浅谈软弱土地基上的输电线路杆塔基础施工

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　　摘要：本文主要阐述软弱土地基上输电线路杆塔基础施工的难点和施工质量、安全控制要点。
　　关键词：杆塔基础 施工 软弱土地基
　　
　　软弱土包括淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土，这类土的工程特性为天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、抗剪强度低等不利的工程性质，如何去保证在软弱地区修建的铁塔基础稳定性和正常使用一直以来都是一个重大的技术课题。
　　输电线路杆塔所受的各种荷载作用于基础，并通过基础传递给周围的地基，地基的地质情况直接影响输电线路工程的基础形式、造价、质量、工期、安全运行等等 。在各种地基中，软弱土地基对输电线路的影响是最明显的，稍不注意往往造成基础下沉 、铁塔倾斜、甚至倒塔等事故，因此在工程建设的各个环节都必须高度重视软弱地基的问题。
　　目前在工程上输电线路的基础形式主要可分为以下几种：岩石嵌固基础、岩石锚杆基础、掏挖基础、阶梯型基础、斜插板式基础、大板基础、灌注桩基础、联合基础等等，而在软弱土地基上应用最多的就是大板基础和灌注桩基础，所以本文着重谈谈软弱土地基上大板基础和灌注桩基础的施工质量、安全控制要点。
　　一、大板基础施工
　　大板基础的主要设计特点是：底板大、埋深浅、底板较薄，靠底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的弯矩和剪力，主柱计算与阶梯基础相同。与阶梯基础相比，埋深浅，易开挖成形，可以充分利用软弱土地基上面的硬壳层作为持力层。混凝土用量能适当降低，但钢筋用量增加较多。它施工方便，特别是对于软、流塑粘性土、粉土及粉细砂等基坑不易成型的塔位。
　　 在大板基础施工时，关键是要做好基坑开挖和混凝土浇制过程的排水措施 ，尽量避免基底原状土受到扰动。
　　开挖底面低于地下水位的基坑时，地下水会不断渗入坑内。如果流入坑内的水不及时排出，土被水泡软后，会造成坑壁坍塌，地基承载力下降。因此，做好基础施工过程的排水工作，是软弱地基基础施工的基本要求。基坑排水的方法很多，施工单位可根据基坑的排水量以及自身的排水设备等情况，确定采用何种排水方法。对于流沙坑，为防止坑壁坍塌，减少流入坑底的水量，可以采用挡土板的方法开挖。
　　为避免或减少对原状土的扰动，基坑不要一次挖至设计深度。当开挖至接近设计深度200～300mm时，暂不开挖，而向监理部门申请验坑。验坑后从局部开挖，逐步展开。挖至设计深度后，施工人员不要直接在坑底行走，而要铺上木板通行。
　　设计要求对基底采用加固措施的，应按设计要求进行加固：如采用加石块充填加固的，应在最后一层土挖至设计深度时，抛入预先准备的石块，将石块夯入土中，至密实为止，并清理被挤出表面的软土，再铺上碎石；如采用清淤加木桩的，按要求清去顶层淤泥后，打入木桩，再充填砂层，清理被挤出的软土，灌水让砂层沉实。对于需要铺混凝土垫层的，垫层铺好后，需要停留48 h，才能制模浇制基础，以使垫层有充分的凝固时间，让地基有一个稳定的过程。
　　在模板作业时，应对模板支撑宜采用钢支撑材料作支撑立柱，不得使用严重锈蚀、变形、断裂、脱焊、螺栓松动的钢支撑材料和竹材作立柱。支撑立柱基础应牢固，支撑立柱基础应牢固，支撑立柱基础为泥土地面时，应采取排水措施，对地面平整、夯实，并加设满足支撑承载力要求的垫板后，方可用以支撑立柱，斜支撑立柱应牢固拉接，行成整体。
　　在基坑的开挖过程中，施工人员要注意现场实际地质与设计所提供的地质资料是否相符。如不相符，要及时向设计、监理部门反映，要求地质代表到现场鉴定处理，不要盲目浇制基础。
　　二、灌注桩基础施工
