輸電線路開挖回填基礎試驗及質(zhì)量檢測

陳健

中交第二公路工程局有限公司海外事業(yè)部（國際公司） 陜西 西安 710000

引言

輸電線路開挖回填基礎試驗及質(zhì)量檢測，是保證輸電線路安全性的重要條件。因為輸電線路結(jié)構(gòu)復雜，加上覆蓋范圍廣，所以對輸電線路桿塔基礎要求比較嚴格。目前輸電線路桿塔設計類型多元化，基礎施工方法眾多，如樁基礎、原狀土基礎或者是板式基礎、開挖回填基礎等。開挖回填基礎是輸電線路施工應用最頻繁的方法，實際施工中包括以下內(nèi)容：其一是臺階基礎；其二是板式基礎；其三是沉井基礎；其四是裝配式基礎。通過對全國省市電力公司的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，開挖回填基礎的選擇占比≥48%，由此可以看出，開挖回填基礎對輸電線路發(fā)展的重要性。

1 輸電線路開挖回填基礎試驗研究必要性

作為輸電線路桿塔施工的重要內(nèi)容，開挖回填基礎試驗是保證輸電線路桿塔穩(wěn)定性的前提，綜合開挖回填基礎試驗，對控制荷載科學設計，同時提高桿塔抗拔穩(wěn)定性。抓住輸電線路桿塔開挖回填上拔穩(wěn)定計算環(huán)節(jié)，借助開挖回填基礎試驗對上拔穩(wěn)定相關(guān)參數(shù)予以計算，得到土體重度數(shù)值、上拔角數(shù)值后，為回填土質(zhì)量密度檢測提供計算依據(jù)[1]。受到輸電線路點現(xiàn)狀特點的影響，輸電線路開挖回填施工期間，現(xiàn)場地形對其影響非常大，很大程度上增加了作業(yè)機械的操作難度，因此必須提高質(zhì)量檢測重視。

2 輸電線路開挖回填基礎現(xiàn)場試驗設計

輸電線路開挖回填基礎現(xiàn)場試驗，必須明確開挖回填基礎條件，此次研究選擇裝配式基礎為研究對象，確定研究對象后，對基礎類型進行詳細介紹。裝配式基礎作為開挖回填基礎重要代表，主要包括3個組成部分，其一是上部鋼管立柱；其二是下部混凝土橫梁；其三是底部混凝土板條[2]。通常情況下，基礎底板的尺寸、高度參數(shù)以2.6m×2.6m、2.7m為主，當然試驗研究期間，必須綜合現(xiàn)場施工具體情況，對基礎底板尺寸以及埋深等靈活調(diào)整。

此次試驗地點選擇在新疆地區(qū)，具體位置延伸到古爾班通古沙漠，現(xiàn)場試驗基礎埋深初步設計以2.0m、2.5m為主，開挖回填方法以鏟車碾壓回填為主。因為粉土試驗與風積沙試驗屬性不同，所以粉土試驗的地點選擇跨度比較大，經(jīng)過對河北地區(qū)、河南地區(qū)與北京地區(qū)的輸電線路項目點考察，最終選擇北京地區(qū)，具體位置定于北京南郊的某輸電線路施工項目，該區(qū)域土質(zhì)以褐黃色為主，處于中密度狀態(tài)，初步試驗基礎埋深參數(shù)定為2.2m，開挖回填以分層夯實方法為主，結(jié)合打夯機型號與夯實性能，分層夯實參數(shù)設定為300mm。

第一結(jié)合開挖回填基礎現(xiàn)場試驗需要，組織展開土工試驗，回填土重度數(shù)值主要通過灌水法確定。隨后是基礎上拔角數(shù)值，得到方法是現(xiàn)場試驗中地表裂縫相關(guān)數(shù)值輸入到系統(tǒng)中自動生成針對性的分布圖，從中確定上拔角數(shù)值[3]。再者是上拔承載力，計算方法為土重法，因為現(xiàn)場試驗中基礎上拔承載力計算存在一定誤差，所以開挖回填基礎上拔承載力計算值是通過多次計算機計算并求得平均數(shù)而來。表2為開挖回填基礎現(xiàn)場試驗中土工試驗的基礎計算值，根據(jù)表1內(nèi)容，對開挖回填基礎現(xiàn)場試驗結(jié)果與架空輸電線路基礎設計技術(shù)規(guī)程參數(shù)加以對比，詳見表2。

