微型钢管灌注桩在220kV新南甲乙线#12塔加固与纠偏处理方案探讨潘国斌

微型钢管灌注桩在220kV新南甲乙线#12塔加固与纠偏处理方案探讨潘国斌

潘国斌

（广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山528200）

摘要：结合施工实例，介绍微型钢管灌注桩在线路纠偏工作中的应用。并通过沉降观测的方法检验纠偏加固的成果,从而为基础的加固与铁塔纠偏工作积累经验。

关键词：送电线路；基础加固；铁塔纠偏

前言：

随着士地资源越来越缺乏，越来越多的新建道路与送电线路并排行走，或者直接将运行中的送电线路规划在道路中间。随着地质条件的变化加之线路周边基建设施的不断修建和车辆的不断辗压，部分杆塔出现不同程度的沉降和倾斜。220kV新南甲、乙线＃12塔位于佛山市南海区，地形原处于鱼塘、河涌边。由于佛山市公路局在2010年5月开始沿线行修建双向六车道的烟南大道，220kV新南甲、乙线＃12塔位于烟南大道中间绿化带，由于基础分为独立的4大块，受各种合力影响和周围荷载的变化，2010年7月开始出现不同程度的沉降和倾斜。

测量情况：

220kV新南甲、乙线＃12塔型号为JsnAT1-13全高21.7m，基础根开5670mm,基础地质为淤泥土，允许承载力[p]72kN/m2、摩阻力τp18kN/m2、计算容重16kN/m3。JC36型基础埋深1.3米，底板宽4米，C20混凝土11.712m3。查该线路的设计资料得其基础最大压力设计值F为310KN。

以上数据对比显示：2010年7月份两次数据显示220kV新南甲、乙线＃12塔倾斜情况明显加剧，2010年11月数据显示，地质状况一直在变化，四腿均开始不均匀下沉，倾斜基础Ⅱ、Ⅲ腿明显下沉，Ⅰ、Ⅳ腿也有加快下沉趋势！原因是烟南大道施工工程钻桩、建桥、车辆辗压致使基础承力层下沉，基础受力不均导致杆塔倾斜。

3.原因分析：

3.1地质影响。在建的烟南大道沿线路方向建设，沿线钻桩及掏挖导致地质变化，铁塔基础承力层承载力下降。

3.2基础不均匀沉降。由于220kV新南甲、乙线＃12塔基础为独立的4大板块，而且底部埋深均在1．3m，大板块底部为淤泥土层，承力土层具有流塑和湿涨干缩的特征，使靠近施工及车辆的不断辗压位置三个个板块在长期的正压力和变化荷载的共同作用下，发生倾斜。

4.解决方案：

4.1易地改造。在原基础附近重新选点，采用较为稳固的钻孔灌注桩基础施工，新建一座相同型号的铁塔或将原铁塔平移至新基础上。采用钻孔灌注桩重做基础是一种切实可行的方法，从设计上讲再出现基础位移或下沉的可能性是很低的。它不足的地方是：

a）费用昂贵。由于重新选点必然需要占用邻近的土地，征地赔款数额较大，且在有限的线路停电时间下，必须新组立一座相同型号的铁塔。初步测算整个工程费用超过80万元，道路方只同意支付40万元。

b）线路需要停电配合。在立塔、拆塔的过程中，线路必须在一段相对较长的时间里实施停电，停电时间约48～72h，社会效益、经济效益影响较大。

C）可选点不多。220kV新南甲、乙线＃11-＃12塔跨越一条河涌。220kV新南甲、乙线＃11-＃12塔、＃12-＃13塔分别穿越500kV江西甲、乙线，线间距离裕度不大。

4.2打拉线、简单加固等施工方法都很难有效控制基础下沉问题。因塔位地处在建道路中间，基础底板位于路边，铁塔呼高只有13m，打拉线效果不好及影响道路美观，佛山公路局不同意该方案；加垫片垫高塔脚方法因基础下沉过大，地脚螺栓长度不足变得不可行。

4.3最终确定采用微型钢管灌注桩基础加固。在每个基础的底板四角各钻一条直径200mm灌注桩，桩身灌注水泥砂浆和碎石，桩端入承力层1m，在钢管灌注桩桩顶上设置新承台，再用提升架对铁塔进行提升。附图1：微型钢管灌注桩施工示意图。

5.2微型钢管灌注桩承载力验算

因为微型钢管灌注桩不同于普通桩径的灌注桩，按单桩计算微型钢管灌注桩的垂直承载力。根据SDGJ62-84技术规定：

[FVa]＝Uhτp/K1（式2）

(注：由于桩径小，式1忽略了桩端的承载力)

式中：

U―桩身截面周长，m；

h―桩入土深度，m；

τp―桩周土单位面积的加权平均极限摩阻力，kN/m2。

K1―基础稳定设计安全系数，对耐张塔取2.5。

4条25米深直径200mm微型钢管灌注桩的总垂直承载力为452kN，微型钢管灌注桩满足基础承载力要求。

6．对220kV新南甲、乙线＃12塔进行加固及纠偏

6.1基础加固处理

基础加固采用微型钢管灌注桩，钻孔直径250mm，深度25～30m，钢管直径200mm。桩身灌注水泥砂浆和碎石,桩端入承力层1.0m。

在钢管灌注桩桩顶上施工新承台，厚度300mm，砼为C20，采用双向配筋φ20@200。

灌注桩成型后在灌注桩桩顶上施工新承台，新承台施工前将基础立柱打花，通过钢筋使新承台与原立柱连成一体，从而负荷从立柱通过承台传导到四根灌注桩承载。（如图已浇铸好的新承台）为了是承台与原有基础更好的连接，在原基础侧面相隔200mm打一个150mm的孔，插入短筋（φ20×300），打花原基础，用水泥砂浆粘固。再在原基础外面浇筑新基础。

