山區(qū)輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎(chǔ)勘測(cè)

山區(qū)輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎(chǔ)勘測(cè)摘要：隨著巖石錨桿基礎(chǔ)在山區(qū)特高壓輸電線路工程中應(yīng)用的逐步推廣，其在工程項(xiàng)目總體經(jīng)濟(jì)效益、施工周期、環(huán)境保護(hù)及安全生產(chǎn)管理等方面已漸顯優(yōu)勢(shì)。但其對(duì)以工程地質(zhì)調(diào)查方法為主的注重于查明場(chǎng)地穩(wěn)定性為主要任務(wù)的傳統(tǒng)山區(qū)輸電線路勘測(cè)方法提出了更高要求，即更加重視查明場(chǎng)地地基條件，尤其是場(chǎng)地下伏基巖的堅(jiān)硬程度和完整程度。關(guān)鍵詞：輸電線路；鐵塔巖石；錨桿；基礎(chǔ)；勘測(cè)方法一、 概述近年來國(guó)內(nèi)輸電線路工程的電壓等級(jí)越來越高，1000kV交流特高壓線路和±1100kV直流特高壓線路相繼興建，輸電線路走廊條件日趨惡劣和緊張，多回共桿的設(shè)計(jì)要求也越來越強(qiáng)烈。面對(duì)越來越大的桿塔負(fù)荷，其基礎(chǔ)作用力亦成倍增長(zhǎng)，故所需要的基礎(chǔ)建造成本也越來越高。在交通條件較差的山區(qū)通常是采用大直徑、深孔人工挖孔樁基礎(chǔ)（孔徑達(dá)3.0m，孔深達(dá)20m），這無論是對(duì)于人員施工安全問題，或是環(huán)境保護(hù)問題都是一種巨大的負(fù)擔(dān)。而巖石錨桿基礎(chǔ)是通過錨桿與下部巖體的粘結(jié)特性來承受上部桿塔荷載，它是一種能充分發(fā)揮地基土承載能力的原狀土基礎(chǔ)形式。由于錨桿能充分調(diào)用錨桿周圍地層自身強(qiáng)度，因此它能顯著減小基礎(chǔ)尺寸和基礎(chǔ)埋深、大量降低工程材料量，縮短基礎(chǔ)施工周期，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工安全保障，因此將巖石錨桿基礎(chǔ)應(yīng)用于這些線路工程之中將顯著降低其基礎(chǔ)建造成本，同時(shí)具有顯著的社會(huì)效應(yīng)。二、 適宜的場(chǎng)地條件已有的輸電線路工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)試驗(yàn)研究成果表明：巖石錨桿基礎(chǔ)對(duì)場(chǎng)地的地形地貌、覆蓋層厚度及下伏基巖巖體的強(qiáng)度和完整性程度均有很高的要求，目前普遍認(rèn)為在強(qiáng)風(fēng)化及以上等級(jí)的硬質(zhì)巖石中，如灰?guī)r、火成巖、厚層的砂礫巖及中風(fēng)化較軟質(zhì)較破碎的凝灰?guī)r、千枚巖、泥灰?guī)r和粉砂巖等地質(zhì)條件下采用巖石錨桿基礎(chǔ)是可行的。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)提供巖體物力力學(xué)參數(shù)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，山區(qū)輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)的適宜的場(chǎng)地條件見表1。三、場(chǎng)地勘測(cè)3.1信息化管理流程傳統(tǒng)的山區(qū)輸電線路的勘測(cè)往往主要取決于現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)人員對(duì)桿塔場(chǎng)地穩(wěn)定性的判斷，從而弱化了對(duì)場(chǎng)地地基條件的深入勘探和分析。積極探索一種新型的勘測(cè)過程控制信息化管理模式對(duì)巖石錨桿基礎(chǔ)場(chǎng)地的勘測(cè)勢(shì)在必行，這種模式將注重于跨專業(yè)間、多級(jí)崗位間勘測(cè)人員的信息及時(shí)共享、及時(shí)分析診斷與及時(shí)再指導(dǎo)，主要包括以下幾個(gè)方面：3.1.1現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)專業(yè)人員根據(jù)坡度及塔型情況判斷塔位是否有采用錨桿基礎(chǔ)的外部條件。