輸電線路樁孔基礎機械開挖施工技術

陳萬兵 楊增明 馬耀華

（1.青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001 2.甘肅電投大容電力有限責任公司 甘肅省蘭州市 730000）

輸電線路樁孔基礎機械開挖施工技術

陳萬兵1楊增明1馬耀華2

（1.青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001 2.甘肅電投大容電力有限責任公司 甘肅省蘭州市 730000）

樁孔基礎開挖時輸電線路面臨的一項高風險作業，本文通過重點工程實踐，有效解決了樁孔開挖的難題，采用機械化施工提高施工效率，降低安全風險，減輕施工人員勞動強度。

輸電；機械；施工；技術

樁孔基礎是近年來輸電線路工程廣為采用的一種基礎型式，能充分發揮原狀土的優勢，可改善基礎的承載性能，而且減少了地下支模及回填土工序，提高了施工效率，在輸電線路中應用越來廣泛。但長期以來，掏挖和人工挖樁孔基礎一直采取人工輔以小型工具的方式開挖，人工下坑作業所帶來的安全風險無法避免，為實現機械化施工，提高施工效率，降低安全風險，減輕施工人員勞動強度。

1 工藝原理及關鍵設備

樁孔基礎機械化成孔工藝，是指利用鉆機，首先對樁孔基礎進行直孔開挖，然后更換擴底鉆頭，對直孔底部進行擴徑開挖，最終形成符合樁孔基礎圖紙要求的基坑。鉆機工作時，由液壓馬達帶動鉆桿轉動，隨之帶動安裝于鉆桿下端的直孔鉆頭及擴底鉆頭旋轉，通過鉆頭本身自重及桅桿對鉆頭施壓的方式實現鉆頭的鉆進。樁孔基礎機械根據工程現場實際地質地形和進場道路，選擇不同規格型號的鉆機。送電線路常用的有自行研制DR125T和中聯重科ZR250B型旋挖鉆機。

（1）DR125T鉆機，低轉速大扭矩，最大扭矩為150kN·m，最大鉆孔直徑2m，最大擴底直徑3.5m，最大鉆孔深度11.5m，能夠滿足目前大部分線路的樁孔基礎孔徑和擴底需求；該鉆機與建筑行業廣泛應用的旋挖鉆機比較，底盤自重較小，道路、場地適應性高，可滿足輸電線路基礎施工時點多面廣、道路條件差等特殊需求；直孔鉆頭與擴底鉆頭均具備取土功能，取土效率高；鉆機鉆桿具備自動調垂和自動測深功能；鉆進工作時有蛙腿支撐，極大提高了鉆機穩定性，并降低了作業場地的平整度要求，現場適應性高；很高的抖土空間，完全滿足鉆頭倒土和擴底裝置的安裝與使用。

（2）中聯重科ZR250B型旋挖鉆，總重量77.5t，扭矩250kN·m，提拔200kN，最大成孔直徑2.5m，成孔深度可達84m。該設備對各種不同地質的硬黏土、軟亞黏土、硬黏土適應性強，鉆進效率高，是普通沖擊鉆、反循環鉆工作效率的7倍；對樁孔直徑可選范圍大，孔壁穩定，成孔質量好，施工速度快，節省人力資源，提高工作效率，降低施工成本；旋挖鉆機配比電腦控制程序，自身調整各項技術指標，保證鉆機的孔位、垂直度、孔徑、孔深等各項技術指標達到規范和設計要求；環境適應性強，自身功率大，特別適用于供電不足的現場施工，而且環境污染少，施工噪音低，工作現場規范。

2 施工工藝操作要點

2.1 鉆機作業場地布置

（1）根據施工現場作業條件、基礎根開、鉆機結構尺寸、鉆機進場方向、混凝土施工流程等因素，進行鉆機工作位置、渣土堆放、鋼筋骨架加工及材料堆放位置的設計，使現場平面布置合理，工藝流暢。

（2）規劃好鉆機移動路線，使其在轉移行走及轉彎過程中鉆機履帶與坑口邊沿保持1.5m以上距離，以免影響孔壁穩定，造成塌方，并應在鉆機移動過程中注意保護中心樁及施工輔助樁。

