福建輸電線路工程基礎機械化施工設計方案探討

李宏進 林晗 蘇繼明

（中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

為落實國網基建“六精四化”行動部署，國網福建公司在福建省全面推進輸電線路機械化施工，降低施工安全風險，提高安全生產水平。目前輸電線路工程機械化施工在該省平原地區已大范圍應用，制約機械化推廣應用在于山區。福建省山地丘陵地復雜、交通條件一般、植被茂盛，制約了機械化施工推廣應用。

基礎機械化施工是輸電線路工程全過程機械化施工中最重要部分，本文將以某500 kV 工程為例，從機械設備進場方案、基礎選型、施工設備選擇、環水保方案4 個方面探討分析福建省輸電線路工程山地基礎機械化施工設計方案，進一步挖掘山區基礎機械化施工可行性，有效降低施工風險，為今后福建省內類似工程的建設提供參考。

1 工程概況

依托工程途經漳州市長泰區、廈門市同安區2 個區域，推薦路徑方案線路長度約48.5 km。全線為雙回同塔架設，設計基本風速為31 m/s、35 m/s，設計覆冰為0 mm，導線推薦采用4×JL3/G1A-630/45 型鋼芯高導電率鋁絞線，地線2 根均選用72 芯OPGW-17-150-5 復合光纜地線［1］。線路沿線地形：丘陵2%、山地68%、高山30%，沿線地貌絕大部分為山地，其余為山間盆地侵蝕堆積地貌。地層巖性以粉質粘土、凝灰巖、花崗巖為主，海拔在50～1 000 m 之間。沿線可利用道路主要有：G2517 沙廈高速公路、G1523 甬莞高速公路、G355 國道、S207省道、S507 省道、X550 縣道、X594 縣道、Y732 鄉道及多條村鎮道路等，交通條件一般［1］。

2 機械設備進場方案

機械設備進場是開展基礎機械化施工的前提，旋挖鉆機、山地微型樁鉆機等機械設備進場需要進場道路。進場方案的合理性在一定程度上決定了機械化施工的可行性。進場方案可以通俗地理解為找路和修路，是否有路直達塔位或者到達塔位附近，是否需要對已有道路進行拓寬及夯實加固，是否需要新建臨時進場道路，與人工施工對比機械化施工是否經濟，是否進入到自然保護區、生態敏感區等。優化機械設備進場方案，有利于進一步提高工程基礎機械化率，節約工程造價，減少對周邊環境影響。

在終勘定位前，借助航飛數據成果完成塔位初選，同時可初步選擇到達塔位的道路，如圖1、圖2 所示，可發現已有道路情況，逐基統計核實進場道路，方便后續定位過程中到達塔位及機械設備進場方案設計。

圖1 Z2 塔位已有進場道路情況

圖2 J2 塔位已有進場道路情況

終勘定位過程中，基于航飛數據和奧維數據，尋找已有道路，核實道路情況，包括寬度、承載力及長度，記錄需拓寬道路寬度及長度、新建臨時道路寬度及長度。旋挖鉆機路基承載力要求不低于80 kPa，為滿足機械設備進場承載力要求，拓寬及新建臨時道路時路基要求邊填筑邊夯實，保證壓實，本工程路面鋪設10 cm 厚度碎石墊層。部分塔位已有進場道路如圖3和圖4 所示，現場已有現成的道路路面寬度及承載力基本滿足機械設備進場要求。后續施工階段利用已有道路和部分新建臨時道路方便施工機械進場。臨時道路修筑寬度則以基礎機械化施工設備進場條件為界限，常用旋挖鉆機路寬一般≥3.5 m，本工程臨時道路修建寬度取3.5 m。臨時修筑長度結合現場地形、植被情況、經濟性等綜合考慮，參照以往特高壓工程經濟性對比結果，本工程單基修筑長度建議不超過600 m。施工臨時進場道路的修筑長度可通過三維數字化平臺進行模擬設計，也可以征詢施工咨詢單位的意見，彌補設計在臨時道路修筑方案方面的短板。

