定的不透水結(jié)構(gòu)，防止混凝土滲水引起堿骨料化學(xué)反應(yīng)。

處理完畢后還需進(jìn)行長期監(jiān)測，觀察措施的有效性。

4.2 基礎(chǔ)裂縫處理的注意事項(xiàng)

嚴(yán)重裂縫的處理和復(fù)雜、危險性較大的加固施工，應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)加固設(shè)計(jì)，經(jīng)過專家組評審?fù)ㄟ^，制定加固施工方案，選擇有資質(zhì)的施工單位進(jìn)行施工，并加強(qiáng)過程管控。

對于施工可能造成基礎(chǔ)的擾動影響，例如，深層開挖等，應(yīng)進(jìn)行安全評估，加強(qiáng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算校核，采取必要的防控措施，防止施工中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和破壞。例如，在桿塔上打反向臨時拉線，對該基礎(chǔ)進(jìn)行卸載，再行加固施工。

施工應(yīng)選擇良好天氣時進(jìn)行，避免有風(fēng)、冰、舞動等外力影響時施工。為減少特高壓線路運(yùn)行風(fēng)險，優(yōu)化施工計(jì)劃，盡量減少基礎(chǔ)開挖加固完成之前的暴露時間，必要時采取措施卸除基礎(chǔ)受力后再施工。

加固施工應(yīng)按工程管理要求進(jìn)行，對原材料、施工質(zhì)量依據(jù)相關(guān)規(guī)程進(jìn)行嚴(yán)格的把控，開展相關(guān)的檢測試驗(yàn)。加固施工、養(yǎng)護(hù)完畢應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收，相關(guān)記錄資料歸檔管理。

后續(xù)運(yùn)行中應(yīng)進(jìn)行長期監(jiān)測，評估是否達(dá)到預(yù)期的加固效果。例如，可以采用北斗精確定位系統(tǒng)對桿塔基礎(chǔ)的位移情況進(jìn)行毫米級精度的全天候不間斷在線監(jiān)測［20］。

對于比較嚴(yán)重的貫穿裂縫、堿骨料反應(yīng)導(dǎo)致的破壞性裂縫，影響到結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)過監(jiān)測與評估不能繼續(xù)使用的，應(yīng)考慮更換基礎(chǔ)。一般運(yùn)行階段桿塔導(dǎo)線已架設(shè)其上，不便于拆除更換，可用技術(shù)改造手段在附近選址重建，更換前采取臨時加固或安全措施，并加強(qiáng)監(jiān)測。

5 基礎(chǔ)裂縫分析處理案例

下面以某特高壓直流輸電線路2810 號桿塔B 腿基礎(chǔ)裂縫問題為例說明分析處理的一般過程。

5.1 基礎(chǔ)裂縫原因檢測分析

5.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

該基礎(chǔ)型式為掏挖式基礎(chǔ)，對應(yīng)桿塔為直線塔，設(shè)計(jì)條件為覆冰厚度15 mm，風(fēng)速27 m/s；基礎(chǔ)主柱直徑1.2 m，樁長7.2 m，擴(kuò)底直徑3.1 m，設(shè)計(jì)露頭1.5 m，埋深5.7 m；混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25。

該桿塔位于山頂，地質(zhì)情況（由淺至深）：1層為約0.4 m 厚的粉質(zhì)粘土，上部含腐植質(zhì)；2 層為約4.0 m 厚的頁巖，強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具水平簿層狀頁理構(gòu)造，巖體破碎，呈碎片或碎塊狀；3 層為約10.6 m 厚的頁巖，中等風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具水平簿層狀頁理構(gòu)造，巖體較破碎。

5.1.2 現(xiàn)場勘查

樁身頂面共發(fā)現(xiàn)12條明顯裂縫，1條環(huán)向走向，其余均與環(huán)向裂縫相交并由支座中心向外發(fā)散，裂縫寬度在0.4 mm～4.0 mm 不等，如圖6 所示；側(cè)面共發(fā)現(xiàn)7條明顯裂縫，裂縫寬度在0.2 mm～2.0 mm之間。周圍地質(zhì)環(huán)境正常，無滑坡、沉降、邊坡垮塌、外力破壞等現(xiàn)象，測量基礎(chǔ)尺寸規(guī)格符合設(shè)計(jì)，四腿高差滿足規(guī)范要求，無桿塔傾斜、塔材變形等異常情況。查閱施工及運(yùn)行記錄資料，該基礎(chǔ)于2009 年6 月22 日澆筑，采用人工掏挖，以及人工上料、現(xiàn)場機(jī)械攪拌、機(jī)械振搗的澆筑方式，原材料均為正規(guī)供應(yīng)商且有材質(zhì)證明和試驗(yàn)報告，基礎(chǔ)澆筑完成后經(jīng)質(zhì)檢驗(yàn)收合格，2011年9月16日完成組塔，2017年發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)裂縫，運(yùn)行期間無舞動，無超設(shè)計(jì)的覆冰、大風(fēng)等異常情況。

