雅中—江西直流特高压输电线路工程锚杆基础施工技术分析

杨建东

(山东诚信工程建设监理有限公司，山东 济南 250100)

1 概 述

锚杆基础是一种可用于直接建造在基岩上的柱基以及承受拉力或水平力较大的建筑物基础，通过水泥砂浆或细石混凝土在岩孔内的胶结，使锚筋与岩体结成整体[1]。与传统的开挖基础相比，岩石锚杆基础充分利用原状岩体的高强度、低变形力学性能，具有良好的抗拔力；岩石锚杆基础土石方开挖量和混凝土用量小，可减少水泥、砂石、钢筋及弃土的运输量，机械化施工程度高，可降低人工开挖或者爆破施工对基础岩石基面、林木等植被的破坏，降低劳动强度，降低基础材料消耗，节约工程造价，缩短施工工期，环境效益和社会经济效益显著[2-7]。试验研究结果表明，岩石锚杆基础应用于中风化、强风化的基岩分布地区，满足输电线路上部结构对基础承载力的要求[8]。基于上述优点，岩石锚杆基础普遍应用于输电线路工程。本文介绍雅中直流特高压输电线路某岩石锚杆基础施工技术，为以后施工提供经验。

2 锚杆基础简介

雅中直流特高压输电线路工程位于山区，根据实际情况部分基础采用岩石锚杆基础。其中岩石锚杆基础分上、下两部分，上部为承台及立柱，下部为锚杆。其中，承台及立柱采用C30混凝土，承台断面尺寸为2600mm×2600mm×4200mm，主要起承压和抗水平力作用，立柱断面为1200mm×1200mm×3000mm；锚杆采用C30细石混凝土，在16φ120×6100mm深锚孔内放置锚筋，起抗拔作用。主锚筋及锚固钢筋规格φ40、立柱主筋规格φ28、承台底板主筋及腰筋规格φ25、箍筋及架立筋规格φ8。

3 技术难点分析

3.1 锚孔垂直度及锚筋固定

锚孔施工采用钻机钻孔，若钻机钻杆垂直度控制出现偏差，将导致锚孔垂直度超出相关标准的规定，进而影响锚筋的垂直度，甚至导致钻杆断裂产生安全事故；由于锚孔直径较小，锚孔深度较深，锚固钢筋在孔中心的位置及固定困难，在细石混凝土灌入锚孔及振捣时容易导致锚筋移动。

3.2 大体积混凝土施工

根据相关标准的规定，本工程岩石锚杆基础上部承台及立柱属于大体积混凝土[9]。大体积混凝土由于单体结构体量大，在混凝土硬化过程中产生大量的水化热，形成内外温差，在内外约束条件造成的温度收缩应力和混凝土收缩等因素的共同作用下，容易导致混凝土结构产生裂缝，在冻雨等严寒气象条件下将导致裂缝进一步扩大，进而影响混凝土结构的安全和正常使用[10-13]，为线路投运后稳定运行埋下安全隐患。

4 施工方法

4.1 施工工艺流程

施工准备→分坑放样→桩基就位→钻孔→锚筋埋设→锚桩浇制→锚杆拉力试验→承台开挖→承台及立柱钢筋绑扎→承台及立柱支模→承台及立柱浇制→养护→拆模。

4.2 施工准备

检查经纬仪、钢卷尺、游标卡尺等测量计量器具，保证完好，且在检测有效期内。各种测量器具精度要求符合相关现行规范[13]的规定。熟悉图纸、方案编制、技术交底、复核塔基，准备分坑用桩及相关设计图纸。

特种作业人员、测量人员经培训合格后持证上岗。对施工基面进行清理，确保施工操作安全。施工前对基础表层土层覆盖厚度进行检查，确保桩号及地质符合设计要求。

4.3 分坑放样

锚杆基础分坑放样方法如下：分坑时复核该塔相邻前后档距及角度，校核中心桩到方向桩的距离并记录。在顺线路方向及横线路方向合适位置设置必要辅助桩，并用水泥砂浆将辅助桩进行保护，以便于施工和质量检查。

将经纬仪支于铁塔基础中心桩，对中、整平。根据中心桩与方向桩连线分坑定出各腿中心，以腿中心为圆心、设计给定数值为半径画圆，精确定出各锚孔孔中心(见图1)。

图1 锚孔分坑定位示意图

4.4 钻机就位

为防止钻机在锚孔钻孔过程中跳动移位，需对钻机底盘进行锚固。在钻杆的正面及侧面各设置一台经检验合格且在有效期的经纬仪，用于测量钻杆的垂直度。本工程钻机主要参数见表1。

