在輸電線路工程中,基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)劣將直接關(guān)系到整個線路工程的施工進度、經(jīng)濟指標(biāo)、環(huán)境效益以及投產(chǎn)后的安全運行;此外,為確?;A(chǔ)質(zhì)量而進行的檢測也是基礎(chǔ)工程中的一項重要工作。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范,就輸電線路常用的基礎(chǔ)型式與質(zhì)量檢測的相關(guān)知識進行歸納整理,以供交流探討!
基礎(chǔ)工程是輸電線路工程中的重要組成部分(據(jù)統(tǒng)計:其施工工期約占整個工期一半時間,運輸量約占整個工程60%,費用約占整個工程15%~35%),基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)劣將直接關(guān)系到整個線路工程的施工進度、經(jīng)濟指標(biāo)、環(huán)境效益以及投產(chǎn)后的安全運行。在充分考慮塔基地質(zhì)條件、實際地形、塔位邊坡生態(tài)等多方面因素的基礎(chǔ)上,如何根據(jù)鐵塔基礎(chǔ)的受力特點,因地制宜地選擇合理的基礎(chǔ)型式,最大限度降低工程投資,是輸電線路設(shè)計中值得深入研究的重要問題;此外,為確?;A(chǔ)質(zhì)量而進行的檢測也是基礎(chǔ)工程中的一項重要工作。本文將對輸電線路常用的基礎(chǔ)型式進行簡要介紹,就此對基礎(chǔ)檢測方面的相關(guān)問題作一梳理。
目前,輸電線路常用的基礎(chǔ)型式有以下幾種:早期,大開挖基礎(chǔ)由于施工工藝簡單一度成為最主要的基礎(chǔ)型式;近年來,國內(nèi)輸電線路工程基礎(chǔ)設(shè)計的理念不斷更新、技術(shù)不斷進步,除對常規(guī)大開挖基礎(chǔ)進一步挖掘潛能外,最主要的趨勢是:充分利用地基原狀土的力學(xué)性能、綜合考慮環(huán)境及經(jīng)濟效益采用更加合理的基礎(chǔ)型式。這類基礎(chǔ)主要是以擾動的粘性回填土構(gòu)成抗拔土體保持基礎(chǔ)的上拔穩(wěn)定,由于是回填土,雖經(jīng)夯實亦難恢復(fù)原有土的結(jié)構(gòu)強度,所以就其抗拔性來說,不是理想的基礎(chǔ)型式。實踐證明,這類基礎(chǔ)的主要尺寸均由其抗拔穩(wěn)定性所決定,為了滿足上拔穩(wěn)定要求,往往要加大基礎(chǔ)尺寸或增加基礎(chǔ)埋深,由此提高了基礎(chǔ)造價。但這類基礎(chǔ)由于施工工藝簡單、適用性廣泛、經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)良好,鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)是我國輸電線路中普遍采用的基礎(chǔ)型式之一。現(xiàn)澆鋼筋混凝土斜柱式基礎(chǔ)是國內(nèi)外送電線路工程中普遍采用的一種基礎(chǔ)型式,有較成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗。其特點是主柱坡度與鐵塔主材坡度一致,鐵塔主材沿基礎(chǔ)主柱軸線插入基礎(chǔ),減小了鐵塔對基礎(chǔ)主柱和底板的偏心彎矩,也相應(yīng)減小了基礎(chǔ)主柱和底板的配筋,地基應(yīng)力分布比較均勻,從而縮小了基礎(chǔ)尺寸,受力合理,技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較好。