圖6 B腿基礎(chǔ)裂縫及分布圖Fig.6 B-leg foundation crack and distribution diagram

5.1.3 現(xiàn)場檢測

采用回彈儀檢測混凝土強(qiáng)度推定値36.1 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。用鋼筋探測儀探測，主筋數(shù)量及間距基本與設(shè)計(jì)圖紙一致，保護(hù)層厚度基本合格，如圖7所示。

圖7 鋼筋掃描成像圖Fig.7 Reinforcement scanning image

低應(yīng)變結(jié)果顯示淺部0 m～1.2 m左右有明顯缺陷，對基礎(chǔ)本體實(shí)施2 處鉆芯，孔芯一長度3 m，孔芯二為全長（7.2 m）?？仔疽恍緲咏Y(jié)果顯示0.12 m～0.4 m處發(fā)現(xiàn)樁芯松散破裂，1.2 m～1.6 m 處為純石料，未見水泥砂漿，其余部位取芯完整；孔芯二0.9 m～1.2 m 處為純石料，未見水泥砂漿，其余部位取芯完整，如圖8所示。樁身完整性綜合判別為III類。

圖8 B腿第一段芯樣Fig.8 B-leg core sample of the first section

5.1.4 分析結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場勘查、檢測結(jié)果綜合分析，可以排除設(shè)計(jì)問題、外部環(huán)境影響、自然災(zāi)害等原因，導(dǎo)致該基礎(chǔ)裂縫產(chǎn)生的直接原因?yàn)榕浜媳炔缓细?，基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)（0.12 m～1.6 m）混凝土離析并缺少砂、水泥，判定為施工質(zhì)量問題，基礎(chǔ)耐久性受到影響，應(yīng)進(jìn)行加固處理。

5.2 制定加固案

針對上述某特高壓直流輸電線路2810 號桿塔B腿基礎(chǔ)裂縫問題，經(jīng)過認(rèn)真研究，處理方案為：挖開樁頭全部裂縫范圍，采用裂縫注漿法進(jìn)行裂縫灌封；利用2 個鉆芯孔進(jìn)行水泥漿高壓灌漿，使內(nèi)部離析的骨料重新與周圍混凝土結(jié)合為整體；用鋼板抱箍進(jìn)行外包加固；用鋼筋混凝土進(jìn)行外包圍加固，同時起到加固范圍全封閉，防止受潮的效果。

5.3 加固施工

5.3.1 基礎(chǔ)開挖及清表

根據(jù)裂縫縱深高度，考慮到基礎(chǔ)穩(wěn)定性，將開挖深度確定為原狀土以下2 m，不允許進(jìn)行放坡大開挖?；A(chǔ)開挖到目標(biāo)高程后做好清底，確保澆筑的混凝土落在原狀土坑底。為減少暴露時間和擾動，應(yīng)在加固施工前采用人工開挖，避免土層擾動和損傷基礎(chǔ)。開挖后應(yīng)對基礎(chǔ)立柱表面進(jìn)行清洗，除去浮塵、渣土，保持干燥狀態(tài)。

5.3.2 安裝鋼抱箍

從立柱頂面往下加三道鋼抱箍，每道抱箍高170 mm，間距225 mm，鋼抱箍鋼板厚度14 mm，加工成兩個半圓，由6.8 級M24 螺栓連接。抱箍安裝前，在混凝土表面涂刷包鋼膠，保證抱箍與混凝土表面均勻接觸。螺栓安裝扭矩按相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范取250 N·m。施工過程中輕拿輕放，避免磕碰基礎(chǔ)，造成基礎(chǔ)主柱進(jìn)一步損壞。在澆筑外圍混凝土前，做好基礎(chǔ)主柱防水，防止雨水進(jìn)一步侵入裂縫。

