徐志軍 史通煜

(1.國(guó)家電網(wǎng)有限公司，北京 100031； 2.中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192)

0 引言

筒樁是指采用專(zhuān)用施工機(jī)械在地基中形成大直徑筒形孔，然后配置鋼筋籠并就地灌注混凝土而成形的筒形樁[1,2]。筒樁外徑一般為1 m～2 m，壁厚通常為0.12 m～0.4 m，具有受力結(jié)構(gòu)合理、承載力高、工后沉降小、節(jié)省材料和無(wú)廢棄泥漿產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于軟粘土地質(zhì)，大部分用在海洋工程、高速公路、高速鐵路的軟基處理和深基坑支護(hù)等領(lǐng)域[3-5]。筒樁基礎(chǔ)在輸電線(xiàn)路行業(yè)領(lǐng)域還屬于新生事物，未見(jiàn)應(yīng)用[6,7]。在輸電線(xiàn)路工程經(jīng)過(guò)的黃土地區(qū)，可考慮采用內(nèi)部帶有空腔并回填棄土的筒樁基礎(chǔ)型式，如圖1所示，可大幅節(jié)省混凝土材料用量，有效消納施工成孔過(guò)程中產(chǎn)生的大量棄土，減少棄土外運(yùn)工程量，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益將十分凸顯。

桿塔屬于高聳結(jié)構(gòu)，通常情況下抗拔和抗傾覆穩(wěn)定性是桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主控條件，且筒樁基礎(chǔ)的上部實(shí)心封頂高度需滿(mǎn)足地腳螺栓、插入式角鋼等塔腿連接件的機(jī)械錨固長(zhǎng)度要求，這點(diǎn)與建筑、交通等其他行業(yè)的筒樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式不同，給線(xiàn)路基礎(chǔ)施工帶來(lái)了困難和挑戰(zhàn)。本文針對(duì)黃土地區(qū)輸電線(xiàn)路筒樁基礎(chǔ)的施工全過(guò)程，從現(xiàn)場(chǎng)流水作業(yè)施工及質(zhì)量控制措施等方面，分析了筒樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)和質(zhì)量控制措施。

1 黃土地質(zhì)特點(diǎn)

黃土是最新的地質(zhì)時(shí)期(距今約200萬(wàn)年左右的第四紀(jì)時(shí)期)形成的陸相土狀堆積物。黃土的主要地質(zhì)特點(diǎn)包括多孔性、垂直節(jié)理發(fā)育、層理不明顯、透水性較強(qiáng)、沉陷性和自立性[8]。其中黃土的自立自穩(wěn)特性為輸電線(xiàn)路人工挖孔灌注樁的掏挖施工成孔創(chuàng)造了有利條件。正是由于黃土的直立性和圓拱支撐力的共同作用，平衡了主動(dòng)土壓力，從而使掏挖過(guò)程和成孔后孔壁不變形、不坍塌，為黃土地區(qū)人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)的工程應(yīng)用提供了可能性。

2 施工方法

2.1 施工難點(diǎn)

筒樁基礎(chǔ)在我國(guó)輸電線(xiàn)路工程中屬于首次應(yīng)用，沒(méi)有現(xiàn)成的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。與傳統(tǒng)的實(shí)心挖孔灌注樁基礎(chǔ)相比，筒樁基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)施工的難點(diǎn)包括：

1)如何形成一個(gè)環(huán)形基坑。一種方案是利用洛陽(yáng)鏟或其他小直徑鉆孔設(shè)備直接在地基中掏挖出一個(gè)環(huán)形孔；另一種方案是利用旋挖鉆機(jī)、洛陽(yáng)鏟等機(jī)械裝備或人工先掏挖成孔再支設(shè)內(nèi)襯的方法形成環(huán)形基坑，最后將掏挖成孔過(guò)程中產(chǎn)生的棄土回填至內(nèi)襯中間的空腔。

2)如何安放地腳螺栓連接件。當(dāng)采用直接掏挖環(huán)形孔施工方案時(shí)，需待下部環(huán)形結(jié)構(gòu)段混凝土澆筑完成后，將上部實(shí)體段部分土體挖除再安放地腳螺栓并澆筑混凝土；當(dāng)采用先掏挖成孔再支設(shè)內(nèi)襯的方法形成環(huán)形基坑時(shí)，下部環(huán)形結(jié)構(gòu)段和上部地腳螺栓實(shí)體段可以一體化澆筑成型。

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，采用洛陽(yáng)鏟、鐵鍬等手工工具，首先開(kāi)展了掏挖環(huán)形孔施工方案探索，在掏挖深度小于2.5 m時(shí)，一切進(jìn)展順利，環(huán)形基坑能夠順利成形；當(dāng)掏挖深度超過(guò)2.5 m時(shí)，出現(xiàn)坑底落土清理困難、土芯開(kāi)裂晃動(dòng)的情況，為了安全起見(jiàn)，停止了繼續(xù)掏挖環(huán)形孔方案的探索，轉(zhuǎn)而采用先掏挖成孔再支設(shè)內(nèi)襯的方法進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

