前言

 

　　1000kV淮南大跨越是淮南—上海（皖电东送）特高压输变电国家重点工程，其大跨越杆塔基础根据杆塔基础的设计载荷、水文和工程地质，施工工艺条件确认选用灌注桩。

 

　　旋转钻孔作为灌注桩中的一种施工工艺设备，自上世纪八十年代后期引进国内后，已越来越广泛地应用到桩基工程中来，旋挖钻孔灌注桩（以下简称旋挖桩）与其它钻孔灌注桩相比，其成孔方式、适用范围及在环境保护等方面均有一定的优势。旋挖钻机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现其多功能特点。旋挖桩适应的地层主要为：黏性土、粉土、砂土、碎石土、全风化基岩及人工填土。具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工。结合1000kV淮南—上海（皖电东送）输变电淮河大跨越工程具体情况，决定采用旋挖钻孔作为本工程灌注桩的施工设备，其施工工艺特点在桩基础施工领域显示的优热性和先进性。

 

　　1工程概况

 

　　1.1设计概况及场地情况

 

　　1000kV淮南—上海（皖电东送）输变电工程起自拟建的安徽淮南变电站，止于上海沪西变电站，线路总长度为2×647km（包括淮河大跨越2.43km、长江大跨越3.18km），铁塔1411基。

 

　　淮南-上海1000kV特高压交流输电线路工程淮河大跨越工程是“皖电东送”工程的组成部分，位于安徽省淮南市境内，在淮南市东北方向15km。左岸跨越位于淮南市潘集区高皇镇汤渔湖行洪区内，跨越点距汤渔湖行洪区上口8.5km，距下口门7km；右岸跨越位于淮南市大通区洛河镇洛河洼行洪区内，跨越点距洛河洼行洪区上口门2km，距下口门5km。跨河段自北向南依次经过：淮河北大堤（左堤）、汤渔湖行洪区、汤渔湖保障堤、淮河主行洪区，淮河右岸洛河洼保障堤、洛河洼行湖区、淮河男大堤（右堤）。跨越段在地形地貌上属于淮河冲击平原区，跨越塔所在的两个行洪区地形平坦开阔，现均为农田。

 

　　杆塔基础设计是指在已知地质及荷载等条件下通过一系列计算来选择合适杆塔基础类型，确定基础最佳尺寸全过程。经济性、环境保护和施工难易程度是特高压输电线路杆塔基础设计中需要自始自终加以考虑的因素，还要考虑：（1）地质条件；（2）荷载特性；（3）地基承载特性；（4）基础不均匀变形对杆塔承载力的影响；（5）施工方法等。根据特定要求，综合现场具体情况。本工程采用耐-直-直-耐的跨越方式，跨越直线塔和耐张塔基础采用钻孔灌注群桩加承台型式。跨越直线塔采用20根桩加承台，锚塔采用6根桩加承台型式；基本型式如图1.图2.灌注桩桩径均为1000mm。单基跨越直线塔共有80根桩、单基耐张塔共有24根桩。桩体长：跨越直线塔桩最长40.1m、耐张塔桩最长38.1m（均含桩锚入承台长度），其设计计算不一一赘述。

 

　　2施工中发生的问题及对策

 

　　旋挖桩与常规的回转钻孔灌注桩等桩型相比，尽管其施工工艺在成孔方式上存在一定的优势，但该桩型也具有其特定的适用条件。因此，在进行桩基方案技术经济比较时，应根据现场的岩土工程条件，结合工程特点有针对性地确定施工方案，避免工程桩在施工中发生问题。

 

　　2.1在旋挖桩的成孔施工过程中常见的问题

 

　　（1）易出现孔壁坍塌，发生埋钻现象，在砂性土、饱和软土及厚度较大的卵石层中经常发生。遇到这些地层时，通常采取加深护筒以及使用优质泥浆解决，护筒直径一般大于桩身直径5cm左右，优质泥浆除使用优质粘土粉（膨润土）外，尚可通过采取加入增粘剂等手段达到护壁效果，保证成孔过程中孔壁的稳定。

