输电线路开挖回填基础试验及质量检测

陈健

中交第二公路工程局有限公司海外事业部（国际公司） 陕西 西安 710000

引言

输电线路开挖回填基础试验及质量检测，是保证输电线路安全性的重要条件。因为输电线路结构复杂，加上覆盖范围广，所以对输电线路杆塔基础要求比较严格。目前输电线路杆塔设计类型多元化，基础施工方法众多，如桩基础、原状土基础或者是板式基础、开挖回填基础等。开挖回填基础是输电线路施工应用最频繁的方法，实际施工中包括以下内容：其一是台阶基础；其二是板式基础；其三是沉井基础；其四是装配式基础。通过对全国省市电力公司的调查发现，开挖回填基础的选择占比≥48%，由此可以看出，开挖回填基础对输电线路发展的重要性。

1 输电线路开挖回填基础试验研究必要性

作为输电线路杆塔施工的重要内容，开挖回填基础试验是保证输电线路杆塔稳定性的前提，综合开挖回填基础试验，对控制荷载科学设计，同时提高杆塔抗拔稳定性。抓住输电线路杆塔开挖回填上拔稳定计算环节，借助开挖回填基础试验对上拔稳定相关参数予以计算，得到土体重度数值、上拔角数值后，为回填土质量密度检测提供计算依据[1]。受到输电线路点现状特点的影响，输电线路开挖回填施工期间，现场地形对其影响非常大，很大程度上增加了作业机械的操作难度，因此必须提高质量检测重视。

2 输电线路开挖回填基础现场试验设计

输电线路开挖回填基础现场试验，必须明确开挖回填基础条件，此次研究选择装配式基础为研究对象，确定研究对象后，对基础类型进行详细介绍。装配式基础作为开挖回填基础重要代表，主要包括3个组成部分，其一是上部钢管立柱；其二是下部混凝土横梁；其三是底部混凝土板条[2]。通常情况下，基础底板的尺寸、高度参数以2.6m×2.6m、2.7m为主，当然试验研究期间，必须综合现场施工具体情况，对基础底板尺寸以及埋深等灵活调整。

此次试验地点选择在新疆地区，具体位置延伸到古尔班通古沙漠，现场试验基础埋深初步设计以2.0m、2.5m为主，开挖回填方法以铲车碾压回填为主。因为粉土试验与风积沙试验属性不同，所以粉土试验的地点选择跨度比较大，经过对河北地区、河南地区与北京地区的输电线路项目点考察，最终选择北京地区，具体位置定于北京南郊的某输电线路施工项目，该区域土质以褐黄色为主，处于中密度状态，初步试验基础埋深参数定为2.2m，开挖回填以分层夯实方法为主，结合打夯机型号与夯实性能，分层夯实参数设定为300mm。

第一结合开挖回填基础现场试验需要，组织展开土工试验，回填土重度数值主要通过灌水法确定。随后是基础上拔角数值，得到方法是现场试验中地表裂缝相关数值输入到系统中自动生成针对性的分布图，从中确定上拔角数值[3]。再者是上拔承载力，计算方法为土重法，因为现场试验中基础上拔承载力计算存在一定误差，所以开挖回填基础上拔承载力计算值是通过多次计算机计算并求得平均数而来。表2为开挖回填基础现场试验中土工试验的基础计算值，根据表1内容，对开挖回填基础现场试验结果与架空输电线路基础设计技术规程参数加以对比，详见表2。

表1 土工试验的基础计算值

表2 架空输电线路基础设计技术规程参数

结合表1、表2的对比发现，开挖回填基础现场试验所得到的基础上拔承载力值，在开外回填基础工程现场施工实测中并没有较大差异。尤其是回填土容重的计算值与破裂角的计算值，施工实测与试验数值之间的偏差率均控制在3%之内，满足开挖回填基础施工质量保障要求。

3 输电线路开挖回填基础质量检测试验

3.1 压实系数

压实系数实际指的就是输电线路开挖回填基础中的压实度，压实度的研究就需要考虑到两个对象，第一是输电线路项目中，开挖回填基础施工中的现场压实土，检测计算其干密度；第二是输电线路项目中，开挖回填基础现场试验研究并计算出的最大干密度，二者的比值正是压实度，压实度的表示形式为百分率。

关于压实系数方面的研究，需严格按照中华人民共和国和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，建筑地基基础设计规范[4]展开。规范中还指出，输电线路施工项目中，若涉及开挖回填基础施工，压实系数的计算与压实填土施工操作，都必须提前确定好填料类型，并且保证在压实施工准备期间，以试验方式测定材料两个数值，其一是最优含水量；其二是最大干密度。

根据交通行业压实度标准，三四级公路路基施工，压实度必须≥94%，如果是铁路工程项目，路基基床压实度要求做出适当调整，必须≥91%。当然压实度要求的主要材料对象以粉砂、细粒土为主。此外对基床以下部位同样做出明确规定，回填施工期间填料压实度必须≥81%。