3.1.2現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)專業(yè)人員根據(jù)塔位的覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化帶的總厚度、巖體風(fēng)化程度、巖體完整性和巖石堅(jiān)硬程度等工程地質(zhì)條件，初步判斷塔位是否可以采用巖石錨桿基礎(chǔ)。3.1.3現(xiàn)場(chǎng)電氣人員對(duì)初步判斷可采用錨桿基礎(chǔ)的塔位應(yīng)進(jìn)一步明確采用的塔型及呼稱高，其和最終使用鐵塔的基礎(chǔ)根開變化不得超過0.5m。3.1.4現(xiàn)場(chǎng)各專業(yè)人員應(yīng)將初步選擇采用錨桿基礎(chǔ)的塔位資料（地形圖、地質(zhì)情況、塔型及呼稱高、現(xiàn)場(chǎng)照片等）整理后發(fā)各相關(guān)專業(yè)主設(shè)人，由主設(shè)人確定采用錨桿基礎(chǔ)的備選塔位，必要時(shí)應(yīng)提請(qǐng)主管總工綜合評(píng)審。3.1.5由地質(zhì)專業(yè)根據(jù)備選塔位的情況研究確定適當(dāng)?shù)目碧绞侄?，并向結(jié)構(gòu)專業(yè)提供相應(yīng)的巖土參數(shù)建議值。3.2場(chǎng)地勘測(cè)內(nèi)容采用巖石錨桿基礎(chǔ)的塔位場(chǎng)地在查明場(chǎng)地穩(wěn)定性的前提下，重點(diǎn)查明地基條件，即需查明地形地貌、地層巖性、巖塊堅(jiān)硬程度、巖體完整性和巖體風(fēng)化程度等內(nèi)容。3.3場(chǎng)地勘測(cè)方法巖石錨桿基礎(chǔ)的勘測(cè)方法主要包括：以室內(nèi)資料分析和現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪為手段，以查明場(chǎng)地穩(wěn)定性為主要任務(wù)：采用輕便型工程鉆探、槽探、坑探和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試手段為主、輔以物探等手段，查明場(chǎng)地的地基條件。根據(jù)場(chǎng)地的地形地貌和工程地質(zhì)條件，積極探索高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)、孔內(nèi)電視等物探手段，增加量化評(píng)價(jià)的方法和數(shù)據(jù)，提高勘測(cè)工作的精度和水平。3.3.1工程地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工程地質(zhì)調(diào)查的主要目的是查明場(chǎng)地穩(wěn)定性及周邊的地層巖性及其分布，對(duì)影響錨桿基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工的各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查，分析其性質(zhì)和規(guī)律及其對(duì)工程的影響，并為勘探、試驗(yàn)和基槽檢驗(yàn)工作提供依據(jù)。地質(zhì)素描圖或?qū)蔷€地質(zhì)剖面示意圖：出露有中風(fēng)化基巖的塔位場(chǎng)地選擇2mx(4?7m)的面積進(jìn)行地質(zhì)素描圖；塔位場(chǎng)地范圍內(nèi)無中風(fēng)化基巖露頭時(shí)，如果能在距塔位中心樁150m的圓形范圍內(nèi)能找到中風(fēng)化基巖露頭，則選擇該露頭進(jìn)行地質(zhì)素描圖，否則地質(zhì)素描圖改為AC或BD的對(duì)角線工程地質(zhì)剖面示意圖。工程地質(zhì)剖面圖或柱狀圖：應(yīng)優(yōu)先選擇完成了工程地質(zhì)鉆探的塔腿。量測(cè)巖層層面等主要結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。進(jìn)行地質(zhì)素描圖時(shí)應(yīng)同步完成巖石強(qiáng)度的回彈儀測(cè)試，測(cè)試成果按巖石回彈儀測(cè)試記錄表填寫，測(cè)試點(diǎn)數(shù)不宜少于16個(gè)點(diǎn)。