塔的基礎設計與機械化施工密切相關,應結合施工方法、施工荷載、地質條件、運輸條件等詳細深入地開展相關設計工作。 塔基礎的設計應安全可靠,盡量經濟環保。 其中,安全可靠是指地基在規程規定的各種工況下必須穩定,並且必須有適當的安全儲備,即使在一些異常情況下也要有一定的可靠性,並且在外力荷載的作用下,塔基不能產生太大,這可能導致塔的承載力變形嚴重下降。 經濟環保是指在考慮地質條件、機械化施工等各種外部因素後,選擇綜合效益較好的基本設計方案。
1)開挖和回填基礎:開挖和回填基礎可分為現澆和組裝兩種基礎。圖1-1是現澆基礎形式的示意圖。 在施工過程中,首先以大開挖的形式進行土方開挖,然後根據地基尺寸對模板進行支承和澆築混凝土。
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裝配式地基一般適用於缺水、砂石收集困難、運輸條件良好的地區。 可分為直柱單盤式、塔腳預埋式、人字形、金屬基礎式等多種形式。 如圖1-2所示,施工時還需要以大開挖的形式開挖土石。
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2)未擾動土基礎開挖:未擾動土基開挖主要適用於地下水位低的硬塑性、塑性粘土條件,開挖地基形式也可用於強風化和中風化基岩。圖1-3為開挖膨脹底未擾動土基的形狀。
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3)岩石基礎:岩石基礎是在整體性好的岩石基礎上打孔,用水泥砂漿將錨桿或鋼筋錨固在岩石基礎中,從而充分利用岩石基礎的較高強度特性來承受塔基的外力荷載, 可分為直錨式、緩衝軸承式和預埋式,如圖1-4所示。
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4)樁基:樁基是輸電線路中常用的地基形式,樁基土石量少,鋼筋混凝土消耗較多,需要專用鑽孔裝置,圖1-5為常用的樁基形式。
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機械化施工將設計與施工緊密結合,設計應從施工裝置綜合考慮確定相應的設計原則,地基形式的選擇不僅要考慮地質條件和地基自身的受力要求,還要結合場地的交通條件、植被、 土建補償、裝置效能和地形等因素,最大限度地發揮機械裝置的優勢。一般來說,在設計不同形式的基礎時應考慮以下原則,以滿足機械化施工的要求:
1)挖地基:
a.考慮機械化施工時,開挖地基土基中的樁徑為06~2.0m,以200mm為增量。
b.根據目前旋挖鑽機的施工能力,岩石飽和單軸抗壓強度大於10MPa時不能用於擴底,土基最大直徑為2主柱直徑的 0 倍。
c.機械化施工時,應考慮裝置本身對坑壁穩定性的影響,並採取適當的施工防護措施。
2)螺栓基礎。為了便於提供用於鑽井施工的錨桿鑽機的施工作業面,塔基保護區坡度平緩,不應超過30°,並要求塔基保護區內無懸崖、陡脊等不利因素。
3)開挖樁基:
a.開挖樁的承載力按JGJ 94-2008《建築樁基技術規範》的有關規定計算。
b.考慮到旋挖鑽機的建造,土基中基礎樁的直徑為06~2.0m,以200mm為增量。 岩石基礎中的最大樁徑為 12m。當單樁不符合設計要求時,可採用樁組基礎。
4)現澆樁基:
a.現澆樁的承載力按JGJ 94-2008《建築樁基技術規範》的有關規定計算。
b.現澆樁的設計直徑一般為06~2.0m。
5)預製基礎:
a.預製地基的隆起穩定性按土重法計算。
b.裝配式基礎適用於地基承載力特徵值不小於120kpa,運輸條件便利的平坦丘陵地區。
c.不建議在強腐蝕區域使用預製基礎,採用時應採取防護措施並進行專項示範。
不同基本形式可選用的機械裝置詳見表3-1
表3-1 可以不同基本形式使用的機械裝置。
注:以上機械裝置選型僅供學習和理解,具體機械裝置以施工實際需要為準。
輸電線路的機械化建設不僅包括基礎設計,還包括路徑選擇、現場勘察、塔架設計、接地設計等工序。 輸電線路全過程機械化施工技術體系是在確保工程滿足安全功能要求的前提下,貫徹落實全生命週期管理理念,創新設計工藝和設計方法,適應全流程機械化施工要求,進一步提高工程建設效率,提高工程施工安全質量水平, 適用性和耐久性。