基础加固完成后，待基础经过28天养护期后方可进行铁塔纠偏。

铁塔纠偏过程应在铁塔的顺线路方向和横线路方向架设经纬仪随时检测铁塔的倾斜情况。详细纠偏操作如下：

（一）准备工作

1.基础保护帽的处理

施工前提前对基础保护帽进行处理，打去保护帽后，核对地脚螺栓和塔脚底板的规格型号；清理地脚螺栓的螺纹后涂上黄油为顶升施工作准备。

2.临时工器具的加工

a）提升架的加工

经计算确定采用10槽钢、10mm、20mm钢板板制成，加工成提升架，提升架通过4个M20*120螺栓（6.8级）与塔脚底板主材连接。

b）地脚螺栓套筒的加工

经现场核对地脚螺栓后，确定地脚螺栓套筒的加工长度。

附图2：地脚螺栓套筒加工图。

C）垫片的加工

铁塔顶升后，拟在塔脚板下垫A3F铁板，规格为-10×100×450共80块。

3.提升架的安装

停电施工前，如下图所示在220kV新南甲、乙线＃12塔塔腿主材采用6.8级M20×120的螺栓安装提升架，并对螺栓进行紧固，使之满足顶升要求。

（二）顶升过程的控制

1.220kV新南甲、乙线停电后，进行验电和接地工作，并拆除220kV新南甲、乙线＃11—＃12、＃12—＃13段导、地线。

2.将220kV新南甲、乙＃12塔塔腿地脚螺栓的螺母稍松开，将需提升的塔腿地脚螺帽松平至与螺杆相平，严禁全部拆除螺帽。

3.在提升架下方合适的位置安装50T液压千斤顶，千斤顶安装在基础立柱上，同步启动千斤顶进行铁塔的提升。铁塔每提升10mm即在铁塔底板下垫一片-10×100×450。

4.杆塔顶升过程中，为保证铁塔的稳定和塔腿的稳步上升，在未施工的另两塔腿主材上各安置一根临时拉线，临时拉线应对角布置，临时拉线用φ12.5钢丝绳，地锚配5t，同时配以6t链条葫芦调节。在提升过程中应同步调整临时拉线，以保持临时拉线适当的受力配合铁塔的提升。

5.铁塔顶升过程中，分别在铁塔正面和侧面设置经纬仪监控铁塔。

6.铁塔顶升至满足预编要求后，将垫片焊接成一个整体。

7.将导、地线重新挂回横担后，浇制基础保护帽。

8.拆迁铁塔临时拉线。

6.3工器具受力验算

a）以220kV新南甲、乙线#12塔为计算依据，塔重约10t，导线型号为LGJ-300，按双回路计算，双回路导线对铁塔产生的压力为3.5t。一次调整2个塔腿，铁塔自重对2个塔腿的压力为5t，双回路导线对2个塔腿的压力为1.75t，最后铁塔基础2个塔腿的压力1.75t+5t=6.75t。采用两个千斤顶同时施工，满足受力要求。

b）对于连接螺栓，剪切力如下：φ20为3.14t，φ22为3.8t，φ24为4.52t，均为单剪力。临时提升架采用4个φ20螺栓连接，满足施工受力要求。

C）铁塔提升后，应继续每月对220kV新南甲、乙＃12塔塔腿基础进行沉降监测，并建立档案。为日后处理铁塔基础沉降提供基础数据。

7.塔腿升高高度的验证

测量数据显示，Ⅱ腿下沉最为严重，考虑部分水平材出现变形问题，垫片过高可能致使变形塔材的反复挤压，综合考虑基础下降问题，最终确定Ⅱ腿加不多于16块垫片（每块垫片10mm），Ⅲ腿加不多于12块垫片，Ⅰ腿加不多于10块垫片。施工过程中采用松开地脚螺栓用经纬仪对位、用水准仪控制高程的方法将塔架调平，220kV新南甲、乙线＃12塔在2011年5月13日施工完毕，经测量220kV新南甲、乙线＃12塔倾斜度小于3‰，满足运行要求（表3为加固、纠偏后测量情况记录表）。施工后严密监视铁塔倾斜变化情况，经过2个月的不间断观察、测量，杆塔状况稳定，线路运行良好。

8.结束语

在输电线路铁塔原基础上进行加固和纠偏，使用微型钢管灌注桩补强，提高基础的承载力的方法不用迁移铁塔和改变线路线行，施工方法较简便。从实际情况来看，在资金较小、铁塔基础迁改位置不良的情况下；采用微型钢管灌注桩加固、纠偏具有以下特点：

a）节约资金，整个工程费用约42万元，为迁塔费用的52.5％；

b）施工安全有保障，大部分工作在地面进行，降低劳动强度；

c）由于钻桩期间不需要停电，具有不停电、少停电的施工特点。

d）纠偏施工完成后，地基处理效果好，没有继续发生下沉，效果良好。

参考文献：

1、《送电线路基础设计技术规定》（DL5219-2005）

2、《电力工程高压送电线路设计手册》――中国电力出版社2003

3、邝梦明，《220kV四端线012号铁塔基础纠偏技术分析》