進(jìn)行地質(zhì)素描圖的塔位應(yīng)同步取點(diǎn)荷載試驗(yàn)巖樣，測(cè)試成果按巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn)記錄表填寫，巖樣數(shù)不應(yīng)少于6塊，每塊均應(yīng)帖上包括塔位號(hào)與試樣號(hào)的巖樣標(biāo)簽。3.3.2工程鉆探隨著巖石錨桿基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)覆蓋層較厚或者上部有一定厚度的強(qiáng)風(fēng)化體，或者巖體的完整性較好但節(jié)理裂隙較發(fā)育的地段，采用專用的巖石錨桿鉆機(jī)進(jìn)行勘測(cè)工作，可以較好地查明巖石的完整程度、風(fēng)化程度和裂隙發(fā)育情況(如能在鉆孔配套使用鉆孔攝像系統(tǒng)，可以清晰揭示孔內(nèi)的巖石的節(jié)理裂隙發(fā)育情況)，采用巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD可以定量地評(píng)價(jià)巖石的完整性。同時(shí)可以對(duì)取得巖芯進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，獲取單軸抗壓強(qiáng)度與飽和單軸抗壓強(qiáng)度，以此定量評(píng)價(jià)巖石的堅(jiān)硬程度。⑴鉆探塔位選擇原則：巖石錨桿基礎(chǔ)塔位主要以輕型、易拆和易搬遷型鉆機(jī)為主，對(duì)于需采取工程鉆探的塔位選取原則如下：塔位應(yīng)以硬質(zhì)巖或較硬巖為主，其余巖性可視覆蓋層厚度及巖體完整程度選擇代表性塔位進(jìn)行鉆探。應(yīng)盡量選擇強(qiáng)風(fēng)化及覆蓋層總厚度差別相對(duì)較小的塔位或塔腿。巖體完整性良好的塔位應(yīng)優(yōu)先考慮。交通條件較為方便，高差相對(duì)較小的塔位應(yīng)優(yōu)先考慮。應(yīng)將地形地貌及地層巖性等因素綜合考慮，盡量做到均勻分布，起到宏觀控制作用。⑵鉆孔布置與深度：原則上順坡向?qū)蔷€布置，每基擬采用對(duì)角線布置2個(gè)鉆孔，若四腿地層條件差別較大時(shí)，可考慮逐腿鉆探，鉆探深度以進(jìn)入中風(fēng)化基巖0.5?1.0m，典型地段應(yīng)選擇至少一基一孔進(jìn)入中風(fēng)化基巖5?7m。⑶現(xiàn)場(chǎng)記錄與照相：現(xiàn)場(chǎng)記錄與普通鉆探相同，巖芯應(yīng)照相。⑷選取代表性巖芯在野外或室內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)荷載試驗(yàn)。3.3.3探井、探槽主要針對(duì)未進(jìn)行工程鉆探的塔位，且覆蓋層比較薄、巖體風(fēng)化程度較弱、巖體完整性較差的地段應(yīng)采用探井、探槽進(jìn)行野外直接揭露的勘測(cè)手段，可以直觀觀察巖體的風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和巖體的完整性等，同時(shí)可直接評(píng)價(jià)巖體的可開挖性和開挖的難易程度等等。巖石錨桿基礎(chǔ)的塔位應(yīng)順坡向沿對(duì)角線布置兩個(gè)探井，探井應(yīng)盡量揭穿覆蓋層，深度不宜超過2m以確保人身安全。3.3.4物探手段比較適宜的山區(qū)輸電線路場(chǎng)地勘測(cè)的物探手段主要有高密度電法和輕便型探地雷達(dá)。高密度電法主要依據(jù)不同電性層電阻率的差異性，定性劃分場(chǎng)地的覆蓋層和不同風(fēng)化程度巖體的厚度，用于判定巖石錨桿基礎(chǔ)的可行性和設(shè)計(jì)錨桿的長(zhǎng)度，適用于基巖與覆蓋層分界區(qū)以及電性有明顯差異的強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化的分帶。輕便型探地雷達(dá)因攜帶方便，且?guī)в锌衫p繞天線，適應(yīng)雜草、荊棘叢生場(chǎng)地工作，非常符合山區(qū)線路勘測(cè)、復(fù)雜地形地區(qū)的工作環(huán)境，且能很好地解決山區(qū)覆蓋層厚度和巖石各級(jí)風(fēng)化層的厚度問題，可以部分代替現(xiàn)有的探坑和鉆探手段，為山區(qū)的基礎(chǔ)施工提供更可靠的地質(zhì)參數(shù)。但是，鑒于孔內(nèi)電視和孔內(nèi)波速測(cè)試等需要在已有的鉆孔中探測(cè)，地震波勘探等物探手段因受場(chǎng)地條件和成本限制，故難以在山區(qū)輸電線路場(chǎng)地勘測(cè)工作中推廣。