　　对于地质条件为流塑、地基持力层较深且基础作用力较大的耐张塔或直线塔，使用灌注桩基础是设计中广泛采用的一种方法。它主要靠桩周与土的摩擦力和桩端承载力承担基础上拔力和下压力，施工方便，安全可靠。
　　软土地基灌注桩基础施工，关键在于控制灌注桩的施工质量，只要桩的质量控制好了，整个杆塔基础的质量就有保证了。根据本人的多年施工实践，灌注桩主要质量通病有：缩径、断桩、桩顶冒水、桩身孔洞、钢筋笼“上浮”、“烂桩头”、桩孔坍孔、孔位倾斜等等。就其形成原因有“人、机、料、法、环”等各个环节 的因素，本文则主要针对软土地基进行剖析，并提出了相应的防治措施。
　　1、灌注桩成孔质量的控制。
　　对于钻孔灌注桩是先成孔,然后在孔内成桩。成孔阶段是依靠泥浆来平衡的,在进行灌注桩施工时会使周围的土体松动。尤其是在软弱土地基上打桩，采取合理的打桩顺序对防止坍孔和缩颈是一项稳妥的技术措施。还要注意桩的垂直度，在软土地基打桩时，钻机安装就位稳定性差,钻机作业时振动或钻杆弯曲时； 地面软弱或软硬不均匀时；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形，都要影响桩的垂直度。所以施工前必须认真做好准备，将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;在不均匀地层中钻孔时,宜采用自重大和钻杆刚度大的钻机。
　　其次，是泥浆的制备和清孔。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净。所以泥浆的制备和清孔是确保钻孔灌注桩质量的关键环节。在软弱土地基打桩钻孔时，制备灌注桩所用的泥浆，必须严格进行工艺控制,不能就地取材,宜选用高塑性粘土或膨润土拌制,并根据施工机械、工艺及穿越土层的条件进行配合比设计。灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1. 10～1. 20，测得孔底沉渣厚度小于50 mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。
　　最后，是确保成孔深度。钻孔的深度是否达到设计要求,往往影响灌注桩的承载力。在施工过程中软土地面的标高容易发生变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平标高和桩具的总长度并做好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上留出长度来校验成孔达到深度。
　　2、灌注桩混凝土浇筑质量控制。
　　在软土地基上打灌注桩，一般可采用沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但用这两种方法打灌注桩都存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染，影响桩身混凝土灌注质量等问题。
　　而且灌注桩混凝土施工的隐蔽性强,很容易产生松散、离析、缩颈等混凝土质量缺陷,因此,必须着重控制灌注桩混凝土的浇注质量，包括选好原材料、做好配合比、改进工机具、严格按操作规程施工等方面。在软土地基上浇注灌注桩混凝土，尤其要注意以下几点：
　　1、完成钻孔到混凝土浇灌过程的作业时间要紧凑,不宜过长；混凝土的浆体浓度要恰当,浇灌量不得低于设计值,不然会降低泥浆的置换率造成夹泥。
　　2、导管口距孔底要保持400mm 左右的距离，浇注时要精确测量、反复校核。当球塞被压出导管并灌下一定数量的混凝土后,应将导管缓慢下降100～200mm，使灌注初期导管埋入混凝土的深度尽可能加大,以保证底层的混凝土质量。
　　 3、在灌注过程中,要严格把握施工进度和时间,经常地略微提升导管,以使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m之间且不得< 1m ,每间隔15～20min ,要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

