李宏進 林晗 蘇繼明

（中國電建集團福建省電力勘測設(shè)計院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

為落實國網(wǎng)基建“六精四化”行動部署，國網(wǎng)福建公司在福建省全面推進輸電線路機械化施工，降低施工安全風險，提高安全生產(chǎn)水平。目前輸電線路工程機械化施工在該省平原地區(qū)已大范圍應(yīng)用，制約機械化推廣應(yīng)用在于山區(qū)。福建省山地丘陵地復(fù)雜、交通條件一般、植被茂盛，制約了機械化施工推廣應(yīng)用。

基礎(chǔ)機械化施工是輸電線路工程全過程機械化施工中最重要部分，本文將以某500 kV 工程為例，從機械設(shè)備進場方案、基礎(chǔ)選型、施工設(shè)備選擇、環(huán)水保方案4 個方面探討分析福建省輸電線路工程山地基礎(chǔ)機械化施工設(shè)計方案，進一步挖掘山區(qū)基礎(chǔ)機械化施工可行性，有效降低施工風險，為今后福建省內(nèi)類似工程的建設(shè)提供參考。

1 工程概況

依托工程途經(jīng)漳州市長泰區(qū)、廈門市同安區(qū)2 個區(qū)域，推薦路徑方案線路長度約48.5 km。全線為雙回同塔架設(shè)，設(shè)計基本風速為31 m/s、35 m/s，設(shè)計覆冰為0 mm，導(dǎo)線推薦采用4×JL3/G1A-630/45 型鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線，地線2 根均選用72 芯OPGW-17-150-5 復(fù)合光纜地線［1］。線路沿線地形：丘陵2%、山地68%、高山30%，沿線地貌絕大部分為山地，其余為山間盆地侵蝕堆積地貌。地層巖性以粉質(zhì)粘土、凝灰?guī)r、花崗巖為主，海拔在50～1 000 m 之間。沿線可利用道路主要有：G2517 沙廈高速公路、G1523 甬莞高速公路、G355 國道、S207省道、S507 省道、X550 縣道、X594 縣道、Y732 鄉(xiāng)道及多條村鎮(zhèn)道路等，交通條件一般［1］。

2 機械設(shè)備進場方案

機械設(shè)備進場是開展基礎(chǔ)機械化施工的前提，旋挖鉆機、山地微型樁鉆機等機械設(shè)備進場需要進場道路。進場方案的合理性在一定程度上決定了機械化施工的可行性。進場方案可以通俗地理解為找路和修路，是否有路直達塔位或者到達塔位附近，是否需要對已有道路進行拓寬及夯實加固，是否需要新建臨時進場道路，與人工施工對比機械化施工是否經(jīng)濟，是否進入到自然保護區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)等。優(yōu)化機械設(shè)備進場方案，有利于進一步提高工程基礎(chǔ)機械化率，節(jié)約工程造價，減少對周邊環(huán)境影響。

在終勘定位前，借助航飛數(shù)據(jù)成果完成塔位初選，同時可初步選擇到達塔位的道路，如圖1、圖2 所示，可發(fā)現(xiàn)已有道路情況，逐基統(tǒng)計核實進場道路，方便后續(xù)定位過程中到達塔位及機械設(shè)備進場方案設(shè)計。

圖1 Z2 塔位已有進場道路情況

圖2 J2 塔位已有進場道路情況

終勘定位過程中，基于航飛數(shù)據(jù)和奧維數(shù)據(jù)，尋找已有道路，核實道路情況，包括寬度、承載力及長度，記錄需拓寬道路寬度及長度、新建臨時道路寬度及長度。旋挖鉆機路基承載力要求不低于80 kPa，為滿足機械設(shè)備進場承載力要求，拓寬及新建臨時道路時路基要求邊填筑邊夯實，保證壓實，本工程路面鋪設(shè)10 cm 厚度碎石墊層。部分塔位已有進場道路如圖3和圖4 所示，現(xiàn)場已有現(xiàn)成的道路路面寬度及承載力基本滿足機械設(shè)備進場要求。后續(xù)施工階段利用已有道路和部分新建臨時道路方便施工機械進場。臨時道路修筑寬度則以基礎(chǔ)機械化施工設(shè)備進場條件為界限，常用旋挖鉆機路寬一般≥3.5 m，本工程臨時道路修建寬度取3.5 m。臨時修筑長度結(jié)合現(xiàn)場地形、植被情況、經(jīng)濟性等綜合考慮，參照以往特高壓工程經(jīng)濟性對比結(jié)果，本工程單基修筑長度建議不超過600 m。施工臨時進場道路的修筑長度可通過三維數(shù)字化平臺進行模擬設(shè)計，也可以征詢施工咨詢單位的意見，彌補設(shè)計在臨時道路修筑方案方面的短板。