 

　　（2）旋挖钻进成孔后，孔底沉渣较厚，有的工程沉渣厚度甚至达到了6m，清孔难度很大。在砂性土中，由于土层易受扰动，如果不采用合适的旋挖钻斗，很难保证砂土能有效地进入钻斗。因此，可采用双层底的旋挖钻斗，必要时需采用改进后的钻斗或采取多次清孔等措施。

 

　　（3）在卵砾石、强（中）风化岩层及较硬的粘土层中，钻进效率较低。对于卵砾石与强（中）风化岩层，可选用截齿直螺旋钻头或锥形螺旋钻头及双层底的旋挖钻斗，对于较硬的粘土可采用单进土口的旋挖钻斗或头齿直螺旋钻头。有资料表明，如果采用牙轮筒式取芯钻头或锥形螺旋钻头，也能在微风化基岩中进行施工。

 

　　（4）桩孔存在局部缩颈现象，这与地基土层的特性以及泥浆的性能等因素有关。当地基土层为流塑状的软土及松散的砂性土时，可采取套管跟进或采用优质泥浆等措施加以解决。当泥浆性能欠佳且失水量大时，也会引起塑性土层吸水膨胀，形成疏松或蜂窝状厚层泥皮，此时须采用优质泥浆，控制好泥浆的比重和黏度，降低失水量。

 

　　2.2在旋挖桩的成桩施工过程中常见的问题

 

　　（1）混凝土凝固后不连续，发生桩身中间被冲洗液等疏松体及泥土充填的断桩现象，这与混凝土灌注过程中发生埋管、卡管以及灌注不连续等情况有关。因此，按规范要求确定混凝土的配合比，使得混凝土具有良好的和易性与流动性，其塌落度应满足灌注要求，且要求灌注过程应连续、快速。

 

　　（2）在混凝土灌注过程中，混凝土在导管中不能下落，出现导管堵塞的现象。这可能与粗骨料粒径过大、混凝土坍落度不合要求、以及混凝土已发生初凝等情况有关。这也是灌注桩施工过程中经常会发生的通病，需要现场灌注过程中及时加以解决，避免影响桩身质量。

 

　　（3）在下放钢筋笼时，发生钢筋笼的位置高于或低于设计位置的现象。如果钢筋笼放置初始位置过高或过低，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大（6m以上），钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象。当钢筋笼上浮较大时，将给土建施工带来麻烦和损失；当钢筋笼下沉较多时，将降低桩体抗水平剪切能力。

 

　　由于在不同的地基岩土层条件下，采用不同的旋挖钻机和施工工艺，在施工中所产生的问题也会千变万化。因此，要快速、安全地完成符合设计要求的旋挖桩，必须根据具体工程情况，选择合适的施工设备，且在施工中采取必要的质量保证措施，同时施工人员的施工经验将起到决定性的作用。

 

　　3结论与建议

 

　　鉴于旋挖钻机在灌注桩施工过程中，具有高效、低噪、环保、成孔质量相对较高以及机械化程度高等诸多优点，旋挖钻孔灌注桩已越来越广泛地应用到各类建设工程中。旋挖桩适应的地层范围较广，从饱和的软土到强风化基岩，涵盖了人工填土、粘性土、砂性土、碎石土与风化程度严重的基岩，有资料表明在微风化的基岩中也能施工，但对于不同的土类，在桩基施工中应采用相应的旋挖钻斗与工艺，从而可以高效地进行成孔施工，避免产生质量问题。

 

　　目前国内外可供选择的旋挖钻机性能范围非常大，国外旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达90m，最大钻孔扭矩500kNm，也有资料说明国外旋挖钻机的最大钻孔直径为4m。受旋挖工艺的限制，随着钻探深度的增加，这种不连续钻进施工方法的经济性越来越差，在不稳定的地层中，旋挖成孔还要花费大量时间