塔的基础设计与机械化施工密切相关,应结合施工方法、施工荷载、地质条件、运输条件等详细深入地开展相关设计工作。 塔基础的设计应安全可靠,尽量经济环保。 其中,安全可靠是指地基在规程规定的各种工况下必须稳定,并且必须有适当的安全储备,即使在一些异常情况下也要有一定的可靠性,并且在外力荷载的作用下,塔基不能产生太大,这可能导致塔的承载力变形严重下降。 经济环保是指在考虑地质条件、机械化施工等各种外部因素后,选择综合效益较好的基本设计方案。
1)开挖和回填基础:开挖和回填基础可分为现浇和组装两种基础。图1-1是现浇基础形式的示意图。 在施工过程中,首先以大开挖的形式进行土方开挖,然后根据地基尺寸对模板进行支承和浇筑混凝土。
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装配式地基一般适用于缺水、砂石收集困难、运输条件良好的地区。 可分为直柱单盘式、塔脚预埋式、人字形、金属基础式等多种形式。 如图1-2所示,施工时还需要以大开挖的形式开挖土石。
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2)未扰动土基础开挖:未扰动土基开挖主要适用于地下水位低的硬塑性、塑性粘土条件,开挖地基形式也可用于强风化和中风化基岩。图1-3为开挖膨胀底未扰动土基的形状。
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3)岩石基础:岩石基础是在整体性好的岩石基础上打孔,用水泥砂浆将锚杆或钢筋锚固在岩石基础中,从而充分利用岩石基础的较高强度特性来承受塔基的外力荷载, 可分为直锚式、缓冲轴承式和预埋式,如图1-4所示。
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4)桩基:桩基是输电线路中常用的地基形式,桩基土石量少,钢筋混凝土消耗较多,需要专用钻孔设备,图1-5为常用的桩基形式。
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机械化施工将设计与施工紧密结合,设计应从施工设备综合考虑确定相应的设计原则,地基形式的选择不仅要考虑地质条件和地基自身的受力要求,还要结合场地的交通条件、植被、 土建补偿、设备性能和地形等因素,最大限度地发挥机械设备的优势。一般来说,在设计不同形式的基础时应考虑以下原则,以满足机械化施工的要求:
1)挖地基:
a.考虑机械化施工时,开挖地基土基中的桩径为06~2.0m,以200mm为增量。
b.根据目前旋挖钻机的施工能力,岩石饱和单轴抗压强度大于10MPa时不能用于扩底,土基最大直径为2主柱直径的 0 倍。
c.机械化施工时,应考虑设备本身对坑壁稳定性的影响,并采取适当的施工防护措施。
2)螺栓基础。为了便于提供用于钻井施工的锚杆钻机的施工作业面,塔基保护区坡度平缓,不应超过30°,并要求塔基保护区内无悬崖、陡脊等不利因素。
3)开挖桩基:
a.开挖桩的承载力按JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》的有关规定计算。
b.考虑到旋挖钻机的建造,土基中基础桩的直径为06~2.0m,以200mm为增量。 岩石基础中的最大桩径为 12m。当单桩不符合设计要求时,可采用桩组基础。
4)现浇桩基:
a.现浇桩的承载力按JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》的有关规定计算。
b.现浇桩的设计直径一般为06~2.0m。
5)预制基础:
a.预制地基的隆起稳定性按土重法计算。
b.装配式基础适用于地基承载力特征值不小于120kpa,运输条件便利的平坦丘陵地区。
c.不建议在强腐蚀区域使用预制基础,采用时应采取防护措施并进行专项示范。
不同基本形式可选用的机械设备详见表3-1
表3-1 可以不同基本形式使用的机械设备。
注:以上机械设备选型仅供学习和理解,具体机械设备以施工实际需要为准。
输电线路的机械化建设不仅包括基础设计,还包括路径选择、现场勘察、塔架设计、接地设计等工序。 输电线路全过程机械化施工技术体系是在确保工程满足安全功能要求的前提下,贯彻落实全生命周期管理理念,创新设计工艺和设计方法,适应全流程机械化施工要求,进一步提高工程建设效率,提高工程施工安全质量水平, 适用性和耐久性。