巖石錨樁基礎(chǔ)在輸電工程中應(yīng)用和改進(jìn)

【摘要】巖石錨樁作為輸電線路工程的桿塔拉線基礎(chǔ)和桿塔基礎(chǔ)可降低工程造價(jià)，減輕繁重勞動(dòng)強(qiáng)度，是值得推廣的一種先進(jìn)的巖石基礎(chǔ)和施工工藝。

【關(guān)鍵詞】巖石錨樁拉線基礎(chǔ)桿塔基礎(chǔ)

0引言

在山區(qū)輸電線路建設(shè)工程中，桿塔拉線基礎(chǔ)和桿塔基礎(chǔ)應(yīng)用巖石錨樁有很長(zhǎng)歷史，由于受到鉆機(jī)笨重限制，發(fā)展十分緩慢。近年來，國(guó)內(nèi)外隨著各種輕便鉆機(jī)的進(jìn)步，使巖石錨樁有了新的發(fā)展。很多地區(qū)已應(yīng)用于110、220、400、500kV電壓等級(jí)的山區(qū)輸電線路工程中，不僅提高施工水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工程造價(jià)，保護(hù)自然植被具有重要的意義，且發(fā)揮了原狀巖體的力學(xué)性能，具有較好的抗拔功能。特別是上拔和下壓地基的變形與其它類型基礎(chǔ)相比，減輕結(jié)構(gòu)自重，大大降低了基礎(chǔ)材料的消耗。運(yùn)輸困難的高山峻嶺地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益更為明顯，是值得推廣的一種先進(jìn)巖石基礎(chǔ)和施工工藝。

目前，國(guó)內(nèi)外巖石錨樁大致有直錨式、承臺(tái)式、嵌固式3種基本類型，應(yīng)用較為成功。直錨式具有簡(jiǎn)便工藝、靈活性、適用性、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)；而承臺(tái)式和嵌固式作為不能采用直錨式的一種補(bǔ)救方式。

1美國(guó)常用的3種巖石錨樁

螺紋楔型巖石錨樁

螺紋楔型巖石錨樁結(jié)構(gòu)如圖1，共有13種，它由拉桿和螺紋楔塊及螺母組成。其材質(zhì)是用可鍛鑄鐵制造，經(jīng)熱鍍鋅防腐處理。適用于直徑為或的錨孔，巖石錨樁脹開后緊壓在堅(jiān)硬的巖石上，拉桿受力越大，巖石錨樁的楔形塊壓得更緊，就越堅(jiān)固。不需要導(dǎo)管、混凝土、灌漿設(shè)備。拉桿直徑為和，長(zhǎng)度為～，熱鍍鋅或涂黑色防銹漆層。這種巖石錨樁應(yīng)用在等級(jí)為1的堅(jiān)硬巖石上，深的孔內(nèi)，其強(qiáng)度即為拉桿的機(jī)械強(qiáng)度。拉桿極限強(qiáng)度，拉桿為。安裝巖石錨樁的拉桿應(yīng)與拉線成一直線。

圖1螺紋楔型巖石錨樁

楔塊型巖石錨樁

楔塊型巖石錨樁結(jié)構(gòu)如圖2，由楔塊和上為拉眼、下為拉桿組成。根據(jù)拉線作用拉桿又分為圓眼、邊眼和端眼拉桿3種，用于巖石或混凝土上固定拉線，與拉線成90°鉆一個(gè)直徑比拉桿直徑略大的孔，孔深為拉桿長(zhǎng)度的3/4左右。將楔塊放入拉桿開槽中，然后將整個(gè)巖石錨樁放到孔底，用重錘反復(fù)擊打，使拉桿開槽脹開頂住錨孔，并用水泥砂漿封住。極限強(qiáng)度一般為拉桿破壞強(qiáng)度。

圖2楔塊型巖石錨樁

組合式巖石錨樁

組合式巖石錨樁如圖3，是由轉(zhuǎn)向拉桿和楔塊巖石錨樁組合而成，主要用于巖石層接近地表的地方。破壞強(qiáng)度為～。

以上3種類型巖石錨樁也可組合成普通群錨和臺(tái)階群錨，用于輸電線路的拉線基礎(chǔ)和桿塔基礎(chǔ)。

圖3組合式巖石錨樁

2國(guó)內(nèi)應(yīng)用巖石錨樁情況

我國(guó)應(yīng)用巖石錨樁歷史悠久，50年代初在輸電線路應(yīng)用至今已有40多年歷史，取得好的經(jīng)驗(yàn)。近幾年，由于輕型分體式鉆機(jī)研制成功，使巖石錨樁有了一個(gè)新的發(fā)展。

直桿型巖石錨樁

1991年，在220kV輸電線路工程中，采用7基直桿型巖石錨樁基礎(chǔ)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，錨樁基礎(chǔ)造價(jià)僅為臺(tái)階式混凝土基礎(chǔ)的%，節(jié)約了大量工程投資。

表1直桿型巖石錨樁基礎(chǔ)與臺(tái)階式混凝土基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)比較

序號(hào)項(xiàng)目臺(tái)階式基礎(chǔ)錨樁基礎(chǔ)