圖3 J2 塔位已有進場道路現(xiàn)狀

圖4 Z36 塔位已有進場道路現(xiàn)狀

本工程多數(shù)塔位參照上文原則進行機械化施工進場道路策劃，但是部分塔位位于茶園附近，若新建臨時道路，青賠難度大、費用高，故不推薦基礎(chǔ)機械化施工；位于生態(tài)紅線范圍內(nèi)的塔位則根據(jù)現(xiàn)有道路情況，利用已有道路進場，不推薦新修臨時道路。

3 基礎(chǔ)選型

常用的山地基礎(chǔ)型式為掏挖基礎(chǔ)、挖孔基礎(chǔ)、巖石錨桿基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)、微型樁基礎(chǔ)等。本工程結(jié)合現(xiàn)場地形坡度、地質(zhì)條件、進場道路等各方面因素選擇巖石錨桿基礎(chǔ)、微型樁基礎(chǔ)、挖孔基礎(chǔ)作為山地機械化施工主要基礎(chǔ)型式。

3.1 巖石錨桿基礎(chǔ)

巖石錨桿基礎(chǔ)是1 種綠色環(huán)保型基礎(chǔ)，可充分利用巖石強度來承受鐵塔外荷載，減少對周邊環(huán)境影響，在福建省內(nèi)已有多個工程應(yīng)用。本工程巖石錨桿基礎(chǔ)選擇主要原則參照《架空輸電線路錨桿基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)程》（DL/T 5544—2018）執(zhí)行，同時借鑒特高壓工程的設(shè)計原則（塔位地形坡度35°時，覆蓋層不宜超過1.5 m；塔位地形坡度10°時，覆蓋層不超過3.2 m，其他坡度覆蓋層厚度插值采用）。根據(jù)現(xiàn)場測量及定位的成果進行篩選，本工程部分塔位可選擇使用巖石錨桿基礎(chǔ)，例如塔位Z56、塔位Z58 等。經(jīng)過地質(zhì)專業(yè)二次進場逐基逐腿鉆探，Z56塔位位于山頂附近，地形坡度8°，地層表面約2 m 為碎塊狀強風化花崗巖、約18 m 為中風化花崗巖；Z58 塔位地形坡度5°左右，地層表面約1.5 m 為含碎塊粉質(zhì)黏土、約2 m 碎塊狀強風化花崗巖、約16.5 m 為中風化花崗巖。Z56、Z58 等塔位地質(zhì)情況、地形坡度非常適合使用巖石錨桿基礎(chǔ)，可減少對周邊環(huán)境影響。

3.2 微型樁基礎(chǔ)

山地微型樁基礎(chǔ)也是1 種綠色環(huán)保型基礎(chǔ)，樁徑一般在200～400 mm。本次設(shè)計主要參照特高壓設(shè)計原則：覆蓋層厚度3～8 m，下臥基巖為非極軟巖、非極破碎巖，本工程設(shè)計樁徑取400 mm。

相較于巖石錨桿基礎(chǔ)，其優(yōu)勢在于對覆蓋層厚度及巖石完整性要求低，適用性更強，對巖石錨桿基礎(chǔ)進行了補充；劣勢在于目前山地微型樁省內(nèi)應(yīng)用工程少，對微型樁基礎(chǔ)受力機制、承載性能、施工方法、影響因素等還沒有全面的認識，計算方法未完全成熟，施工過程的參數(shù)缺乏指導(dǎo)規(guī)范，設(shè)計、施工、監(jiān)理、建管等各方都在探索階段。目前在工程中碰到由于施工工藝相對不夠成熟，施工過程中易出現(xiàn)打偏等各種突發(fā)情況［2］。隨著后續(xù)工程的推廣應(yīng)用，機械設(shè)備不斷更新?lián)Q代，施工工藝不斷成熟，各項規(guī)范及規(guī)定逐步出臺，微型樁基礎(chǔ)也將逐漸成為常規(guī)基礎(chǔ)?？紤]到各方面因素，本工程推薦少數(shù)塔位試點應(yīng)用微型樁基礎(chǔ)。

3.3 挖孔基礎(chǔ)

挖孔樁基礎(chǔ)目前是最常用的原狀土基礎(chǔ)型式，本工程山地不適用于巖石錨桿基礎(chǔ)和微型樁基礎(chǔ)的塔位均采用挖孔基礎(chǔ)。

考慮到道路情況、青賠情況、生態(tài)敏感等各種影響，能夠滿足機械設(shè)備進場的則優(yōu)先采用機械化施工，機械施工塔位基礎(chǔ)最小直徑不宜＜0.8 m，最大直徑不宜＞2.6 m。本工程基礎(chǔ)樁直徑1.2～2.4 m 在區(qū)間范圍內(nèi)，同時基礎(chǔ)不進行擴底處理。

對于無法修筑進場道路的塔位，采用人工挖孔基礎(chǔ)，設(shè)計基礎(chǔ)時通過增加擴大頭、優(yōu)化樁徑、減少樁長的方式，降低施工風險。施工過程中可采用爆破、風鎬或水磨鉆等方式提供施工效率。