　　4、 若施工过程中发生了混凝土堵塞导管的现象,一般是由于材料规格或配合比选取不当,或者是因为导管漏水漏浆导致管内混凝土与管壁的摩擦力增大、流动性降低造成的，要分清原因有针对性地加以解决，切不要无控制地靠提管消除堵塞。
　　5、在软土地基上打灌注桩浇筑混凝土时，容易出现桩身夹泥的现象。浇筑时要控制好拔管速度，主要应根据土质，地下水等条件及工程技术要求，参照本地区的经验数据加以区分，不宜硬性规定为某一定值，其主要控制原则是：均匀有致，宜慢忌快，密振慢拔，边振边拔，振拔相间，只有这样方可使管内砼完全流出管外；浇筑用混凝土骨料粒径（小于30mm）、坍落度（小于5~7cm），混凝土应搅拌均匀，和易性要好。
　　6、在软土地基上打沉管灌注桩，容易出现断桩和桩身混凝土坍塌现象，一般可采用跳打法施工，跳打应在相邻成型的桩身砼强度达到设计强度的60%以上进行。对于松散性和流态淤泥质土，不宜多振，以边振边拔为宜，对已出现断桩，可采用复打法解决。混凝土终凝不久避免振动和扰动，桩中心过近，可采用跳打或控制时间的方法。
　　三、软弱土地基上的铁塔基础施工安全
　　软弱土地基上的铁塔基础，其基坑壁的形式主要有两种：一是采用坡率法，即自然放坡；二是采用支护结构。实践证明，基坑坑壁的形式直接影响基坑的安全性，若选用不当会埋下施工安全隐患。施工单位在进行施工组织设计时，往往过多考虑节省投资和缩短工期，忽视对坑壁形式的正确选用，从而出现坑壁形式选用不当。大多数铁塔基础工程，由于采用坡率法比采用支护结构节省投资，因此，这种方式常被施工单位作为基坑施工的首选形式。但坡率法只能在工程条件许可时才能采用，如果施工场地有限不能满足规范所要求的坡率或者地下水丰富、土质稳定性差，一般不能考虑坡率法；否则，容易出现隐患，造成坑壁坍塌。当不具备采用坡率法的条件时，应对基坑采用支护措施。
　　输电线路的杆塔基础，一般开挖深度不会大于6米，原则上首先考虑自然放坡。但要注意控制好以下几点：
　　1、严格控制好坡率法的坡率值。
　　当坑基顶部无重要建（构）筑物，场地有放坡条件且基坑深度≤6m时，可以优先采用坡率法。采用坡率法时，关键是要确定正确的坡率允许值。一般坑壁的坡率允许值可按工程类比的原则并结合已有稳定边坡的坡率值分析确定。
　　2、加强对土方开挖的监控
　　软土基坑必须分层均衡开挖，层高不宜超过1m。对采用自然放坡的基坑，坑壁坡度过快，是监控的重点。当出现基坑实际深度大于设计深度时，应及时调整个坑顶开挖线，保证坑壁坡率满足要求。开挖前，应根据基坑坑壁形式、降排水要求等制定开挖方案，并对机械操作人员进行交底。开挖时，应有技术人员在场，对开挖深度、坑壁坡度进行监控，防止超挖。
　　3、防止基坑边坡顶部超载
　　基坑边坡顶部超载或由于震动，破坏了土体的内聚力，会引起土体结构破坏，造成的滑坡。杆塔基础的基坑（槽）、边坡和基础桩孔边堆置各类建筑材料的，应按规定距离堆置。各类施工机械距基坑（槽）、边坡和基础桩孔边的距离，应根据设备重量、基坑（槽）、边坡的支护、土质情况确定，并不得小于1.5m。施工时，应及时把余土外运，不得堆放在基坑边坡顶部，浇筑混凝土时，应用钢管搭设施工便道。此外，当基坑开挖深度大于2m时，对坑边作业人员已构成危险，应按照高处作业和临边作业的规定，搭设临边防护设施，并设上下基坑的通道。
　　四、结束语
　　总之，在软土地基上进行杆塔基础施工比在其它地区作业难度更大，施工质量、安全更难控制。这就要求我们在施工前认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地质和有关软土地基方面的资料，对施工过程中可能会发生的一些问题及时进行分析处理，做到科学组织，精心施工，严格管理，施工质量与安全是完全有保证的，这些所谓的质量通病和安全隐患也是完全可以避免的。

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