2.2 鉆機對中調整

（1）樁孔基礎坑口位置確定以后，采用人工預先按照設計孔徑開挖出200mm深度的樣洞，樣洞挖好后，復測根開、對角線、孔徑等尺寸，符合設計要求后，進行鉆機就位；也可采用導向鉆頭對中法在坑口中心位置釘出標樁，使用鉆斗下端導向錐尖端直接尋找坑口中心點，鉆桿垂直度調整與預挖坑口法相同，但應注意使用經緯儀監測控制對中精度。進行第一鉆鉆挖時，應緩慢進鉆，注意保護坑口完整性。

（2）鉆機按照預定路線移動到作業位置，通過自動調垂系統再次調整鉆桿垂直度；通過桅桿前后變幅和鉆機旋轉微調將鉆頭對準人工開挖好的坑口，下降鉆桿，將鉆頭緩緩放入，使鉆機初步就位。展開鉆機兩側蛙腿，使之支撐于地面，通過液壓缸調整蛙腿受力狀態，使鉆機整體穩定。通過自動調垂系統再次進行桅桿調整，使鉆桿垂直，并微調對中位置，使鉆斗中心與預挖坑口中心重合。然后用經緯儀檢測鉆桿垂直度及對中精度。

（3）就位時可根據土質堅硬情況在靠近孔口側端在鉆機履帶下面鋪墊鋼板，鉆機回轉中心距孔位4.2～4.5m，在允許的情況下，變幅油缸盡可能推動桅桿前伸，以減小鉆機自重和提升下降鉆桿操作對孔的影響。

（4）鉆頭對中調整完成后，將回轉顯示角度調整為0°，設置為初始值，將坑口自然基面設置為相對標志高0值，以便作業過程中控制旋轉回位和鉆孔深度。預挖坑口法對中找正不僅操作簡單，精度容易控制，也不易對坑口土造成擾動。

2.3 直孔鉆進

（1）鉆進過程中控制鉆頭旋轉速度，開始鉆進時速度應緩慢，注意保護坑口形狀，減少坑口土層擾動，當鉆進深度達到一個鉆斗高度時，可以視土質情況加快旋挖速度。鉆頭鉆進過程需專人監測其工作情況，發現異常地質情況、地下文物等，應立即停止作業，并采取相應的處理措施。

（2）鉆孔時鉆機操作人員通過顯示器監測鉆機的實際工作狀態、鉆進深度及總孔深。一般土質情況下，每鉆進尺約300mm左右，滿斗轉數為3～5r（因地質而定），也可通過坑口監測人員的指示信號進行鉆機操作。

（3）鉆頭工作時是通過鉆桿、鉆頭及動力頭的自重下壓力，在旋轉過程中將土擠入鉆斗內的。待鉆斗裝滿土后，先反向旋轉2～3r，通過坑底摩擦阻力將鉆斗底蓋關閉，停止旋轉，提升鉆斗，將土卸于指定堆放地點。在下鉆過程中應監測鉆桿是否保持垂直，如發生偏移，進行調整，再繼續鉆進。在提升鉆頭過程中要控制提升速度，注意保護孔壁、孔口，并注意每次鉆斗完全提升出坑口后方可轉向卸土位置。

（4）提升鉆頭同時將動力頭抬高，以使鉆斗高度能夠滿足從蛙腿頂面轉過。將鉆桿轉至倒土位置后，上提鉆桿，利用動力頭底部支架碰撞鉆斗底蓋開關，倒出渣土。卸完土后，操作鉆桿下降，通過渣土阻力，使鉆斗底蓋復位。然后進行鉆桿回位操作，通過屏顯的回轉角度，操縱鉆機回轉至樁位中心，繼續下一輪鉆進作業。如此循環，直至將坑孔鉆至設計深度。

（5）棄土位置一般選擇在鉆機的左側操作者視野可及的地方，并提前計算出棄土的方量及需要堆方棄土的范圍。如果選擇在鉆機右側，應有人配合指揮。棄土地點應保證距離坑口邊沿1.5m以上，防止棄土壓力造成孔壁坍塌。

（6）當鉆到一定深度后如土的濕度較大時，鉆頭側面與孔壁接觸趨與緊密，在提升鉆頭時，可能會造成孔底負壓使鉆頭提升困難，這時可以將鉆頭反向緩慢旋轉，慢慢提升，避免因提升過猛造成鉆機整體傾斜。

