（广西绿能电力勘察设计有限公司 530031）
摘要：线路铁塔岩石嵌固式基础在喀斯特地貌区有了大量应用，并且具有较好的经济、环境效益，对于建立“环境友好、资源节约型”社会有着重要意义。本文以岩石嵌固式基础的相关理论为基础，主要研究了线路铁塔岩石嵌固式基础在卡斯特地貌区的具体应用。
关键词：输电线路；铁塔嵌固式基础；喀斯特地貌；应用
前言
随着近年来电网建设的快速发展，输电线路工程的路径选择也愈加的困难，经常需要在高山峻岭、岩溶等特殊地貌之间进行穿越，传统的大开挖基础和掏挖式基础越来越不适应山区基础施工，岩石嵌固式基础由于具有施工易操作、易控制，施工机械简单，对山区复杂地形环境的适应性强，及较好的环境保护作用等特点，已被广泛应用于特殊地貌地区。其中输电线路铁塔基础作为施工的重要组成部分，在选定的情况下，其设计的优劣程度直接影响着工程质量高低，因此还需进行深入研究。
1岩石嵌固式基础概述
1.1岩石嵌固式基础的优势
嵌固式基础是指利用机械（或人工）在岩石地基中直接钻（挖）成所需要的基坑，将钢筋骨架和混凝土直接浇筑于岩石基坑内而形成的基础。具有以下应用优势：
1）可在中风化的坚硬岩石地质条件下采用，适用性强。
2）基坑可用人工掏挖或小药量爆破开挖，浇制不需制模，施工方便且工期短。
3）嵌固式基础应用于水平力大的转角塔其经济效果非常明显。
4）施工基本不破坏山体自然坡度，可通过调节主柱高度及配合铁塔高低腿共同使用，减少对施工基面的土石方开挖量，最大限度减少对自然环境的破坏，社会效益明显。可在中风化的坚硬岩石地质条件下采用，适用性强[1]。
1.2岩石嵌固式基础施工工艺原理
嵌固式基础施工方法是利用混凝土直接与坑壁结合，使基础增加了与地基的黏合力，增强了基础下压支撑力，增大了基础的抗拔力，并不用支模板和二次回填的一种基础施工形式。
根据复测后的杆塔基坑中心桩，按设计要求整理施工基面，铲除覆盖层。分坑时以设计的基础根开为各塔腿控制尺寸，对A、B、C、D四条塔腿确定出各腿的基础中心。如遇高低腿．首先计算出各腿的相对高差以及各高低腿的坡度值，以各腿的中心按设计要求画圆后进行人工开凿或用风镐开挖、松动爆破开挖，呈圆柱形向下开挖。同时用各预先钉好的控制桩，校正基坑中心位置不得偏离，直到满足设计深度。坑口的直径和坑底部直径均符合设计要求尺寸，坑壁尽量平直，保持原土原石。经检验基坑直径符合设计要求后方可直接进行混凝土浇灌，并用经纬仪校正好地脚螺栓距离，其余施工方法和普通混凝土基础施工方法相同[2]。
2线路铁塔岩石嵌固式基础的设计分析
依据相关线路基础设计规范，岩石嵌固式基础的设计计算可按照下式：
式中 为岩石等代极限剪切强度； 为锚桩的有效锚固长度； 为嵌固式锚桩底径； 为基础自重力。
通过计算公式可以看出，基础尺寸的确定，可通过45°剪切破裂形成的倒锥体表面的等代极限剪切应力 的垂直分量与塔腿上拔力的抵抗关系来判断，由此 是基础设计的关键因素。 的最终准确值应由地质勘察单位提供。
此外由于塔基础的环境千差万别，因此设计时还需考虑岩石嵌固式基础使用的耐久性。如：粉砂质泥岩，应重点注意雨水、山洪的冲刷及风化的影响；灰岩由于容易与水发生反应，所以应多注意地下水的侵蚀及雨水、山洪的冲刷。
3线路铁塔岩石嵌固式基础施工要点
3.1基面清理与验收