表1 土工試驗的基礎計算值

表2 架空輸電線路基礎設計技術(shù)規(guī)程參數(shù)

結(jié)合表1、表2的對比發(fā)現(xiàn)，開挖回填基礎現(xiàn)場試驗所得到的基礎上拔承載力值，在開外回填基礎工程現(xiàn)場施工實測中并沒有較大差異。尤其是回填土容重的計算值與破裂角的計算值，施工實測與試驗數(shù)值之間的偏差率均控制在3%之內(nèi)，滿足開挖回填基礎施工質(zhì)量保障要求。

3 輸電線路開挖回填基礎質(zhì)量檢測試驗

3.1 壓實系數(shù)

壓實系數(shù)實際指的就是輸電線路開挖回填基礎中的壓實度，壓實度的研究就需要考慮到兩個對象，第一是輸電線路項目中，開挖回填基礎施工中的現(xiàn)場壓實土，檢測計算其干密度；第二是輸電線路項目中，開挖回填基礎現(xiàn)場試驗研究并計算出的最大干密度，二者的比值正是壓實度，壓實度的表示形式為百分率。

關(guān)于壓實系數(shù)方面的研究，需嚴格按照中華人民共和國和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，建筑地基基礎設計規(guī)范[4]展開。規(guī)范中還指出，輸電線路施工項目中，若涉及開挖回填基礎施工，壓實系數(shù)的計算與壓實填土施工操作，都必須提前確定好填料類型，并且保證在壓實施工準備期間，以試驗方式測定材料兩個數(shù)值，其一是最優(yōu)含水量；其二是最大干密度。

根據(jù)交通行業(yè)壓實度標準，三四級公路路基施工，壓實度必須≥94%，如果是鐵路工程項目，路基基床壓實度要求做出適當調(diào)整，必須≥91%。當然壓實度要求的主要材料對象以粉砂、細粒土為主。此外對基床以下部位同樣做出明確規(guī)定，回填施工期間填料壓實度必須≥81%。

輸電線路開挖回填基礎施工中，壓實度的作用主要體現(xiàn)在兩方面，即上拔穩(wěn)定、基坑內(nèi)積水控制。規(guī)范中對于輸電線路項目，壓實度標準以及驗收等給出明確規(guī)定，要求輸電線路桿塔基礎施工，必須以分層夯實的方法進行回填處理，并且在回填施工完畢，坑口位置必須設置防沉層，防沉層設計中，嚴格按照坑口邊寬＞上部變寬的原則設計。

通過對輸電線路開挖回填基礎施工條件的了解與施工現(xiàn)狀的調(diào)查，為了取得更理想的開挖回填基礎施工效果，保證輸電線路施工質(zhì)量，對夯實土壤提出明確夯實要求，分層回填夯實施工期間，要求每層夯實的厚度需控制為300mm，可取得最佳夯實效果。對比原狀土密度，要求夯實程度必須≥80%。若輸電線路開挖回填基礎施工中存在飽和黏性土，該類型土質(zhì)不適宜夯實，則可以根據(jù)現(xiàn)場施工情況減少夯實環(huán)節(jié)，但是必須進行分層填實，同樣以原狀土密度為參考，分層填實的密度必須≥80%。若輸電線路開挖回填基礎施工中存在大孔隙土或者是砂，那么分層回填與夯實的難度增加，尤其是大量砂的存在，需多次回填夯實，才能夠保證開挖回填的密度，甚至還需要對開挖回填區(qū)域進行二次回填，這方面需要施工中加以注意。

3.2 土工試驗

3.2.1 風積沙土工試驗。風積沙土工試驗設計實施，調(diào)查風積沙原始狀態(tài)，整理好相關(guān)資料后，以鏟車碾壓并迅速回填的方式，及時完成土工試驗。表3對風積沙在不同狀態(tài)下土工試驗的相關(guān)參數(shù)進行了整理，并且根據(jù)風積沙密度、含水率與壓實系數(shù)參數(shù)，積極錄入輕型動力觸探試驗系統(tǒng)中，得到輕型動力觸探數(shù)值。風積沙在不同狀態(tài)下所實施的土工試驗期間需注意，風積沙室內(nèi)試驗設計并實施期間，最大干密度、最優(yōu)含水量分別為1.892kg/m3、5.5%、1.888kg/m3、10.5%，是風積沙最佳的兩個狀態(tài)。根據(jù)最佳狀態(tài)范圍去判斷風積沙不同狀態(tài)下土工試驗參數(shù)。