圖3 J2 塔位已有進場道路現狀

圖4 Z36 塔位已有進場道路現狀

本工程多數塔位參照上文原則進行機械化施工進場道路策劃，但是部分塔位位于茶園附近，若新建臨時道路，青賠難度大、費用高，故不推薦基礎機械化施工；位于生態紅線范圍內的塔位則根據現有道路情況，利用已有道路進場，不推薦新修臨時道路。

3 基礎選型

常用的山地基礎型式為掏挖基礎、挖孔基礎、巖石錨桿基礎、巖石嵌固基礎、微型樁基礎等。本工程結合現場地形坡度、地質條件、進場道路等各方面因素選擇巖石錨桿基礎、微型樁基礎、挖孔基礎作為山地機械化施工主要基礎型式。

3.1 巖石錨桿基礎

巖石錨桿基礎是1 種綠色環保型基礎，可充分利用巖石強度來承受鐵塔外荷載，減少對周邊環境影響，在福建省內已有多個工程應用。本工程巖石錨桿基礎選擇主要原則參照《架空輸電線路錨桿基礎設計規程》（DL/T 5544—2018）執行，同時借鑒特高壓工程的設計原則（塔位地形坡度35°時，覆蓋層不宜超過1.5 m；塔位地形坡度10°時，覆蓋層不超過3.2 m，其他坡度覆蓋層厚度插值采用）。根據現場測量及定位的成果進行篩選，本工程部分塔位可選擇使用巖石錨桿基礎，例如塔位Z56、塔位Z58 等。經過地質專業二次進場逐基逐腿鉆探，Z56塔位位于山頂附近，地形坡度8°，地層表面約2 m 為碎塊狀強風化花崗巖、約18 m 為中風化花崗巖；Z58 塔位地形坡度5°左右，地層表面約1.5 m 為含碎塊粉質黏土、約2 m 碎塊狀強風化花崗巖、約16.5 m 為中風化花崗巖。Z56、Z58 等塔位地質情況、地形坡度非常適合使用巖石錨桿基礎，可減少對周邊環境影響。

3.2 微型樁基礎

山地微型樁基礎也是1 種綠色環保型基礎，樁徑一般在200～400 mm。本次設計主要參照特高壓設計原則：覆蓋層厚度3～8 m，下臥基巖為非極軟巖、非極破碎巖，本工程設計樁徑取400 mm。

相較于巖石錨桿基礎，其優勢在于對覆蓋層厚度及巖石完整性要求低，適用性更強，對巖石錨桿基礎進行了補充；劣勢在于目前山地微型樁省內應用工程少，對微型樁基礎受力機制、承載性能、施工方法、影響因素等還沒有全面的認識，計算方法未完全成熟，施工過程的參數缺乏指導規范，設計、施工、監理、建管等各方都在探索階段。目前在工程中碰到由于施工工藝相對不夠成熟，施工過程中易出現打偏等各種突發情況［2］。隨著后續工程的推廣應用，機械設備不斷更新換代，施工工藝不斷成熟，各項規范及規定逐步出臺，微型樁基礎也將逐漸成為常規基礎?？紤]到各方面因素，本工程推薦少數塔位試點應用微型樁基礎。

3.3 挖孔基礎

挖孔樁基礎目前是最常用的原狀土基礎型式，本工程山地不適用于巖石錨桿基礎和微型樁基礎的塔位均采用挖孔基礎。

考慮到道路情況、青賠情況、生態敏感等各種影響，能夠滿足機械設備進場的則優先采用機械化施工，機械施工塔位基礎最小直徑不宜＜0.8 m，最大直徑不宜＞2.6 m。本工程基礎樁直徑1.2～2.4 m 在區間范圍內，同時基礎不進行擴底處理。

對于無法修筑進場道路的塔位，采用人工挖孔基礎，設計基礎時通過增加擴大頭、優化樁徑、減少樁長的方式，降低施工風險。施工過程中可采用爆破、風鎬或水磨鉆等方式提供施工效率。

