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(chǔ)試驗(yàn)及質(zhì)量檢測，是保證輸電線路安全性的重要條件。因?yàn)檩旊娋€路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加上覆蓋范圍廣，所以對輸電線路桿塔基礎(chǔ)要求比較嚴(yán)格。目前輸電線路桿塔設(shè)計(jì)類型多元化，基礎(chǔ)施工方法眾多，如樁基礎(chǔ)、原狀土基礎(chǔ)或者是板式基礎(chǔ)、開挖回填基礎(chǔ)等。開挖回填基礎(chǔ)是輸電線路施工應(yīng)用最頻繁的方法，實(shí)際施工中包括以下內(nèi)容：其一是臺階基礎(chǔ)；其二是板式基礎(chǔ)；其三是沉井基礎(chǔ)；其四是裝配式基礎(chǔ)。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(chǔ)的選擇占比≥48%，由此可以看出，開挖回填基礎(chǔ)對輸電線路發(fā)展的重要性。

1 輸電線路開挖回填基礎(chǔ)試驗(yàn)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(chǔ)試驗(yàn)是保證輸電線路桿塔穩(wěn)定性的前提，綜合開挖回填基礎(chǔ)試驗(yàn)，對控制荷載科學(xué)設(shè)計(jì)，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(jì)算環(huán)節(jié)，借助開挖回填基礎(chǔ)試驗(yàn)對上拔穩(wěn)定相關(guān)參數(shù)予以計(jì)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(jì)算依據(jù)[1]。受到輸電線路點(diǎn)現(xiàn)狀特點(diǎn)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(jī)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(chǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)設(shè)計(jì)

輸電線路開挖回填基礎(chǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)，必須明確開挖回填基礎(chǔ)條件，此次研究選擇裝配式基礎(chǔ)為研究對象，確定研究對象后，對基礎(chǔ)類型進(jìn)行詳細(xì)介紹。裝配式基礎(chǔ)作為開挖回填基礎(chǔ)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(chǔ)底板的尺寸、高度參數(shù)以2.6m×2.6m、2.7m為主，當(dāng)然試驗(yàn)研究期間，必須綜合現(xiàn)場施工具體情況，對基礎(chǔ)底板尺寸以及埋深等靈活調(diào)整。

此次試驗(yàn)地點(diǎn)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(yàn)基礎(chǔ)埋深初步設(shè)計(jì)以2.0m、2.5m為主，開挖回填方法以鏟車碾壓回填為主。因?yàn)榉弁猎囼?yàn)與風(fēng)積沙試驗(yàn)屬性不同，所以粉土試驗(yàn)的地點(diǎn)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(xiàng)目點(diǎn)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(xiàng)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(yàn)基礎(chǔ)埋深參數(shù)定為2.2m，開挖回填以分層夯實(shí)方法為主，結(jié)合打夯機(jī)型號與夯實(shí)性能，分層夯實(shí)參數(shù)設(shè)定為300mm。

第一結(jié)合開挖回填基礎(chǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)需要，組織展開土工試驗(yàn)，回填土重度數(shù)值主要通過灌水法確定。隨后是基礎(chǔ)上拔角數(shù)值，得到方法是現(xiàn)場試驗(yàn)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(jì)算方法為土重法，因?yàn)楝F(xiàn)場試驗(yàn)中基礎(chǔ)上拔承載力計(jì)算存在一定誤差，所以開挖回填基礎(chǔ)上拔承載力計(jì)算值是通過多次計(jì)算機(jī)計(jì)算并求得平均數(shù)而來。表2為開挖回填基礎(chǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)中土工試驗(yàn)的基礎(chǔ)計(jì)算值，根據(jù)表1內(nèi)容，對開挖回填基礎(chǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果與架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程參數(shù)加以對比，詳見表2。

表1 土工試驗(yàn)的基礎(chǔ)計(jì)算值

表2 架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(chǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)所得到的基礎(chǔ)上拔承載力值，在開外回填基礎(chǔ)工程現(xiàn)場施工實(shí)測中并沒有較大差異。尤其是回填土容重的計(jì)算值與破裂角的計(jì)算值，施工實(shí)測與試驗(yàn)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(chǔ)施工質(zhì)量保障要求。

3 輸電線路開挖回填基礎(chǔ)質(zhì)量檢測試驗(yàn)

3.1 壓實(shí)系數(shù)

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

關(guān)于壓實(shí)系數(shù)方面的研究，需嚴(yán)格按照中華人民共和國和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[4]展開。規(guī)范中還指出，輸電線路施工項(xiàng)目中，若涉及開挖回填基礎(chǔ)施工，壓實(shí)系數(shù)的計(jì)算與壓實(shí)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(shí)施工準(zhǔn)備期間，以試驗(yàn)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(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，三四級公路路基施工，壓實(shí)度必須≥94%，如果是鐵路工程項(xiàng)目，路基基床壓實(shí)度要求做出適當(dāng)調(diào)整，必須≥91%。當(dāng)然壓實(shí)度要求的主要材料對象以粉砂、細(xì)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(shí)度必須≥81%。