输电线路开挖回填基础施工中，压实度的作用主要体现在两方面，即上拔稳定、基坑内积水控制。规范中对于输电线路项目，压实度标准以及验收等给出明确规定，要求输电线路杆塔基础施工，必须以分层夯实的方法进行回填处理，并且在回填施工完毕，坑口位置必须设置防沉层，防沉层设计中，严格按照坑口边宽＞上部变宽的原则设计。

通过对输电线路开挖回填基础施工条件的了解与施工现状的调查，为了取得更理想的开挖回填基础施工效果，保证输电线路施工质量，对夯实土壤提出明确夯实要求，分层回填夯实施工期间，要求每层夯实的厚度需控制为300mm，可取得最佳夯实效果。对比原状土密度，要求夯实程度必须≥80%。若输电线路开挖回填基础施工中存在饱和黏性土，该类型土质不适宜夯实，则可以根据现场施工情况减少夯实环节，但是必须进行分层填实，同样以原状土密度为参考，分层填实的密度必须≥80%。若输电线路开挖回填基础施工中存在大孔隙土或者是砂，那么分层回填与夯实的难度增加，尤其是大量砂的存在，需多次回填夯实，才能够保证开挖回填的密度，甚至还需要对开挖回填区域进行二次回填，这方面需要施工中加以注意。

3.2 土工试验

3.2.1 风积沙土工试验。风积沙土工试验设计实施，调查风积沙原始状态，整理好相关资料后，以铲车碾压并迅速回填的方式，及时完成土工试验。表3对风积沙在不同状态下土工试验的相关参数进行了整理，并且根据风积沙密度、含水率与压实系数参数，积极录入轻型动力触探试验系统中，得到轻型动力触探数值。风积沙在不同状态下所实施的土工试验期间需注意，风积沙室内试验设计并实施期间，最大干密度、最优含水量分别为1.892kg/m³、5.5%、1.888kg/m³、10.5%，是风积沙最佳的两个状态。根据最佳状态范围去判断风积沙不同状态下土工试验参数。

表3 风积沙不同状态土工试验参数

根据表3参数值发现，输电线路开挖回填碾压施工中，风积沙密度从原状态1.680（kg/m³）调整为1.650（kg/m³），经计算得出碾压回填后的风积沙，密实度为原状状态风积沙密实度的85%。加上轻型动力触探锤击施工，借助锤击振动的作用，风积沙密实性明显变化。分层回填碾压施工，不断调整轻型动力触探锤击数，碾压回填与锤击后的密度参数与含水率都得到优化，并且压实系数达到85%，满足规范对输电线路开挖回填压实度提出的要求。

3.2.2 粉土土工试验。粉土土工试验设计与实施，同样提前对粉土原始状态进行调查与分析，整理原始状态相关资料以便后期试验结果对比。开挖回填分层夯实施工中，要求分层厚度控制在300mm，同时还会涉及自然回填，其间需注意自然回填的周期为3个月。土工试验主要是对上述三种状态进行研究，研究数据统计详见表4。

表4 粉土不同状态下土工试验参数

粉土在不同状态下所实施的土工试验期间需注意，粉土室内试验设计并实施期间，最大干密度、最优含水量分别为1.87kg/m³、13.5%，是原状土最佳的两个状态。根据最佳状态范围去判断粉土不同状态下土工试验参数。

通过对表4数据的分析，发现自然回填土在粉土的三种状态中密度最小，为1.680（kg/m³），其次是原状土，为1.810（kg/m³），密度最大为300mm分层夯实回填土，为1.998（kg/m³）。三种状态下的粉土在含水率方面并没有较大差别，尤其是300mm分层夯实回填土与三个月后的自然回填土。参考原状土的最大干密度与最优含水量数值，300mm分层夯实回填土的压实系数比例达到94%，远高于自然回填80%的比例。除此之外，300mm分层夯实回填土施工，需注意强化承载性。从承载性方面分析，原状土最优，其次是自然回填土，300mm分层夯实回填土最次。之所以出现这种现象，主要因为300mm分层夯实回填土施工期间，需要应用轻型动力触探锤击不断锤击，锤击次数的增加，300mm分层夯实回填土的承载性能会出现明显波动，相对来讲稳定性下降，对比自然回填土，虽然回填变化周期比较长，但是三个月自然沉降过程中，其承载性会随着沉降周期的增加逐渐强化，不会出现300mm分层夯实回填土承载性反复的情况。

4 结束语

通过对装配式基础的试验设计，去明确上拔计算与土体容重计算方法，并明确上拔角取值范围等。同时对开挖回填施工质量进行研究，根据回填施工要求，分别展开压实系数与土工试验设计研究，严格控制回填土体与材料，特别是材料的最大干密度与最优含水量极为关键，直接影响到压实系数测试价值。压实系数的控制，需重视开挖回填基础的坑口防沉层设计与石块叠加处理。土工试验设计主要针对风积沙与粉土两种类型展开，结合试验数据对比，去认识到分层夯实回填的重要。在此基础上，整理试验研究数值，总结试验研究结果，为未来输电线路开挖回填基础施工与质量控制提供参考。