2.2 施工流程

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，先采用旋挖鉆機(jī)、電動(dòng)洛陽(yáng)鏟等施工機(jī)具或人工掏挖成孔，然后在基坑內(nèi)綁扎和安放鋼筋籠、支設(shè)基礎(chǔ)露頭部分模板，并將內(nèi)襯放入基坑中間形成環(huán)形孔，回填掏挖成孔過(guò)程中產(chǎn)生的多余棄土至內(nèi)襯中間并在內(nèi)襯上部蓋上鋼板封蓋、安放好地腳螺栓并澆筑混凝土，最終形成內(nèi)部空腔回填棄土的筒樁基礎(chǔ)。施工流程如圖2所示。

與傳統(tǒng)的實(shí)心挖孔灌注基礎(chǔ)施工相比，筒樁基礎(chǔ)的施工工藝在掏挖成孔、鋼筋籠綁扎與安放、地腳螺栓的定位與安裝、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)等方面是一致的。筒樁基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵工序和重難點(diǎn)在于內(nèi)襯的選材與安裝、空腔內(nèi)部土體回填。

筒樁基礎(chǔ)的內(nèi)襯材料可以因地制宜選擇薄壁鋼管、鑄鐵管和水泥管等。內(nèi)襯下放基坑前，可預(yù)先按內(nèi)襯外形尺寸，在基坑底挖掘5 cm左右的定位槽，在鋼筋籠內(nèi)箍筋焊接定位筋，在內(nèi)襯頂部封蓋鋼板，確?；炷翝仓^(guò)程中內(nèi)襯不移位，如圖3，圖4所示。

內(nèi)襯內(nèi)的回填土施工過(guò)程中，需采取溜槽等措施確?；靥钔敛伙w濺到內(nèi)襯外，以免影響樁基礎(chǔ)混凝土與鋼筋籠的膠結(jié)質(zhì)量，以及基坑壁摩阻力的發(fā)揮。

2.3 施工質(zhì)量控制措施

輸電線(xiàn)路筒樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制措施主要包括：

1)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)將基底浮土和落渣徹底清理干凈。

2)做好內(nèi)襯的定位和固定：內(nèi)襯下放前應(yīng)在基坑底部設(shè)置定位槽，內(nèi)襯安放就位后用固定支架將其固定牢靠，防止移位。

3)確?？涨粌?nèi)部回填土施工質(zhì)量：土體回填施工時(shí)需設(shè)置溜槽，防止土體飛濺到內(nèi)襯外部，并分層壓實(shí)。

4)掏挖成孔與混凝土澆筑宜連續(xù)作業(yè)，減少中間停留時(shí)間。雨季施工時(shí)需做好基坑防水措施，防止雨水倒灌引起樁孔壁坍塌。

2.4 施工質(zhì)量驗(yàn)證

輸電線(xiàn)路大部分塔位遠(yuǎn)離城市，無(wú)法采用商品混凝土，因此混凝土的現(xiàn)場(chǎng)拌制和澆筑質(zhì)量對(duì)于僅靠環(huán)壁混凝土承載的筒樁基礎(chǔ)而言尤為重要，這也是工程設(shè)計(jì)人員關(guān)注和擔(dān)心的地方。

在寧夏固原某地開(kāi)展的筒樁基礎(chǔ)試樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，地質(zhì)條件如表1所示，筒樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸如表2所示。

表1 地質(zhì)條件

表2 筒樁試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸 m

靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 筒樁試驗(yàn)基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)結(jié)果

從表3中可以看出，本文所提出的施工方法及質(zhì)量控制措施能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合黃土地區(qū)輸電線(xiàn)路筒樁基礎(chǔ)的施工全過(guò)程，從現(xiàn)場(chǎng)流水作業(yè)施工及質(zhì)量控制措施等方面，研究了筒樁基礎(chǔ)的施工工藝。

輸電線(xiàn)路黃土地基筒樁基礎(chǔ)的施工，適宜采用先掏挖成孔再支設(shè)內(nèi)襯的方法形成環(huán)形基坑，然后將掏挖成孔過(guò)程中產(chǎn)生的棄土回填至內(nèi)襯中間的空腔，最后將下部環(huán)形結(jié)構(gòu)段和上部地腳螺栓實(shí)體段一體化澆筑成型。與普通實(shí)心挖孔灌注樁基礎(chǔ)相比，施工工藝僅增加支設(shè)內(nèi)襯和回填棄土步驟，施工過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)便，無(wú)額外增加施工工作量且掏挖成孔過(guò)程中的安全保障有所加強(qiáng)，施工質(zhì)量也可控能控。