巴西特高压输电线路拉线塔施工中钢制螺旋桩的应用

沈 周 黄志阳

(中国电建集团福建工程有限公司,福建 福州350000)

巴西美丽山水电±800 千伏特高压直流送出二期项目（以下简称“美丽山二期”）是“一带一路”战略的重要实践，是我国在境外第一个独立投资建设运营的特高压工程。本工程送端是位于亚马逊平原的欣古换流站，受端是位于里约州的里约换流站，直线线路2518km，输电能力400 万千瓦。[1]美丽山二期线路中采用的钢制螺旋桩施工有效的加快了施工工效，同时保护了当地环境。

1 技术原理

拉线塔中心桩采用全预制装配式钢筋混凝土基础，拉线桩基础采用全钢螺旋桩基础。[2]拉线塔拉盘螺旋桩由螺旋钻头、中间延长杆、杆头连接而成，将焊有受力盘的螺旋钻头旋转钻入地下，通过高强螺栓对接螺旋桩延长节，不断将延长杆钻入地下，直至到达设计深度，然后通过拉力试验测试满足设计拉力要求，最后安装杆头而形成拉线的拉盘。拉线塔中心基础螺旋桩由螺旋钻头、中间延长杆连接而成，将焊有受力盘的螺旋钻头旋转钻入地下，通过高强螺栓对接螺旋桩延长节，不断将延长杆钻入地下，直至到达设计深度，然后通过拉力试验测试满足设计拉力要求后，承台混凝土浇筑，最后形成中心基础，见图1。

图1 拉线塔中心基础示意图

2 施工工艺关键流程

2.1 施工准备。施工前做好施工人员的配备，做好安全、质量培训工作及操作员的操作证的复评工作。做好施工器具的配备工作，施工工器具的数量及安全应满足施工需求且在检测有效期内。螺旋桩使用前应对材料进行各项检查，螺旋桩出厂质量证明、尺寸、孔位、叶片等是否符合设计要求，特别是检查螺旋桩钢管与叶片焊接是否牢固，若符合要求则依据检验批进行报验，然后施工。在施工现场，应按规格进行分类摆放，方便使用和防止误用。

2.2 定位放样。根据设计图纸，计算出拉盘、中心基础螺旋桩的定位尺寸，用小旗、木桩等易发现的 物件做标记；测量员要对轴线桩位进行复核，确保每根桩位置都符合设计要求，桩位正确。拉线塔基础分坑放样

2.3 设备就位、调整与角度矫正。螺旋钻机就位后，将钻机前后左右进行调整，打好四个支腿，初步调整好后，将螺旋桩的液压驱动器安装到曲臂上，然后将第一段的螺旋桩的钻头安装在液压驱动器上，进行调整角度，要求桩位偏差符合设计要求，螺旋桩的对地面的角度为a±1°，调整的时候用全站仪架在坑角或拉线控制桩上，对螺旋桩左右方向进行控制，各项工作准备完毕后，再次核对桩位及钻进角度，符合设计要求后开始钻进。螺旋调整就位后，开始螺旋钻头钻进操作，启动驱动器，缓慢均匀旋转，先螺旋钻头钻进1/3 深度，暂停钻进，通过量角器测量螺旋桩的对地角度是否有偏差，若有偏差，进行调整校正后，继续钻进至1/2 的时候再通过量角器复核测量，确认无误后将整根螺旋钻头钻进至土壤里层，钻头的头部留出300mm，用于中间延长杆对接。在钻进过程中，测量员用全站仪架在坑角或拉线控制桩上，对螺旋桩左右方向进行跟踪观测，让螺旋桩的钻杆与塔位中心桩或拉线的拉线挂点始终保持处于一条直线上。

2.4 螺旋桩施工与测试。当第一段的螺旋桩的旋转头钻进至与地面平后，松开驱动器与螺旋桩旋转头的连接螺栓，利用钻机的曲臂，提升螺旋驱动器，然后安装中间段延长杆，将延长杆的一头与螺旋驱动器螺栓连接紧固，另一头与地面的螺旋桩的旋转头进行螺栓连接紧固，延长杆钻进前上述调整办法重新调整校正角度方向，确认无误后，开始将延长杆钻进，直至将延长杆钻进的杆头到地面后，重复上述延长杆连接操作方法，不断增长延长节钻进至设计深度，螺旋桩延长杆通过高强螺栓与拉棒（杆头）连接紧固，最后形成拉线塔的拉盘。施工完毕后，应进行螺旋桩拉力试验，若不合格，则根据测试结果进行加深深度，直至拉力满足设计要求。

2.5 中心基础承台制作。按照设计要求，对承台基坑进行开挖，在承台钢筋绑扎之前，应对承台进行混凝土垫层处理，清除杂物，排出积水。若基础立柱外露较高，基础模板侧壁与坑壁间需加以多点支撑，支模杆必须牢固不易弯曲，以防胀模。模板与钢筋、钢筋交叉点要形成稳固的整体，所绑扎的钢筋数量及规格必须符合设计要求，不得出现少绑或漏绑。浇筑前应按要求搭设浇筑平台，用钢管在浇筑平台上设挡车横栏，且浇筑平台应搭设牢固、可靠。拉线塔底座桅杆安装误差要符合设计要求，浇筑过程中要再次进行校准。浇筑平台面应平整，不得有过高的棱坎或其他障碍物，防止作业人员意外摔倒调入坑内。搅拌时严格控制配合比和塌落度，确保基础强度。承台基础采用机械振捣，振捣是振动棒与混凝土面垂直，采用快插慢拔的振捣方式，连续性浇筑保证混凝土质量。保证每个振点半径互相衔接，振捣是振动棒不得碰撞螺旋桩，并不宜紧靠模板振动，振捣不宜过久，防止出现漏浆、离析现象。严禁将振动棒插入混凝土中停留或休息，基础立柱捣固好后，不得再捣固底盘。承台基础需一次成型，杜绝二次抹面，承台基础浇制完成后，12 小时内开始浇水养护，日平均温度低于5℃时，不得浇水养护，养护时需使用苫布材料对基础进行保温。拆模时间应在常规拆模时间的基础上，对倒角部分的拆模一定要轻，动作要慢，自上而下进行，敲击要得当，保证混凝土表面及棱角不受损坏。拆除的模板应立即进行清理，整理备用，拆模后浇水养护不得少于7 昼夜。

3 经济效益及节能减排

3.1 经济效益。对比同样地勘条件下螺旋桩施工和常规的掏挖式施工的经济效益和工期效益进行简要分析（十基基础平均费用及天数），见表1。通过比较发现，采用螺旋桩施工技术，施工进度比原来快了近3 倍，施工综合费用降低了15%，若掏挖式基础方量更大，则经济效益更为显著。

表1 效益对比表

3.2 节能减排。螺旋桩施工将常规传统板式、阶梯式和掏挖式基础施工需要开挖深坑转为螺旋桩无需深基坑开挖的做法，极大地减少了作业安全风险，消除了诸多安全隐患，特别是在深度较大的掏挖式基础安全风险明显降低。同时，具有人员活动范围小及开挖方量小的的优点，大大减少了对环境的破坏。

结束语

先进的、合理的、有效的输电线路施工技术的运用，能够使得工程的社会效益以及经济效益得到很大程度的提高，同时还能促进输电线路工程建设的顺利实施。[3]通过分析可以看出，钢制螺旋桩基础安全高效，经济环保，既可以节省大量设备工器具和人员投入，又可减少安全风险，提高施工效率，加快施工进度，同时又有利于施工生产进度安排，显著提高社会和经济效益，具有较大的推广使用价值。