4 施工設(shè)備選擇

本工程山地基礎(chǔ)機械化的難點在于基礎(chǔ)成孔設(shè)備的選擇。本工程為大風速區(qū)雙回路，基礎(chǔ)力大，基礎(chǔ)直徑大，轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)計算直徑2.0～2.4 m，需要大直徑的基礎(chǔ)成孔設(shè)備；廈門段地質(zhì)表層為粘性土，下層為中風化花崗巖，為高強度硬質(zhì)巖體，對機械設(shè)備要求高。通過對國內(nèi)相關(guān)企業(yè)機械設(shè)備情況進行調(diào)研，提出適合本工程的機械設(shè)備。

巖石錨桿基礎(chǔ)機械化施工常用小型模塊化錨桿鉆機，包括QWY-30 型輕便鉆機、MDS-90 錨桿鉆機等，鉆機可實現(xiàn)拆卸，通過索道或者人畜搬運至塔位，無需新建臨時進場道路，到塔位后組裝施工，鉆孔直徑90～150 mm，鉆孔深度可達到20 m，能夠精準定位對孔，保證鉆孔精度，提高施工效率，降低施工成本。小型模塊化錨桿鉆機在浙江金華、麗水地區(qū)已進行試點應(yīng)用，福建省內(nèi)工程也有應(yīng)用，能夠滿足工程建設(shè)要求。

微型樁基礎(chǔ)機械施工設(shè)備主要是各種類型的山地微型樁鉆機，鉆孔直徑可達400 mm，最大的鉆孔深度可達35 m，可滿足粘性土、碎石土、軟巖、風化巖、堅硬巖等不同地質(zhì)施工要求［3］。

挖孔基礎(chǔ)目前常用的機械施工設(shè)備是電建鉆機系列旋挖鉆機、徐工系列旋挖鉆機等，機械最大成孔直徑2.6 m，最大鉆孔深度達28 m，爬坡能力25°～30°，飽和單軸抗壓強度60 MPa以下。旋挖鉆機根據(jù)不同的地質(zhì)情況可選擇螺旋鉆頭、筒鉆、雙底撈砂斗、擴底鉆頭等，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，選擇合適的鉆頭配合干、濕孔作業(yè)實現(xiàn)粘性土、中風化及以下巖石的開挖，實現(xiàn)基坑作業(yè)不下人，提高施工效率，降低施工風險等級。旋挖鉆機在福建省內(nèi)已逐步推廣應(yīng)用，根據(jù)以往工程的情況，當碰到中風化地層時，施工效率明顯降低，建議進一步研發(fā)設(shè)備，提高在高強度硬質(zhì)巖體施工的效率。

5 環(huán)水保方案設(shè)計

本工程輸電線路穿越九龍江下游水土保持生態(tài)功能區(qū)、玳瑁山河源涵養(yǎng)與生物多樣性維護區(qū)、閩東南沿海水土保持與防風固沙生態(tài)區(qū)、福建漳州鼓鳴山省級森林自然公園4 處生態(tài)紅線，跨越枋洋水庫、火炎旗林木保護小區(qū)，臨近蟒蛇自然保護小區(qū)、森林公園。上述附近塔位不建議大規(guī)模采用機械化施工，不新建施工進場道路。運輸方式建議以索道運輸為主，基礎(chǔ)優(yōu)先選擇巖石錨桿基礎(chǔ)，嚴格控制擾動范圍。所有塔位執(zhí)行環(huán)水保設(shè)計原則，建立本工程水土流失防治措施體系，采取相應(yīng)的工程措施、植物措施、臨時措施，包括表土剝離、表土回覆、土地整治、播散草籽、栽植灌木、彩條布苫蓋、彩條布鋪墊、植生袋裝土攔擋壓覆、彩條旗圍欄、鋪設(shè)鋼板、修筑漿砌石截水溝、漿砌石擋渣墻等各項措施，盡量減少施工對周邊環(huán)境影響。施工圖階段參照特高壓原則進行環(huán)水保專項設(shè)計。

環(huán)水保方案設(shè)計時需同時兼顧福建省生態(tài)環(huán)境廳的環(huán)境影響報告書批復(fù)和福建省水利廳的水土保持方案報告書批復(fù)的要求，執(zhí)行相關(guān)法律、法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，落實報告書中提出的各項措施，減輕對周邊環(huán)境的不利影響。

6 結(jié)語

為提高福建省內(nèi)輸電線路工程基礎(chǔ)機械化施工率，設(shè)計需發(fā)揮龍頭引領(lǐng)作用，充分利用數(shù)字化手段，在施工圖定位過程中逐基落實山地基礎(chǔ)機械化施工可行性。本文依托省內(nèi)試點工程，從機械設(shè)備進場方案、基礎(chǔ)選型、施工設(shè)備選擇、環(huán)水保方案4 個方面簡單討論分析了山地基礎(chǔ)機械化施工的設(shè)計思路。通過本工程的試點推廣應(yīng)用，不斷提升福建省內(nèi)輸電線路工程山地基礎(chǔ)機械化率，降低施工風險。