表1 钻 机 规 格

4.5 钻孔

根据已定孔位进行锚杆钻孔。钻进过程中严格控制钻孔进持速度，每钻进200mm左右提钻，用高压风机吹风清孔1次。钻进过程中，地质若出现与设计不符时及时汇报。

锚孔钻成后必须清除孔内的石粉、浮土或石渣等，并用清水清洗干净，将水吸干，上方用密封塞将锚孔封好。钻孔过程中用两台J2经纬在互相垂直的方向上观测钻杆的垂直度。

控制锚杆孔径尺寸偏差：孔径控制在+10mm、孔深+50mm、倾斜度0.8%偏差范围内。

4.6 清孔

基础腿锚孔钻至设计深度后，将锚孔用橡胶塞封闭，橡胶塞上面覆盖钢制盖板，盖板直径大于锚孔直径，以防掉落杂物。将钻机直接移至另一个锚杆孔位上，重复以上工序，直至整基基础的锚孔施工完毕。钻孔施工完成后，移开钻孔设备，清理基面杂物，锚孔清洗前检查其他锚孔封堵是否完好，防止杂物流入或掉入孔内。

按反复循环掏水法，对锚孔逐个清洗。即用清水沿孔壁四周缓慢倒人，冲洗孔壁四周附着的泥沙、沉渣，再用掏水设备或工具掏干锚孔内的泥沙、沉渣，反复数次，直至排出与进人的水颜色基本一致，无砂粒或很少砂粒，用手触摸孔内壁无泥沙为止。清洗后用泡沫将孔底积水吸干，用橡胶塞将锚孔覆盖，并覆盖钢制盖板。

4.7 锚筋埋设、固定、找正

钻孔完成后，将锚筋置于锚孔内居中，锚筋与孔壁距离应均匀，锚杆底部采用定位环固定。细石混凝土浇筑前将露出地面锚筋用槽钢固定。锚杆上端在孔中固定采用特制的定位管套夹具(见图2)固定，使锚杆垂直于孔中心。

图2 锚杆固定夹具俯视图

锚杆找正：锚杆底端利用定位爪找正，为确保锚杆孔内钢筋保护层满足设计要求，在锚杆中间部位增焊定位爪；锚杆的上端利用拉棒进行找正，按设计要求找出锚杆中心位置，并利用拉棒对锚杆进行预固定，利用经纬仪找正锚杆位置，校核锚桩间的距离，校核锚杆垂直度，确认符合设计要求后，利用拉棒将锚杆可靠固定，完成锚杆上端找正作业。

4.8 原材料及配合比

4.8.1 水泥

水泥规格P·O42.5，考虑到承台及立柱属于大体积混凝土，除按常规项目进行检测外，还对水泥水化热进行检测，水泥3天水化热小于250kJ/kg、7天水化热小于280kJ/kg。

4.8.2 砂

本工程经过的地区无河砂，仅有人工砂，考虑到人工砂的特点，对河砂除检测常规项目外，还检测含水率、亚甲蓝等。砂细度模数2.7、泥块含量0.3%、石粉含量(MB<1.4)5.6%、亚甲蓝合格、含水率2.2%、碱活性0.04%、氯离子0.008%。

4.8.3 石子

石子分两种规格，细石混凝土为5～8mm、承台及立柱碎石为5～31.5mm。

4.8.4 外加剂

为补偿锚杆细石混凝土的收缩，细石混凝土中掺膨胀剂(I型)，膨胀剂14天限制膨胀率大于0.02%，设计推荐掺量为水泥用量的6%～8%。

4.8.5 水

水为山地流水，虽然可以引用，但考虑到特高压工程的重要性，同样取样送检。

4.8.6 钢筋

主锚筋及锚固钢筋规格φ40、立柱主筋规格φ28、承台底板主筋及腰筋规格φ25、箍筋及架立筋规格φ8。钢筋进场后按要求送试验检测单位进行力学性能检测。

4.8.7 配合比

考虑混凝土的混凝土流动性、黏度、强度等因素，经过多次试配，最终确定施工配合比。配合比2种，分别为C30细石混凝土配合比，坍落度160～180mm；C30承台及立柱配合比，坍落度50～70mm(见表2、表3)。

