浅谈机械成孔基础在戈壁丘陵地形中的应用

浅谈机械成孔基础在戈壁丘陵地形中的应用

杜旭伟

青海送变电工程有限公司 青海西宁 810001

捕要: 近年来为了加强电网稳定性，国家对电网建设投资不断加大，主要的网架通道开始建设第二回路，特高压线路工程不断上马。但是由于各方面因素的限制，很多新建的工程并没有合理的工期，往往都是在赶进度的过程中完成建设任务。输电线路施工很多工序按照传统的施工工艺已经成型，并没有可压缩的空间，所以如何在建设规模不变、建设投资不变的前提下合理缩短建设工期，就有很大的改进空间。较之以前，现在施工的人工成本要比机械成本更大，下面结合青海-河南±800kV特高压直流线路工程施工经验，就输电线路铁塔基础讨论一下机械成孔基础在戈壁丘陵地区的应用。

关键词:电网建设、机械成孔、戈壁丘陵、施工工艺；

1目前特高压铁塔主要的基础型式优缺点分析

1.1大开挖基础

优点：大开挖基础是输电线路铁塔基础中最常见的一种基础型式，也是历史最悠久的一种基础型式，施工工艺成熟，使用性能可靠。能够适应平地、戈壁、丘陵、沙漠、草原等多种地形。

缺点：山地、沼泽、河流不适用。目前大开挖基础主要使用挖掘机开挖，大型机械进出场对道路条件要求较高，施工占地较大，对环境有一定的破坏。大开挖基础型式不同的设计院不同的地域设计方面有也有很大的区别，但是共同点就是钢筋工程量大，钢筋的型号规格多，对钢筋加工尺寸要求和绑扎工艺要求高。模板工程量大，模板消耗量大，模板安装工艺要求高。对地基的要求也很严格，有的需要打混凝土垫层，有的需要使用二八灰土进行夯实，工艺多耗时长，同时需要的技工人员较多。

1.2 人工挖孔基础

优点：目前是山地地形条件的主要基础型式，在其他地形条件下也有设计院在设计使用，该基础型式优点很明显，对基础周边的原状土扰动较少，多在山地使用，主要依靠人工开挖，土方量小能有效减少施工对环境的破坏。钢筋使用的型号规格种类相对较少，加工要求相对较低，钢筋笼绑扎可以在坑底进行，不需要投入大型机械。模板工程量也少，只需要在露头部分进行模板支护就行，且模板制作简单。需要的人工较大开挖基础减少很多，人工成本低很多。

缺点：该基础型式最大的缺点就是基础开挖耗时较长，由于坑下要有人作业，存在塌方的风险，为保证安全，必须要随开挖进度同步制作护壁，护壁的制作流程严重制约了基础开挖的效率。如果遇到岩石地质，还需要配合爆破施工，基坑护壁极易在爆破中损坏，容易造成护壁的重复施工。针对此问题，本人写过一篇针对高海拔山区岩石地质钢护网护壁材料应用的文章。

1.3 灌注桩基础

在沼泽、河流等地形地质条件下主要的基础型式就是灌注桩基础，该基础型式作为桩基础的代表，型式也很多，有单桩、群桩等。主要使用旋挖钻、冲击钻等大型机械作为开挖工具，在南方的工程上使用较多。

优点：能有效克服地下水较多的地形，桩基承载力好，遇到地质差的，可以通过群桩做承台加大承载力，设计灵活多变。

缺点：最理想的开挖方式采用旋挖钻进行开挖，地质好的话效率也是相当可观。但是如果地下有岩石且粒径较大，则旋挖钻就无法施工，需要采用冲击钻进行开挖，冲击钻的优点是能有效克服地下岩石，但是开挖速度慢且对钻头损耗较大，经常补焊。基础浇筑过程中的要求也很高，必须连续浇筑且无法观察坑下情况，混凝土质量控制难度大，整体施工周期较长。由于施工工艺要求现场要配备泥浆池，泥水处理不好容易对周边环境造成污染。

1.4 岩石锚杆基础

优点：能有效解决岩石地质条件下，减少挖方量的同时满足铁塔承载能力。所消耗的材料较少，对周边环境的破坏较少，能很好的保持岩石的完整性。

缺点：岩石锚杆基础主要应用在山地岩石地质下，虽然有所应用，但是工艺不太成熟，加上施工设备较为复杂，很少使用，仅在作为应用试点的时候单独设计一些，岩石地区主要的施工方法还是采用人工挖孔配合爆破进行较多。