1材料費(fèi)30241251

2安裝費(fèi)30551536

3土石方費(fèi)2992403

4運(yùn)輸費(fèi)2376475

5鉆機(jī)折舊0500

6空壓機(jī)臺(tái)班費(fèi)0500

7油料0200

小計(jì)114474865

取費(fèi)40062831

合計(jì)154537696

百分比/%

安徽省電力設(shè)計(jì)院在工程使用前做了大量調(diào)查、試驗(yàn)工作。對(duì)單錨和4根組合群錨進(jìn)行了真型破壞試驗(yàn)。完成鉆孔96個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺深度336m，全部試驗(yàn)基礎(chǔ)總計(jì)42個(gè)，試驗(yàn)錨樁結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)基礎(chǔ)型式如圖4，其結(jié)構(gòu)由30mm普通碳素鋼、M30螺母和30墊片組成。試驗(yàn)巖石種類選擇該地區(qū)3種代表性類別巖石。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

圖4直桿式巖石錨樁基礎(chǔ)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得如下結(jié)論：試驗(yàn)數(shù)據(jù)都大于優(yōu)于SDGJ62—84規(guī)定的計(jì)算值，基礎(chǔ)的安全儲(chǔ)備大，完全可用于輸電線路工程中。220kV以上輸電線路工程，一般情況以～作為錨桿的錨固深度，可滿足基礎(chǔ)強(qiáng)度穩(wěn)定

表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)

類別巖石類別孔深

/m代號(hào)極限抗拔力

/kN極限抗拔力

對(duì)比

單錨砂巖3Ad210孔深極限抗拔

力比近似1：1

單錨與群錨

同深度之比

近似1：結(jié)

論：與孔深關(guān)系

不大，與錨

桿根數(shù)極其有關(guān)

5Ad200

泥頁巖3Bd195

5Bd200

花崗巖3Cd190

5Cd210

群錨砂巖3Aq650

5Aq700

泥頁巖3Bq750

5Bq720

花崗巖3Cq510

5Cq750

要求；基礎(chǔ)平臺(tái)可改善基礎(chǔ)的受力條件，提高基礎(chǔ)穩(wěn)定可靠性和防止原狀巖體風(fēng)化。巖石錨樁不僅適用于未風(fēng)化、微風(fēng)化和中等風(fēng)化程度的巖石基礎(chǔ)，也可用于強(qiáng)風(fēng)化程度的巖石基礎(chǔ)，但要逐基視風(fēng)化程度而確定。

帶底腳螺母式直桿型巖石錨樁

1997年10月，山西省電力設(shè)計(jì)院和山西省送變電工程公司總結(jié)了500kV輸電線路工程中使用巖石錨基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備在山西省陽城至江蘇省淮陰市500kV輸電工程的河南薄壁段采用巖錨基礎(chǔ)。此段處于太行山區(qū)約51km線路，為中高山區(qū)，分布有頁巖、灰?guī)r，風(fēng)化程度為微風(fēng)化、中等風(fēng)化，巖石成因年代不同，巖石的力學(xué)指標(biāo)差異，為了確保對(duì)這段巖石錨樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工工藝的正確性和可靠性，做了幾組典型試驗(yàn)，并通過試驗(yàn)評(píng)審。試驗(yàn)錨樁結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)基礎(chǔ)型式如圖5，其結(jié)構(gòu)由48普通碳素鋼、M48螺母、48墊片組成。試驗(yàn)荷載根據(jù)送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定要求進(jìn)行，其試驗(yàn)結(jié)果令人滿意，將應(yīng)用于該工程。

圖5帶底腳螺母式直桿型巖石錨樁

新型膨脹型巖石錨樁

參閱了國(guó)內(nèi)外巖錨資料，認(rèn)真分析和研究，設(shè)計(jì)一種新式結(jié)構(gòu)巖石錨樁如圖6，它由錐形錨桿、開槽錨套和螺母頂圈組成，與常用膨脹螺栓結(jié)構(gòu)相仿；安裝時(shí)，先將錨桿放入孔內(nèi)，裝上開槽錨套，用力錘擊錨套使之與錨孔膨脹緊固，再裝上螺母頂圈，加長(zhǎng)板手將擰緊螺母頂圈至擰不動(dòng)為止，使錨套膨脹力至最大。卸下螺母頂圈，再灌上水泥砂漿，進(jìn)行保養(yǎng)。若錨樁各件進(jìn)行熱鍍鋅防腐，不必灌水泥砂漿?？捎糜诶€基礎(chǔ)、桿塔基礎(chǔ)、單錨基礎(chǔ)、群錨基礎(chǔ)等，是一種十分理想的巖石錨樁。

圖6新式膨脹型巖石錨樁

3結(jié)束語

巖石錨樁具有許多優(yōu)點(diǎn)，隨著新型輕便、分體式鉆機(jī)誕生，促進(jìn)巖石錨樁的發(fā)展，但對(duì)這一老工藝要進(jìn)一步的研討，其主要問題是：

進(jìn)一步開發(fā)、研制更輕便、多功能、輸送長(zhǎng)距離的無漏風(fēng)鉆機(jī)。這是巖石錨樁發(fā)展的關(guān)鍵。目前輸送距離不到1km。建議研制類似高壓液體薄壁軟輸送管，接頭也采用快速接頭。這樣，風(fēng)量、風(fēng)壓等衰減較弱，提高輸送距離。

逐步完善巖