表2 C30细石混凝土配合比 单位：kg/m3

表3 C30承台混凝土配合比 单位：kg/m3

4.9 细石混凝土浇筑

细石混凝土灌入量进行严格计量，单根锚桩总灌入的混凝土不得小于设计理论量。

混凝土搅拌好后，用小铲送入锚孔内，沿孔周围对称填入，每填入100mm高时，用振动铲结合胶锤人工捣固锚杆，混凝土须捣固密实，使锚杆与孔壁及混凝土之间紧密结合。在浇筑细石混凝土的同时，多次检查锚杆锚筋，防止在混凝土浇筑及振捣过程中其位置发生偏移。

施工结束后，在承台钢筋绑扎前，按要求对锚杆进行抗拔承载力及锚固强度检验，检验合格后方可进行承台施工。

4.10 承台及立柱钢筋绑扎

钢筋按设计图纸要求布置，所有钢筋交叉点均进行绑扎，箍筋接头处与主筋交叉绑扎，即箍筋接头布置在立柱的四个角，并交叉布置。

4.11 模板工程[14]

经对模板截面强度、模板剪应力、模板挠度及荷载计算，采用20mm竹胶模板。模板表明光滑，无脱胶空鼓。模板的骨架、支撑架、上料操作平台采用承插型钢管支架搭设。

承台及立柱模板外面横向采用100mm×100mm方木加固，每隔200mm一道；竖向采用A48mm×3.5mm钢管加固，间距300mm，钢管上部高出模板100mm，钢管支腿底部垫5mm厚钢板，采用A12对拉螺栓进一步将模板稳固。模板与坑壁之间用方木支撑牢固，在混凝土施工时刻观察支撑情况。

4.12 地脚螺栓固定

地脚螺栓的作用是将铁塔塔脚板与基础固定在一起，因此地脚螺栓的位置极其重要。若地脚螺栓产生移位，可能导致基础立柱偏心，严重者给铁塔组立施工带来困难。为确保地脚螺栓各部分尺寸精度满足设计及规范要求，专门加工5mm厚地脚螺栓定位板对地脚螺栓进行固定，定位板通过螺栓与厚5mm槽钢连接，槽钢固定在木板两边的钢梁上。

4.13 承台及立柱混凝土浇筑

由于本基础在山上，大型设备无法进场，因此采用4台JZC350型滚筒搅拌机进行搅拌。在混凝土入模前用温度计测量混凝土的温度，确保入模温度控制在5℃左右。

混凝土采用分层浇筑，分层厚度400mm，从一边向另一边边推进，单层采用1∶1.5的坡度[15]，采用二次混凝土振捣技术，在混凝土初凝之前进行，然后用抹子在振捣密实后的混凝土表面反复抹压。振捣时布置4道振捣点，第1、2道在卸料点，另两道布置在混凝土坡脚处。

在混凝土浇筑到立柱模板底部与承台接触处时，适当增加砂的比例，在振捣立柱时安排专人对接触处进行观察，确保接触处不因漏浆而产生烂根现象。振捣时保证每个振点半径互相衔接，振动棒不得碰撞地脚螺栓、钢筋，不宜紧靠模板振动。

4.14 养护

由于本工程工期紧，质量要求高，传统的洒水、包塑料薄膜等方法无法满足要求，因此，采用常规与混凝土养护胶带相结合的方法。相关文献[16]试验证明混凝土养护胶带养护不但优于已有养护剂养护的效果，特别在提高混凝土表面密实度、改善外观方面具有独特优势，能够减少混凝土表面受到的酸雨、二氧化碳侵蚀，减少表面裂痕和防止污损，相比传统的湿麻布、塑料布包覆方法，更节水环保，省人工维护。混凝土养护不少于14天。

4.15 温度监测

在承台及立柱表层、中部、底层分别布置测温器，测温器间的距离为500mm。从混凝土浇筑后12h内开始测温，前5天每2h测一次，第6天起每4h测一次，连续测30天。对测温的所有数据做好记录，以核对是否满足拆模条件。

4.16 拆模

当测量的混凝土表面温度与环境最大温差小于20℃时，方可进行模板拆除作业。基础拆模时，混凝土表面及棱角不得损坏，强度满足设计要求。用胶锤沿模板四周轻轻敲击，便于模板和混凝土面分离，拆模后保证混凝土面平滑。清理地脚螺栓上的混凝土残渣以及现场遗留的砂石料，及时进行成品保护。

5 结 语

通过本工程施工，能有效控制锚杆基础的施工质量，避免大体积混凝土裂缝的产生，为工程投运后安全稳定运行打下了良好基础。