基面清理一方面应根据复测后的杆塔基础中心桩，按设计要求尺寸清理施工基面，铲除覆盖层，使岩石完全暴露出来。清理的范围必须要比基坑坑口边各放出500mm左右，且基坑口周围具备支模板的地形条件；另一方面基面清理时严禁破坏基面的完整性。当采用爆破清理施工基面时，距离设计标高1m范围内不得使用爆破。清理基面过程中，应采用经纬仪随时观测基础腿相对基础面高差以及塔腿之间的相对高差。如遇高低腿，则应按基础设计坡度、坑深、开档对角线等计算出各腿的中心位置。
基坑开挖前，应组织有关专业人员对基面清理现场进行勘测，并请设计人员到场验槽，以确定地质性质是否适合嵌固式掏挖基础，边坡距离是否满足基础抗拔设计。
3.2塔腿基础定位
基面清理完毕后，利用经纬仪在基面上准确定出各塔腿中心位置．并定好控制桩。
1）直线塔：将经纬仪架于中心桩上，对准相邻塔位中心桩，在距离中心桩大号及小号方向10m以外（方便施工的位置）各钉一个辅助桩，以方便基坑的校核和基础浇制。经纬仪归零后旋转45°进行分坑，依次类推定出A、B、C、D四条腿的基坑中心位置。
2）耐张塔：将经纬仪架于中心桩上（如果中心桩有位移时，应将经纬仪架于位移桩上）对准相邻塔位中心桩，在距离中心桩大号及小号方向10m以外（方便施工的位置）各钉一个辅助桩，测量出实测转角度数，作出角平分线，钉一个辅助桩，然后将经纬仪架在中心桩上，对准角平分线经纬仪归零后旋转45°进行分坑，依次类推定出A、B、C、D四条腿的基坑中心位置[3]。
3.3基坑开挖
1）基本要求：基坑开挖可根据现场实际地质情况，可采用人工开挖、风镐开挖、放小炮松动爆破开挖交错进行。岩石嵌固基础对施工质量有着严格的要求，特别是在掏挖成孔的过程中，必须保证不破坏岩体结构的整体性，保持孔壁及周围岩体的地质原状，以达到充分利用岩体的力学特性，确保基础受力稳定。
2）人工掏挖：主要使用十字镐、铁锹、钢钎、钻子、榔头等工器具，开挖一层，清理一层，呈圆柱形向下开挖。此开挖方法适用于强风化纹理发育的较松散岩石。
3）风镐掏挖：主要用空压机带动风镐，钻头改为尖状钻子型对岩石进行打击式掏挖，打一层清理一层，适用于地质状况为纹理发育节裂性岩石[4]。
4）松动爆破：采用炸药放小炮松动爆破开挖，对风化纹理发育的较坚硬岩石可采用少量炸药放小炮进行松动，药量必须严格控制。打眼深度不得超过500mm，具体装药量见表1。其效果是打闷炮，使其底部岩石松动，再用人工清理。使周边原石原土不被破坏，以防气浪、石块飞出破坏基础洞口，影响掏挖质量。基坑中心打深500mm的炮眼，装0.34kg炸药。孔壁边缘打间距150mm的空炮眼，不装炸药，以防对孔壁的冲击破坏。特殊岩石可少量使用炸药，每次不超过0．5kg。采取图1所示的人工开挖与放小炮的施工方法，加快了施工的进度，也保证了基础质量。
3.4清渣
基坑分层开挖完毕后再进行清渣工作．坑深超过2m清理废渣必须采用在坑口搭设三脚架，缓慢提升吊篮的方式清除坑内开挖的废渣。
3.5基坑成型验收
基坑开挖完毕后，施工人员应上报施工项目部及监理项目部，会同设计人员及监理对已掏挖成型的基础坑进行全部尺寸、洞壁及地质情况检查核实并认真做好施工记录，基坑尺寸不允许有负偏差。基坑经验收合格后方可进入下一道工序。开挖成型的基础坑如图2所示。
3.6基础钢筋绑扎及支模
首先钢筋笼制作可以在坑内绑扎完成，也可以在地面上绑扎完成，再整体放入坑内找正。其次基础支模前应用经纬仪认真核对基坑各项尺寸，确保模板及地脚螺栓各项尺寸达到设计要求。最后模板支撑应牢固，支设完毕后严禁施工人员踩踏。浇制过程中也应复查模板尺寸，防止模板松动或位移。
3.7基础浇制
1）浇筑前，应再次检查坑内无残渣或杂物等。
2）在施工道路允许的条件下，混凝土浇制时优先选用机械搅拌方式。
3）现场浇筑基础应采取措施，防止泥土等杂物混入混凝土中。