四、場(chǎng)地勘測(cè)成果勘測(cè)成果主要反映塔基范圍內(nèi)的地形地貌、工程地質(zhì)條件、礦權(quán)、植被、地物、巖土工程分析評(píng)價(jià)、巖土力學(xué)指標(biāo)等內(nèi)容，這些信息通過自主開發(fā)的地平線巖土擴(kuò)展程序生成三張成果表。4.1第一張成果表包括基本信息、工程地質(zhì)條件、其他、巖土工程分析評(píng)價(jià)、地質(zhì)柱狀圖和簽署欄等六部分?；拘畔ㄋU編號(hào)、測(cè)量樁號(hào)、坐標(biāo)、塔桿型式、勘測(cè)日期、天氣及頁碼。工程地質(zhì)條件包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地震、地下水及不良地質(zhì)作用。地形地貌：建議按工程地質(zhì)手冊(cè)中的地貌單元?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)。地層巖性描述，應(yīng)按《火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)描述技術(shù)規(guī)定》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；對(duì)巖層應(yīng)重點(diǎn)描述巖體的風(fēng)化程度、巖體完整程度和堅(jiān)硬程度；斜坡地段有條件時(shí)應(yīng)實(shí)測(cè)巖層產(chǎn)狀，無法實(shí)測(cè)時(shí)應(yīng)參考區(qū)域地質(zhì)資料和塔位附近區(qū)域的調(diào)查情況做必要的推斷。地質(zhì)構(gòu)造包含塔位所處的構(gòu)造部位、斷裂和裂隙發(fā)育情況。斷裂應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注附近斷裂是否為活動(dòng)斷裂，塔位距斷裂帶的最低距離；裂隙發(fā)育情況應(yīng)填寫裂隙產(chǎn)狀、延伸長(zhǎng)度、張開度和充填物等情況，描述情況應(yīng)進(jìn)行極射赤平投影分析；斜坡地段的塔位有條件時(shí)應(yīng)描述斜坡卸荷情況，卸荷是一種表生改造構(gòu)造，可看成廣義的地質(zhì)構(gòu)造。地下水類型、地下水狀態(tài)等描述，地下水埋深在水位埋深字段中填寫；水位埋深以現(xiàn)地面為計(jì)算基準(zhǔn)的勘測(cè)時(shí)的地下水位埋深；不良地質(zhì)作用包括滑坡、崩塌、泥石流、采空區(qū)、不穩(wěn)定斜坡及其他。其他包括礦權(quán)、地物及植被。礦權(quán)：塔位位于礦權(quán)設(shè)置范圍或與礦權(quán)的最近距離小于規(guī)定距離時(shí)填寫礦權(quán)名稱。規(guī)定距離一般情況下是300m。地物包括道路、溝渠、民房、人工邊坡等，以及地物描述。植被：植被建議劃分為農(nóng)作物（可細(xì)分）、雜草、草地、灌木、喬木等，植被發(fā)育狀況可分為不發(fā)育、一般發(fā)育、較發(fā)育和發(fā)育。巖土工程分析與評(píng)價(jià)包括場(chǎng)地穩(wěn)定性、地基條件及基礎(chǔ)型式建議；施工及運(yùn)行階段注意事項(xiàng)及建議。場(chǎng)地穩(wěn)定性：場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，如果地基穩(wěn)定性有問題，也應(yīng)填寫在該字段下。位于斜坡上的塔位穩(wěn)定性評(píng)價(jià)建議采用邊坡穩(wěn)定性分析方法，應(yīng)執(zhí)行《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，也可以考慮邊坡的宏觀分類方法。地基條件及基礎(chǔ)型式建議：塔位地基條件評(píng)價(jià)，應(yīng)評(píng)價(jià)地基持力層和下臥層。由于鐵塔受力情況與電廠建筑物有所區(qū)別，在受拉腿，地基實(shí)際也應(yīng)包括基礎(chǔ)底面以上的部分。施工及運(yùn)行階段注意事項(xiàng)及建議：包括棄土堆放位置、施工注意事項(xiàng)以及運(yùn)用階段監(jiān)測(cè)建議等內(nèi)容。地質(zhì)柱狀圖：巖土名稱、層底深度、風(fēng)化程度、塑性狀態(tài)、密實(shí)程度、柱狀圖、重度、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角。