表3 風積沙不同狀態(tài)土工試驗參數(shù)

根據(jù)表3參數(shù)值發(fā)現(xiàn)，輸電線路開挖回填碾壓施工中，風積沙密度從原狀態(tài)1.680（kg/m3）調(diào)整為1.650（kg/m3），經(jīng)計算得出碾壓回填后的風積沙，密實度為原狀狀態(tài)風積沙密實度的85%。加上輕型動力觸探錘擊施工，借助錘擊振動的作用，風積沙密實性明顯變化。分層回填碾壓施工，不斷調(diào)整輕型動力觸探錘擊數(shù)，碾壓回填與錘擊后的密度參數(shù)與含水率都得到優(yōu)化，并且壓實系數(shù)達到85%，滿足規(guī)范對輸電線路開挖回填壓實度提出的要求。

3.2.2 粉土土工試驗。粉土土工試驗設計與實施，同樣提前對粉土原始狀態(tài)進行調(diào)查與分析，整理原始狀態(tài)相關(guān)資料以便后期試驗結(jié)果對比。開挖回填分層夯實施工中，要求分層厚度控制在300mm，同時還會涉及自然回填，其間需注意自然回填的周期為3個月。土工試驗主要是對上述三種狀態(tài)進行研究，研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計詳見表4。

表4 粉土不同狀態(tài)下土工試驗參數(shù)

粉土在不同狀態(tài)下所實施的土工試驗期間需注意，粉土室內(nèi)試驗設計并實施期間，最大干密度、最優(yōu)含水量分別為1.87kg/m3、13.5%，是原狀土最佳的兩個狀態(tài)。根據(jù)最佳狀態(tài)范圍去判斷粉土不同狀態(tài)下土工試驗參數(shù)。

通過對表4數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)自然回填土在粉土的三種狀態(tài)中密度最小，為1.680（kg/m3），其次是原狀土，為1.810（kg/m3），密度最大為300mm分層夯實回填土，為1.998（kg/m3）。三種狀態(tài)下的粉土在含水率方面并沒有較大差別，尤其是300mm分層夯實回填土與三個月后的自然回填土。參考原狀土的最大干密度與最優(yōu)含水量數(shù)值，300mm分層夯實回填土的壓實系數(shù)比例達到94%，遠高于自然回填80%的比例。除此之外，300mm分層夯實回填土施工，需注意強化承載性。從承載性方面分析，原狀土最優(yōu)，其次是自然回填土，300mm分層夯實回填土最次。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要因為300mm分層夯實回填土施工期間，需要應用輕型動力觸探錘擊不斷錘擊，錘擊次數(shù)的增加，300mm分層夯實回填土的承載性能會出現(xiàn)明顯波動，相對來講穩(wěn)定性下降，對比自然回填土，雖然回填變化周期比較長，但是三個月自然沉降過程中，其承載性會隨著沉降周期的增加逐漸強化，不會出現(xiàn)300mm分層夯實回填土承載性反復的情況。

4 結(jié)束語

通過對裝配式基礎的試驗設計，去明確上拔計算與土體容重計算方法，并明確上拔角取值范圍等。同時對開挖回填施工質(zhì)量進行研究，根據(jù)回填施工要求，分別展開壓實系數(shù)與土工試驗設計研究，嚴格控制回填土體與材料，特別是材料的最大干密度與最優(yōu)含水量極為關(guān)鍵，直接影響到壓實系數(shù)測試價值。壓實系數(shù)的控制，需重視開挖回填基礎的坑口防沉層設計與石塊疊加處理。土工試驗設計主要針對風積沙與粉土兩種類型展開，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)對比，去認識到分層夯實回填的重要。在此基礎上，整理試驗研究數(shù)值，總結(jié)試驗研究結(jié)果，為未來輸電線路開挖回填基礎施工與質(zhì)量控制提供參考。