4）机械搅拌宜选用体积较小，容易运输的搅拌机，每次搅拌时间不得少于1.5min。
5）严格控制地脚螺栓的各部尺寸符合设计要求，基础顶部应平整平滑，转角时按设计角度进行计算预偏。
6）设计要求进行防风化处理时，岩石表面按要求进行防风化处理。在浇制防风化保护层以前，一定要将保护范围内的杂物、泥土清理干净，还应注意排水，避免岩石基础地表积水。
4线路铁塔岩石嵌固式基础应用的注意事项
一方面在开挖过程中，应注意：不论人工开凿，风镐开挖还是小炮震松岩石，严格保护掏挖坑的坑壁，不允许任意扩大基础尺寸，不允许将基础口破坏。并且开挖过程中应高度关注坑壁上有无松动的浮石，如发现应立即清除。距坑口1.0m以内严禁堆放材料或工器具等杂物，避免堆放物落入坑内伤人。如遇大石或塌方，圆筒壁遭到严重破坏，立即请设计单位，监理单位，业主单位等技术人员到场评估，做出合理方案后再行施工。
另一方面测量器具必须经专业机构检测，使用人员熟悉正确的使用操作方法。并且混凝土搅拌应均匀，混凝土振捣应使混凝土均匀，不触击地脚螺栓并保证不产生移动。此外还要认真贯彻工程质量三级检查验收制，施工人员对其施工质量负责，加强工序之间检查及队（班）自检工作。未经检查验收不准进入下道工序施工。
5安全及环保措施
5.1安全措施分析
既要坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针，严禁冒险作业，施工前要进行安全教育，从思想上提高安全防护意识。又要现场设专职检查员，在施工前和施工中应进行认真检查，发现问题及时处理，待清除隐患后，再行作业，对违章作业有权制止。并且开始施工时，对施工机械要进行一次全面检查，严禁机械设备带病作业，所用设备、设施安全装置、工具配件以及个人劳保用品等必须经常检查，确保完好和安全使用。此外向炮孔内装炸药和雷管，应轻填轻送，不得用力挤压药包；严禁使用金属工具向炮孔内捣送炸药。
5.2环保措施
施工前，认真对现场进行环保策划，制定出减少废渣废水排放措施，选择最小限度破坏地面植被的运输路径，施工材料放置位置材料机具定置摆放。现场设置垃圾回收设施，对作业产生的垃圾及看护人员的生活垃圾进行回收。此外机械设备进场维修时采取对维修场地铺垫，防止废油污染土地。
结语
总的来说，输电线路铁塔岩石嵌固式基础在喀斯特地貌区的实际应用中，应全面考虑当地的地质水文条件，在基础上要做好细致的分析及研究，进而挑选出适当的铁塔基础型式。这样不仅可以降低工程投资的成本，并且输电线路可靠、安全、有力的运行还可以得以保证。因此，相关线路结构设计人员还应加强岩石嵌固式基础的研究，为实现新型的线路建设目标尽一份职责。
参考文献：
[1]刘治稳，李学蔷，张志刚，李岩.线路铁塔基础施工常见差错及其对策[J].供用电.2008（06）.
[2]曾祥栖.岩溶发育地区铁塔基础设计和施工的探讨[J].企业科技与发展.2011（21）.
[3]张安玺，王跃明，王天才.浅谈山区铁塔基础的设计[J].广东科技.2013（18）.
[4]张时刚.川东北地区线路铁塔岩石嵌固式基础应用浅析[J].价值工程.2014（08）.
作者简介：
李强，男（壮族），广西南宁人，工程师，本科，从事送电线路结构设计工作。
论文作者:李强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/24
标签：基础论文; 岩石论文; 基坑论文; 铁塔论文; 经纬仪论文; 线路论文; 中心论文; 《电力设备》2017年第21期论文;