輸電線路開挖回填基礎(chǔ)施工中，壓實(shí)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(xiàng)目，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)以及驗(yàn)收等給出明確規(guī)定，要求輸電線路桿塔基礎(chǔ)施工，必須以分層夯實(shí)的方法進(jìn)行回填處理，并且在回填施工完畢，坑口位置必須設(shè)置防沉層，防沉層設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格按照坑口邊寬＞上部變寬的原則設(shè)計(jì)。

通過對輸電線路開挖回填基礎(chǔ)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(chǔ)施工效果，保證輸電線路施工質(zhì)量，對夯實(shí)土壤提出明確夯實(shí)要求，分層回填夯實(shí)施工期間，要求每層夯實(shí)的厚度需控制為300mm，可取得最佳夯實(shí)效果。對比原狀土密度，要求夯實(shí)程度必須≥80%。若輸電線路開挖回填基礎(chǔ)施工中存在飽和黏性土，該類型土質(zhì)不適宜夯實(shí)，則可以根據(jù)現(xiàn)場施工情況減少夯實(shí)環(huán)節(jié)，但是必須進(jìn)行分層填實(shí)，同樣以原狀土密度為參考，分層填實(shí)的密度必須≥80%。若輸電線路開挖回填基礎(chǔ)施工中存在大孔隙土或者是砂，那么分層回填與夯實(shí)的難度增加，尤其是大量砂的存在，需多次回填夯實(shí)，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(jìn)行二次回填，這方面需要施工中加以注意。

3.2 土工試驗(yàn)

3.2.1 風(fēng)積沙土工試驗(yàn)。風(fēng)積沙土工試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施，調(diào)查風(fēng)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(yàn)。表3對風(fēng)積沙在不同狀態(tài)下土工試驗(yàn)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了整理，并且根據(jù)風(fēng)積沙密度、含水率與壓實(shí)系數(shù)參數(shù)，積極錄入輕型動力觸探試驗(yàn)系統(tǒng)中，得到輕型動力觸探數(shù)值。風(fēng)積沙在不同狀態(tài)下所實(shí)施的土工試驗(yàn)期間需注意，風(fēng)積沙室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)并實(shí)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(fēng)積沙最佳的兩個狀態(tài)。根據(jù)最佳狀態(tài)范圍去判斷風(fēng)積沙不同狀態(tài)下土工試驗(yàn)參數(shù)。

表3 風(fēng)積沙不同狀態(tài)土工試驗(yàn)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(fēng)積沙密度從原狀態(tài)1.680（kg/m3）調(diào)整為1.650（kg/m3），經(jīng)計(jì)算得出碾壓回填后的風(fēng)積沙，密實(shí)度為原狀狀態(tài)風(fēng)積沙密實(shí)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(fēng)積沙密實(shí)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(shí)系數(shù)達(dá)到85%，滿足規(guī)范對輸電線路開挖回填壓實(shí)度提出的要求。

3.2.2 粉土土工試驗(yàn)。粉土土工試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施，同樣提前對粉土原始狀態(tài)進(jìn)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(yàn)結(jié)果對比。開挖回填分層夯實(shí)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(yàn)主要是對上述三種狀態(tài)進(jìn)行研究，研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)詳見表4。

表4 粉土不同狀態(tài)下土工試驗(yàn)參數(shù)

粉土在不同狀態(tài)下所實(shí)施的土工試驗(yàn)期間需注意，粉土室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)并實(shí)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(yàn)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(shí)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(shí)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(shí)回填土的壓實(shí)系數(shù)比例達(dá)到94%，遠(yuǎn)高于自然回填80%的比例。除此之外，300mm分層夯實(shí)回填土施工，需注意強(qiáng)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(shí)回填土最次。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要因?yàn)?00mm分層夯實(shí)回填土施工期間，需要應(yīng)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(shí)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(qiáng)化，不會出現(xiàn)300mm分層夯實(shí)回填土承載性反復(fù)的情況。

4 結(jié)束語

通過對裝配式基礎(chǔ)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，去明確上拔計(jì)算與土體容重計(jì)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(jìn)行研究，根據(jù)回填施工要求，分別展開壓實(shí)系數(shù)與土工試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究，嚴(yán)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(shí)系數(shù)測試價值。壓實(shí)系數(shù)的控制，需重視開挖回填基礎(chǔ)的坑口防沉層設(shè)計(jì)與石塊疊加處理。土工試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要針對風(fēng)積沙與粉土兩種類型展開，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，去認(rèn)識到分層夯實(shí)回填的重要。在此基礎(chǔ)上，整理試驗(yàn)研究數(shù)值，總結(jié)試驗(yàn)研究結(jié)果，為未來輸電線路開挖回填基礎(chǔ)施工與質(zhì)量控制提供參考。