（7）在卸土及鉆桿回位時，水平旋轉速度應緩慢勻速，避免因轉動貫量過大造成鉆機側翻。回位時，快接近孔口中心時，改為微調，確保對中精度。

（8）如果土質較硬，在旋挖過程中，應通過主卷揚機對鉆桿施加一定的提升力，減少鉆頭旋進壓力，使鉆頭削刀在輕壓狀態下工作，以便保持鉆機穩定性及保護鉆頭。

（9）在鉆孔過程中，要隨時注意檢測鉆機整體穩定性及鉆桿的垂直度，鉆桿擺動在±5°范圍內，鉆桿會迅速自主恢復垂直。如果出現異常情況，桅桿出現較大角度傾斜時，應立即停鉆，查明原因，采取處理措施，鉆機恢復穩定后方可繼續旋進。

2.4 擴底作業

（1）當基坑開挖到設計孔深后，將挖孔鉆頭更換為擴徑鉆頭，進行擴底。

（2）更換鉆頭時應保證鉆機底盤不移動位置。擴徑鉆頭提前已經作為配重放置在支架上。先將鉆桿旋轉至鉆機一側兩蛙腿中間位置，將鉆斗下放到地面，拔掉鉆桿與鉆斗的連接穿釘。然后提升鉆桿旋轉至擴徑鉆頭位置，將鉆桿放到擴徑鉆頭的連接槽內，對好方向，插入穿釘。這時應使擴徑鉆頭保持張開狀態以降低其整體高度，緩慢將其提升并平移桅桿，旋轉速度要平穩緩慢。將擴徑鉆頭放置在鉆機另一側，支撐牢固，拔下連接穿釘，并再次將鉆桿移至鉆斗位置，利用鉆桿將鉆斗放置在配重支架上，再將擴徑鉆頭連接上。然后鉆頭回到孔口，進行對中找正，方法與前述鉆斗對中一樣。

（3）對中完成后，利用經緯儀監控確保精度，緩緩將擴徑鉆頭放置坑底（鉆桿下降深度根據設計坑深及鉆頭幾何尺寸計算得出，通過顯示屏顯示數據進行控制）。當擴徑鉆頭底盤下降到坑底時，開始對擴徑鉆頭加壓并旋轉，進行擴底作業。

（4）因擴底時鉆桿受到的阻力扭矩比較大，容易跑偏，所以在開始擴徑前應檢查鉆機四支蛙腿的支撐情況，確認鉆機整體穩定后，將轉盤鎖死。擴徑速度應緩慢，并嚴密檢測鉆機、鉆桿的工作狀態及穩定性，發現鉆桿跑偏、傾斜較大等情況時，應立即停止鉆進，查明原因，處理后方可繼續。

（5）擴徑完成情況是通過鉆桿下降行程確定的，所以應嚴密控制鉆桿進尺。根據擴徑鉆頭的工作原理及特點，擴徑作業分6～8次完成（可根據首次試點實際情況確定完成次數），每次下降到預定行程后，停止鉆進擴徑，進行一次提升清土。提升之前，先將鉆頭進行反向旋轉，利用鉆頭上的收土板將渣土集中到鉆頭底盤上，然后再將擴徑鉆頭提升出孔，利用其底盤，將渣土帶出孔口，進行卸土。底盤具有自動卸土功能，但需以人工配合拔、裝控制穿釘。底盤上的渣土清除干凈后，再進行第二次擴徑。入孔前進行對中，確保每次下鉆都在孔中心上，依次類推，完成擴徑工作，直至基坑成型。

3 成孔質量檢查

成孔質量檢查包括坑口處、變徑處、坑底部的直徑及孔深等項目。檢測方法為將測距儀通過特制支架固定在鉆桿下端，用鉆桿送入孔內；先將測距儀放在孔口中心位置，水平方向預設四個采集點，90°分布在圓周上，以檢測孔徑尺寸；鏡頭自動旋一周，計算出采集的四組數據的平均值即為孔口半徑。在坑口位置時要同時測定孔底深度，將測量結果自動記錄下來。然后將測距儀下放到變徑位置處，以同樣的方法測量孔徑及擴底角度及相應深度。然后再下放到坑底，測量坑底部尺寸。

4 結束語

特高壓直流輸電線路工程樁孔基礎機械成孔工藝，將為輸電線路基礎施工機械化奠定了良好的技術基礎，在樁孔機械設備坑底擴底設備逐步增多和性能不斷完善下，施工整個施工過程實現機械化，提高了工程的整體效益，降低了施工人員勞動強度，能夠有效規避人工掏挖基礎的安全風險；提高了開挖的效率，縮短了基礎施工工期；實現了樁孔基礎坑底擴底，有效保證了擴底成型質量，在輸電工程中應用前景廣闊。

TU753.3

A

1004-7344（2016）10-0046-02

2016-3-15