2 机械成孔基础

2.1 机械成孔基础的使用情况

在青海-河南±800kV特高压直流线路工程中电力设计院首次提出“机械成孔基础”，该基础型式设计的初衷是为了响应建设单位机械化施工应用率的要求，只在草原地区设计了很少的一部分，但是施工结束后在工程总结中发现效果却特别好，在大大提高了基础施工的效率缩短施工周期的同时降低了人工成本和施工风险，对该工程能按时竣工投产提供了很大的支持。在参与建设的新疆莎车-和田II回750千伏线路工程中也设计了一部分，应用效果良好。

2.2机械成孔基础的施工方法

机械成孔基础的型式和人工挖孔基础类似，不同之处在于用旋挖钻机代替人工开挖，旋挖钻机型号可以根据土质条件灵活选用。现场测工提前完成分坑工作，做好标记，旋挖机进场后由专人引导站位在既定的位置上，配置与基础截面相匹配的钻头就可以开挖，弃土堆放在指定的地方，做好环保措施。

2.3 机械成孔基础的优点

1）需要的配合人员少，只需要测工现场完成分坑，有专人引导机械操作人员进行弃土的堆放，配合测工做好坑深的测量工作。如果遇到土质较好的挖一基基础可能只需要5个小时左右，大大减少人员投入和开挖时间。

2）与人工挖孔基础相比较，由于不需要人工坑下作业，减少了护壁的制作流程，能有效节省护壁制作的人工、材料成本和时间成本。

3）钢筋工程采用钢筋笼，较之大开挖基础，使用的钢筋型号规格较少，加工尺寸较为简单，加工工艺要求相对较低也简单。现场钢筋绑扎要求低，在地面完成钢筋笼安装后，直接吊至基坑内，总体需要投入人工较少。

4）基坑成型后暴露的时间较少，钢筋笼绑扎和基坑开挖可以同步进行甚至可以提前进行，合理安排好工作计划，有可能在同一天完成基坑开挖和浇筑施工，大大缩短施工周期。

2.4 机械成孔基础的缺点

1）对地质要求较高，需要设计单位提供准确的地勘报告，地下有岩石的、有地下水的地质条件不适用。

2）由于大型机械要进出场，对地形要求较高，适用于平地、戈壁、丘陵地形。

3）大型机械操作场地占地面积较大，可能会对基础周边土地造成破坏，所以尽量使用在无人区。

4）对道路要求较高，大型机械转场，需要有良好的道路条件。

3. 总结

3.1 机械成孔基础优势分析

总结几次的使用经验，通过数据收集对比，同类地质、地形条件下，机械成孔基础与大开挖基础和人工挖孔基础相比较，在施工周期、材料成本、人工成本、安全风险等方面均有明显的优势，具体体现在：

1）缩短施工周期

与传统的基础型式施工相比较，机械成孔基础能够显著缩短施工周期，经过在青海-河南±800kV特高压直流线路工程总结中发现，同样的条件下机械成孔基础较人工挖孔基础施工时间能够缩短50%左右。

2）经济效益方面

经过对机械台班、地区人工工资、施工时间等数据收集分析，同样的条件下机械成孔基础对人工挖孔基础人工节约费用16%左右。如果推广开来，将会对工程的投资概算起到指导作用。

3）减少施工风险

机械使用率的提升同时说明了人工使用率的降低，近年来有限空间作业中发生的人身事故很多，所有减少人员使用率意味着可以减少很多安全风险。

3.2 机械成孔基础推广前景

机械成孔基础在地质主要为粉质黏土、普通土、中风化砂岩的地质中使用效果较好。近年来，在基建行业人工成本较之机械成本高出很多，机械使用率的提升，有效减少了人工在有限空间的作业时间，可以减少投资概算，节约较多的成本，综合来看机械成孔基础值得推广应用。

参考文献:

[1] 青海-河南±800kV特高压直流线路工程青海电力设计院设计施工图纸；

[2] 青海-河南±800kV特高压直流线路工程基础施工方案；

[3] 青海-河南±800kV特高压直流线路工程工程总结；