斜柱型基礎(chǔ)較直柱型基礎(chǔ)節(jié)約鋼材15%、混凝土20%左右,且具有施工工藝簡單、抗拔承壓性能好、適用性廣、設(shè)計方法及運行經(jīng)驗成熟等優(yōu)點。該型基礎(chǔ)主柱露頭可根據(jù)現(xiàn)場實際地形進行調(diào)整,盡可能地不開基面,以保護生態(tài)環(huán)境。斜柱式基礎(chǔ)其開挖量較原狀土基礎(chǔ)略大,但能有效地節(jié)約技術(shù)指標(biāo),對基礎(chǔ)外負荷較大、使用掏挖式基礎(chǔ)明顯不經(jīng)濟的塔位,或有地下水、基坑難以掏挖成型的塔位等,可采用該型基礎(chǔ)型式。
筏板基礎(chǔ)也稱“聯(lián)合基礎(chǔ)”,鐵塔四個基礎(chǔ)墩用一個底板連成整體且基礎(chǔ)墩間用橫梁連接而成的基礎(chǔ),較大的底板面積使得地基應(yīng)力大幅減小,該基型主要適用于軟弱地基塔位,其施工工藝簡單(交通便利塔位可采用機械開挖),但其開挖量大,基坑排水、坑壁支護是該基型施工實施的關(guān)鍵。
利用機械(或人工)在天然土(巖)中直接鉆(挖)成所需要的基坑,將鋼筋骨架和混凝土直接澆注于基坑內(nèi)而成的基礎(chǔ)叫做原狀土基礎(chǔ)。我們常用的有掏挖基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)、鉆(挖)孔(灌注)樁基礎(chǔ)等。掏挖基礎(chǔ)以混凝土和鋼筋骨架灌注于以機械或人工掏挖成型的土胎內(nèi)的基礎(chǔ)。該型基礎(chǔ)施工時一般采用人工掏挖,由于不需要回填土,更加有效地保護了塔基的生態(tài)環(huán)境,保證了塔基的穩(wěn)定。其基礎(chǔ)穩(wěn)定計算采用剪切法,它充分利用了原狀土的抗剪切特性,不僅具有良好的抗拔性能,而且還具有開挖面和挖方量小、取消模板及回填土工序、加快工程施工進度等優(yōu)點。掏挖式基礎(chǔ)與大開挖基礎(chǔ)相比,其植被開挖面積約為大開挖基礎(chǔ)的6%~18%,挖方量約為大開挖基礎(chǔ)的13%~36%,最大限度保護了環(huán)境和減少了水土流失,是目前最環(huán)保的輸電線路鐵塔基礎(chǔ)型式之一。該型基礎(chǔ)在輸電線路中常采用人工挖孔、灌注澆筑而成(交通條件允許也可采用機械成孔),與掏挖基礎(chǔ)的區(qū)別主要在于基柱是剛性還是彈性(若為剛性,可判別為掏挖基礎(chǔ);若為彈性,則可判別為挖孔灌注樁),感官上說,掏挖基礎(chǔ)短而粗(類似墩基礎(chǔ)),挖孔灌注樁細而長。具體可參見《線路基礎(chǔ)規(guī)程》(DL/T 5219-2014)附錄G列出的判別式。挖孔灌注樁基礎(chǔ)不但適用于地質(zhì)條件較差的塔位,而且還被廣泛應(yīng)用于高陡邊坡及個別具有特殊要求的塔位。在以往工程中,對于這類高陡邊坡通常采用立柱板式鋼筋混凝土基礎(chǔ),采取高處邊坡開小平臺、低處基礎(chǔ)漿砌塊石回填并露長立柱的方式進行處理,該方法由于下坡側(cè)基礎(chǔ)立柱出露較多,為滿足設(shè)計要求,一般基礎(chǔ)底板也較大、基礎(chǔ)埋深也較深,基礎(chǔ)挖方量較大,若施工棄土未按設(shè)計要求有效運離施工現(xiàn)場,施工棄土向下坡側(cè)滑移將使下坡側(cè)植被遭到破壞,甚至造成淺層滑坡,嚴(yán)重影響塔基的穩(wěn)定。采用挖孔灌注樁基礎(chǔ),挖孔棄土出孔隨即運離施工場地,一般情況下不需要開小平臺,可更加有效地保護好原塔基地貌及避免原塔基植被遭到破壞,具有顯著的環(huán)保效益。另外,該基型還具有機具設(shè)備簡單、施工操作方便、占用場地小、施工質(zhì)量可靠、可全面展開施工以縮短工期等優(yōu)點,極大地彌補了其它基礎(chǔ)型式的不足,在輸電線路中應(yīng)用較廣泛。巖石基礎(chǔ)通過把基礎(chǔ)本體嵌(錨)固于穩(wěn)固的巖體上,與其它基礎(chǔ)型式相比,可節(jié)約基礎(chǔ)材料,具有較好的經(jīng)濟性,但采用巖石基礎(chǔ)必須逐基鑒定巖體的穩(wěn)定性、覆蓋層厚度、巖體的堅固性及巖石風(fēng)化程度等情況,地質(zhì)勘察工作需相對較深入,適用范圍具有一定的局限性。