5.3.3 鋼筋混凝土包裹加固

在基礎(chǔ)主柱和鋼抱箍外圍澆筑鋼筋混凝土進(jìn)行包裹，加強(qiáng)原基礎(chǔ)主柱承載力，同時防止雨水侵蝕。主柱外圍澆筑混凝土厚度500 mm，高度范圍3 000 mm，基礎(chǔ)主柱頂面300 mm 厚鋼筋混凝土封頂。從里往外布置兩道環(huán)形鋼筋網(wǎng)，頂面布置?8鋼筋網(wǎng)。通過兩道箍筋有效較強(qiáng)環(huán)向的箍緊效果，控制裂縫發(fā)展?；A(chǔ)頂面加蓋鋼筋網(wǎng)，更有效防止頂面裂縫進(jìn)而防止雨水侵入。

5.3.4 鉆孔高壓灌漿和裂縫灌漿

所有鋼抱箍安裝并緊固完成后，對立柱頂面的兩個取芯鉆孔進(jìn)行高壓灌漿作業(yè)，然后進(jìn)行裂縫灌漿。鉆孔灌漿和裂縫灌漿施工委托具有相應(yīng)資質(zhì)的混凝土加固單位進(jìn)行，并應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家現(xiàn)行加固技術(shù)規(guī)范。裂縫灌漿施工工藝如下：

1）清查裂縫。根據(jù)裂縫調(diào)查檢測報告及灌前的裂縫檢查將裂縫進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)裂縫的長度、寬度，將灌漿的裂縫分區(qū)繪于展示圖上，并進(jìn)行編號。

2）灌漿裂縫縫面處理。騎裂縫兩邊各2 cm 寬切V 型槽，用鋼絲刷及吹風(fēng)機(jī)將縫面的碎屑粉塵清除干凈，露出混凝土硬基層，為封縫作好準(zhǔn)備。

3）鉆孔。根據(jù)裂縫情況采取騎縫鉆孔或斜穿縫面孔，對于貫穿性裂縫或深層裂縫采用沖擊鉆鉆Φ12 mm 孔，對于非貫穿裂縫，視縫寬、縫深情況采用沖擊鉆鉆小孔。斜孔沿裂縫兩側(cè)梅花狀布置，穿過縫面0.2 m～0.3 m，以保證垂直裂縫或斜裂縫都可進(jìn)行有效灌漿，如圖9 所示。鉆孔的孔距、排距應(yīng)視裂縫寬度、暢通情況、漿液粘度以及允許壓力而定。鉆孔后應(yīng)清除孔內(nèi)粉塵與碎屑。

圖9 灌漿孔剖面示意圖Fig.9 Schematic diagram of grouting hole section

4）灌漿。向鉆孔內(nèi)灌漿前，先將立柱表面的雜物和塵土清理干凈，封閉裂縫，然后掀開鉆孔上的遮蓋物，用高壓氣體吹出鉆孔內(nèi)的粉塵，最后高壓注入漿液，以保證最大限度的填充立柱基礎(chǔ)的縫隙。

5.3.5 澆筑鋼筋混凝土

澆筑混凝土前將基礎(chǔ)主柱未被鋼箍套住部分鑿毛并清理干凈，涂刷界面劑，綁扎鋼筋網(wǎng)，用C25 混凝土進(jìn)行澆筑，將開挖部分基礎(chǔ)立柱和鋼抱箍一并澆筑，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

5.4 效果檢查

該基礎(chǔ)加固完畢后，經(jīng)過5年時間的運(yùn)行觀察，無明顯的問題，加固效果良好，達(dá)到了預(yù)期的目的。

6 結(jié)語

特高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)的施工工藝要求高，其受力傳遞路徑集中且遠(yuǎn)大于超高壓線路基礎(chǔ)，由于其長期暴露在野外，在受到桿塔傳遞而來的復(fù)雜、動態(tài)的荷載時，可能存在局部受力不均勻的情況，且常年受到風(fēng)霜雨雪的侵蝕，容易產(chǎn)生裂縫。近年來，特高壓基礎(chǔ)裂縫問題有增加的趨勢，業(yè)內(nèi)尚未見有已推廣的成套可供參考的分析處理標(biāo)準(zhǔn)。本文通過總結(jié)以往特高壓基礎(chǔ)裂縫問題的分析處理經(jīng)驗(yàn)，整理出一些典型做法，希望起到拋磚引玉的效果，促使更多人共同參與，推動特高壓輸電線路基礎(chǔ)裂縫處理方法標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。