地基承載力特征值、巖石與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度建議值、樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值及狀極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值的建議值等。4.2第二張表分成基本信息、塔基地形圖、照片和簽署欄等四部分?；拘畔ⅲ和谝粡埍硪粯?。塔基地形圖：測(cè)量專業(yè)提供；照片：分為兩張：標(biāo)注有照相時(shí)間的遠(yuǎn)景近景各一張，遠(yuǎn)景應(yīng)標(biāo)注中心樁位置。（3）第三張表格包括基本信息、地質(zhì)素描圖或?qū)蔷€工程地質(zhì)剖面示意圖、適用條件與巖土參數(shù)、地形坡度等值線圖、結(jié)論和簽署等六部分?；拘畔ⅲ和谝粡埍硪粯?。地質(zhì)素描圖或地質(zhì)剖面圖：進(jìn)行地質(zhì)素描圖時(shí)，裂隙描述填寫《野外裂隙調(diào)查記錄表》，地質(zhì)剖面圖擬采用程序自動(dòng)生成。巖體完整性：裂隙線密度=裂隙條數(shù)/統(tǒng)計(jì)線長(zhǎng)度，單位為條/m；線RQD=長(zhǎng)度大于10cm的無裂隙巖體長(zhǎng)度和/統(tǒng)計(jì)線長(zhǎng)度X100，單位為％；巖體完整性按《巖土工程勘察規(guī)范》。結(jié)構(gòu)面描述：量測(cè)的節(jié)理?xiàng)l數(shù)超過10條時(shí)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)分析并分組，每組應(yīng)描述：間距、延伸長(zhǎng)度、起伏程度、粗糙程度、充填情況、地下水和裂隙面風(fēng)化情況等內(nèi)容。巖體風(fēng)化程度：分腿描述巖體風(fēng)化程度，應(yīng)描述鉆進(jìn)狀態(tài)。巖石堅(jiān)硬程度：有回彈儀和點(diǎn)荷載測(cè)試成果的塔位，應(yīng)描述兩試驗(yàn)成果的最小值、最大值和平均值等統(tǒng)計(jì)特征值。地形坡度：基于塔基地形圖，采用程序自動(dòng)計(jì)算與作圖。巖土參數(shù)：根據(jù)巖石堅(jiān)硬程度查《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)程技術(shù)規(guī)定》。其它：主要填寫交通條件，為施工條件提供有價(jià)值的信息。地形坡度等值線圖：基于塔基地形圖，采用程序自動(dòng)計(jì)算與作圖；地形坡度等值線圖應(yīng)疊加塔腿和勘探點(diǎn)。結(jié)語山區(qū)輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎(chǔ)場(chǎng)地的勘測(cè)應(yīng)在室內(nèi)資料搜集、分析以及現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查確定場(chǎng)地穩(wěn)定性的前提下，以使用單人背包式紹爾鉆機(jī)和TGQ型鉆機(jī)進(jìn)行鉆探等輕便型類現(xiàn)場(chǎng)勘探手段為主，輔以物探等間接勘探手段，從而提高勘測(cè)成果的可靠度。巖石錨桿基礎(chǔ)場(chǎng)地的勘測(cè)應(yīng)逐步向工程地質(zhì)條件精細(xì)化描述和勘測(cè)過程控制信息化管理模式方向發(fā)展。在勘測(cè)成果的分析時(shí)，應(yīng)采用定性和半定量相結(jié)合的方法，綜合論證場(chǎng)地條件，給出合理的巖土設(shè)計(jì)參數(shù)，且在施工階段應(yīng)加強(qiáng)跟蹤回訪，必要時(shí)調(diào)整相關(guān)巖土設(shè)計(jì)參數(shù)。擬采用巖石錨桿基礎(chǔ)的場(chǎng)地對(duì)勘測(cè)工作提出了更高的要求，其設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)也存在一定局限性和技術(shù)難點(diǎn)，故在適用條件等方面應(yīng)加大論證力度。參考文獻(xiàn)：程永鋒，魯先龍，鄭衛(wèi)鋒.輸電線路工程巖石錨桿基礎(chǔ)的應(yīng)用[J].電力建