除此之外,重力式基礎(chǔ)(如用于配網(wǎng)線路的窄基塔)、沉井基礎(chǔ)(如用于流砂、軟土等地基)、裝配式基礎(chǔ)(如水泥桿底盤、搶修塔基礎(chǔ))、螺旋錨基礎(chǔ)(適用于河網(wǎng)、泥沼、沿海灘涂等軟弱土壤條件地區(qū))、微型樁基礎(chǔ)(由多根小直徑鋼筋混凝土樁現(xiàn)場灌注并連接于承臺而成)、預(yù)制樁基礎(chǔ)(如錨桿靜壓樁、預(yù)制混凝土樁)、復(fù)合基礎(chǔ)(如掏挖基礎(chǔ)基底加錨桿、板柱式基礎(chǔ)底板下加錨桿)等基礎(chǔ)型式在輸配電線路中不同條件下也偶有使用。輸電線路目前應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)型式有掏挖基礎(chǔ)、板柱式基礎(chǔ)(直柱、斜柱、底板臺階式、底板直側(cè)面式、底板斜側(cè)面式等)、樁基礎(chǔ)(單樁、多樁承臺等)等基型;輸電線路基礎(chǔ)的選型應(yīng)本著安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、環(huán)保適用的原則進行。
眾所周知,在上述基礎(chǔ)型式中,樁基礎(chǔ)由于施工環(huán)境較為苛刻、基礎(chǔ)埋深通常較深、施工工藝較復(fù)雜等原因基礎(chǔ)質(zhì)量較難保證,因此一般均都要求對基礎(chǔ)質(zhì)量進行檢測,但問題是:樁基礎(chǔ)要怎么檢測?另外,對其它的基礎(chǔ)型式有無相關(guān)的檢測要求?
基礎(chǔ)質(zhì)量檢測的相關(guān)規(guī)范及條文
注:在以上規(guī)范中,國標(biāo)(GB)優(yōu)于行標(biāo)(DL及JGJ)、行標(biāo)優(yōu)于企標(biāo)(Q);對于輸電線路基礎(chǔ)質(zhì)量檢測規(guī)范的應(yīng)用,優(yōu)先順序則正好相反。
①輸電線路中的樁基應(yīng)進行單樁承載力和樁身完整性檢測;
②一級、二級桿塔(除大跨越及特別重要的桿塔外,一般為二級)樁基工程應(yīng)進行樁身完整性檢測,對一級桿塔和有特殊要求的桿塔樁基(很少涉及到),應(yīng)進行單樁承載力檢測;
③掏挖基礎(chǔ)需進行實體質(zhì)量檢測;錨桿、錨索土釘支護需進行抗拔力檢測。根據(jù)《電力工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5493-2014)第3.2.6條 單樁承載力和樁身完整性的受檢樁宜符合下列要求:
1 施工質(zhì)量有疑問的樁;
2 設(shè)計方認(rèn)為重要的樁;
3 局部地質(zhì)條件出現(xiàn)異常的樁;
4 施工工藝不同的樁;
5 當(dāng)采用兩種及以上不同檢測方法時,宜根據(jù)前一種檢測方法的結(jié)果來確定之后檢測方法的受檢樁;
6 除以上規(guī)定外,同類型樁抽檢宜均勻隨機分布。
關(guān)于樁(或基礎(chǔ))檢測的比例及相關(guān)要求,各規(guī)范從不同的出發(fā)點會稍有差異:
注:1.上表所指檢測數(shù)量,按同一施工單位、同一標(biāo)段的同類基礎(chǔ)作為一個計算單位計算; 2.預(yù)埋聲測管的基樁優(yōu)先采用聲波透射法檢測,未預(yù)埋聲測管的基樁則優(yōu)先采用低應(yīng)變法; 3.承載力檢測應(yīng)按國家、城鄉(xiāng)建設(shè)部規(guī)程規(guī)范的規(guī)定進行檢測,設(shè)計需在圖紙中說明;若施工中出現(xiàn)異常情況需要檢測承載力等項目時,各參建單位均可提出,建設(shè)單位組織確定。
小結(jié) ≈ 受檢樁(基礎(chǔ))按如下原則確定①輸電線路中的樁基應(yīng)100%進行樁身完整性檢測(云網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有所不同);
②掏挖基礎(chǔ)應(yīng)進行實體質(zhì)量檢測,抽檢數(shù)量不應(yīng)少于基礎(chǔ)總數(shù)的10%(聲波透射法);