4 施工設備選擇

本工程山地基礎機械化的難點在于基礎成孔設備的選擇。本工程為大風速區雙回路，基礎力大，基礎直徑大，轉角塔基礎計算直徑2.0～2.4 m，需要大直徑的基礎成孔設備；廈門段地質表層為粘性土，下層為中風化花崗巖，為高強度硬質巖體，對機械設備要求高。通過對國內相關企業機械設備情況進行調研，提出適合本工程的機械設備。

巖石錨桿基礎機械化施工常用小型模塊化錨桿鉆機，包括QWY-30 型輕便鉆機、MDS-90 錨桿鉆機等，鉆機可實現拆卸，通過索道或者人畜搬運至塔位，無需新建臨時進場道路，到塔位后組裝施工，鉆孔直徑90～150 mm，鉆孔深度可達到20 m，能夠精準定位對孔，保證鉆孔精度，提高施工效率，降低施工成本。小型模塊化錨桿鉆機在浙江金華、麗水地區已進行試點應用，福建省內工程也有應用，能夠滿足工程建設要求。

微型樁基礎機械施工設備主要是各種類型的山地微型樁鉆機，鉆孔直徑可達400 mm，最大的鉆孔深度可達35 m，可滿足粘性土、碎石土、軟巖、風化巖、堅硬巖等不同地質施工要求［3］。

挖孔基礎目前常用的機械施工設備是電建鉆機系列旋挖鉆機、徐工系列旋挖鉆機等，機械最大成孔直徑2.6 m，最大鉆孔深度達28 m，爬坡能力25°～30°，飽和單軸抗壓強度60 MPa以下。旋挖鉆機根據不同的地質情況可選擇螺旋鉆頭、筒鉆、雙底撈砂斗、擴底鉆頭等，根據地質勘察報告，選擇合適的鉆頭配合干、濕孔作業實現粘性土、中風化及以下巖石的開挖，實現基坑作業不下人，提高施工效率，降低施工風險等級。旋挖鉆機在福建省內已逐步推廣應用，根據以往工程的情況，當碰到中風化地層時，施工效率明顯降低，建議進一步研發設備，提高在高強度硬質巖體施工的效率。

5 環水保方案設計

本工程輸電線路穿越九龍江下游水土保持生態功能區、玳瑁山河源涵養與生物多樣性維護區、閩東南沿海水土保持與防風固沙生態區、福建漳州鼓鳴山省級森林自然公園4 處生態紅線，跨越枋洋水庫、火炎旗林木保護小區，臨近蟒蛇自然保護小區、森林公園。上述附近塔位不建議大規模采用機械化施工，不新建施工進場道路。運輸方式建議以索道運輸為主，基礎優先選擇巖石錨桿基礎，嚴格控制擾動范圍。所有塔位執行環水保設計原則，建立本工程水土流失防治措施體系，采取相應的工程措施、植物措施、臨時措施，包括表土剝離、表土回覆、土地整治、播散草籽、栽植灌木、彩條布苫蓋、彩條布鋪墊、植生袋裝土攔擋壓覆、彩條旗圍欄、鋪設鋼板、修筑漿砌石截水溝、漿砌石擋渣墻等各項措施，盡量減少施工對周邊環境影響。施工圖階段參照特高壓原則進行環水保專項設計。

環水保方案設計時需同時兼顧福建省生態環境廳的環境影響報告書批復和福建省水利廳的水土保持方案報告書批復的要求，執行相關法律、法規和技術規范，落實報告書中提出的各項措施，減輕對周邊環境的不利影響。

6 結語

為提高福建省內輸電線路工程基礎機械化施工率，設計需發揮龍頭引領作用，充分利用數字化手段，在施工圖定位過程中逐基落實山地基礎機械化施工可行性。本文依托省內試點工程，從機械設備進場方案、基礎選型、施工設備選擇、環水保方案4 個方面簡單討論分析了山地基礎機械化施工的設計思路。通過本工程的試點推廣應用，不斷提升福建省內輸電線路工程山地基礎機械化率，降低施工風險。