③基礎(chǔ)錨桿應(yīng)進行抗拔承載力檢測,抽檢數(shù)量不應(yīng)少于錨桿總數(shù)的5%,且不應(yīng)少于6根;
④其余基礎(chǔ)檢測根據(jù)工程特點、重要性及需要等條件參考上表執(zhí)行。
根據(jù)檢測的目的,可采用不同的檢測方法,如下表所示:
在上述檢測方法中,承載力檢測方法常用的主要有靜載試驗和高應(yīng)變法;完整性檢測方法常用的主要有鉆芯法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法。以下作一介紹:靜載試驗主要用于基礎(chǔ)的承載力檢測。靜載試驗需要現(xiàn)場加載,加載設(shè)備、反力裝置笨重,對于承載力大或者交通不便的基礎(chǔ),受加載能力和場地條件限制很難實施。因此山區(qū)線路基礎(chǔ)一般不適用。高應(yīng)變法適用于判定單樁豎向抗壓承載力和檢測樁身完整性,常用于檢測預(yù)制樁和常規(guī)灌注樁,對于大直徑灌注樁、嵌巖樁和變截面樁不適用。且高應(yīng)變檢測要求錘的重量不小于單樁豎向抗壓承載力特征值的2%,重錘吊裝需要較好的交通條件,山區(qū)線路基礎(chǔ)一般不適用。另外,高應(yīng)變檢測前要澆筑保護帽,等待檢測時間較長,對工程工期影響較大。低應(yīng)變法適用于檢測規(guī)則截面混凝土樁的樁身完整性,檢測簡便可行,常用于檢測預(yù)制樁和常規(guī)灌注樁。低應(yīng)變法因設(shè)備輕便,檢測簡便可行,特別適用于線路工程常規(guī)灌注樁基礎(chǔ)檢測。但由于其理論基礎(chǔ)為一維彈性桿,且發(fā)射波因激勵能量較小衰減快,故對大直徑及超長樁的檢測效果不佳,也不適用于原狀土掏挖基礎(chǔ)及變截面樁。根據(jù)中國電科院工程檢測研究,低應(yīng)變法用于檢測長徑比為15~30的等截面樁的效果較好。鉆芯法檢測結(jié)果直觀且適用全部基礎(chǔ)。鉆芯法所用鉆機約2t,現(xiàn)場需要具備一定的通行條件,同時現(xiàn)場需要具備水源;受技術(shù)限制,鉆心檢測時間較長,一般10m/天。
聲波透射法適用于檢測灌注樁樁身混凝土的均勻性、樁身缺陷及其位置,判定樁身完整性類別。聲波透射法對基礎(chǔ)混凝土完整性的檢測準(zhǔn)確性高,可定量分析出樁身缺陷的大小和確切部位,對樁長樁徑無限制,同時檢測設(shè)備相對輕便,適用于各種場地條件?,F(xiàn)今港口、橋梁、高鐵大直徑灌注樁和超長樁一般均采用聲波透射法檢測。聲波透射法須預(yù)先埋設(shè)聲測管,給施工帶來一定的不便,另外現(xiàn)場檢測費時,檢測效率較低。
聲波透射法聲測管埋設(shè)要點
小結(jié) ≈ 常用的樁(或基礎(chǔ))檢測方法有①輸電線路中常規(guī)灌注樁通常采用低應(yīng)變法進行樁身完整性檢測,推薦采用準(zhǔn)確性更高的聲波透射法(需預(yù)先埋管),也可以采用鉆芯法;
②樁基承載力檢測主要采用靜載試驗和高應(yīng)變法;
③對于掏挖基礎(chǔ)的實體質(zhì)量檢測,通常采用低應(yīng)變法,推薦采用準(zhǔn)確性更高的聲波透射法(需預(yù)先埋管);
④其余基礎(chǔ)混凝土強度檢測可采用鉆芯法和回彈法。
3.4 樁(或基礎(chǔ))檢測需注意的幾個問題
(1)設(shè)計單位應(yīng)將檢測費用在概算中單獨計列,在設(shè)計文件中明確對檢測有特殊要求的地基基礎(chǔ),明確樁基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)埋設(shè)聲測管的要求(采用聲波透射法)等;
(2)基樁驗收檢測時,宜先進行樁身完整性檢測,后進行承載力檢測。樁身完整性檢測宜在基坑開挖至基底標(biāo)高后進行。承載力檢測時,宜在檢測前后分別對受檢樁、錨樁進行樁身完整性檢測;
(3)檢測開始時間應(yīng)符合下列規(guī)定:
a)當(dāng)采用低應(yīng)變法或聲波透射法檢測時,受檢樁混凝土強度不應(yīng)低于設(shè)計強度的70%,且不應(yīng)低于15MPa;
b)當(dāng)采用鉆芯法檢測時,受檢樁的混凝土齡期不應(yīng)小于28d或受檢樁同條件養(yǎng)護試件強度達到設(shè)計強度要求;c)承載力檢測前的休止時間,除應(yīng)符合本條第b)款的規(guī)定外,當(dāng)無成熟的地區(qū)經(jīng)驗時,尚不應(yīng)少于下表規(guī)定的時間:對于基礎(chǔ)檢測的相關(guān)規(guī)定不同的規(guī)范由于角度的不同會稍有差異,在輸電線路中需因地制宜地進行考慮。
在輸電線路基礎(chǔ)工程中,對基礎(chǔ)的精益設(shè)計是項目取得良好效益的前提,優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)施工是確保目標(biāo)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵;此外,基礎(chǔ)的檢測在確?;A(chǔ)質(zhì)量方面起到了保駕護航的重要作用。
多項規(guī)范中均闡述了基礎(chǔ)檢測的相關(guān)要求,但其條目繁多,對輸電線路這一板塊來說適用性并不強,還需我們對其進行認(rèn)真解讀、深入理解后方能準(zhǔn)確應(yīng)用。
作為設(shè)計師,需要具備歸納、整理、總結(jié)、提煉,把握重點、化繁為簡的能力——其實這也正是我們成長道路上不斷汲取營養(yǎng)、循序精進必須具備的本領(lǐng)之一;要掌握這項本領(lǐng)須經(jīng)過無數(shù)次的刻意練習(xí),“功夫是什么?——就是時間”! 【1】110~750kV架空輸電線路施工及驗收規(guī)范(GB 50233-2014); 【2】建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2011); 【3】架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)規(guī)程(DL/T 5219-2014); 【4】建筑工程檢測試驗技術(shù)管理規(guī)范(JGJ 190-2010); 【5】建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-2008); 【6】電力工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程(DL/T 5493-2014); 【7】錨桿錨固質(zhì)量無損檢測技術(shù)規(guī)程(JGJ/T 182-2009); 【8】建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范(JGJ 106-2014); 【9】國家電網(wǎng) 輸變電工程地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范(Q/GDW 11653-2017); 【10】云南電網(wǎng) 輸變電工程地基基礎(chǔ)質(zhì)量檢測管理辦法(Q/CSG-YNPG-2-13-06-2011); 【11】云南電力設(shè)計院 ±800kV特高壓輸電線路人工挖孔樁基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(楊智軍編寫),一并向參編人員表示衷心的感謝; 【12】中國電力科學(xué)研究院 輸變電工程地基基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)交流(魯先龍編寫),在此表示誠摯的謝意; 【13】樁基工程檢測手冊(第二版) 人民交通出版社(羅驥先主編); 【14】其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程、規(guī)范及資料;