山區輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎勘測方法

謝懷前，譚光杰，黃褀，賴 銳

（西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021）

山區輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎勘測方法

謝懷前，譚光杰，黃褀，賴 銳

（西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021）

隨著巖石錨桿基礎在山區特高壓輸電線路工程中應用的逐步推廣，其在工程項目總體經濟效益、施工周期、環境保護及安全生產管理等方面已漸顯優勢。但其對以工程地質調查方法為主的注重于查明場地穩定性為主要任務的傳統山區輸電線路勘測方法提出了更高要求，即更加重視查明場地地基條件，尤其是場地下伏基巖的堅硬程度和完整程度。本文介紹一種以適合于山區輸電線路工程場地的輕便型勘探手段為主、輔以工程地質條件精細化描述和勘測過程控制信息化管理的勘測方法，以期能對提高擬選山區輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎場地勘測成果的可靠度起到一定作用

山區；巖石錨桿基礎；工程地質條件；勘測方法。

1　概述

近年來國內輸電線路工程的電壓等級越來越高，1000 kV交流特高壓線路和±1100 kV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，多回共桿的設計要求也越來越強烈。面對越來越大的桿塔負荷，其基礎作用力亦成倍增長，故所需要的基礎建造成本也越來越高。在交通條件較差的山區通常是采用大直徑、深孔人工挖孔樁基礎（孔徑達3.0 m，孔深達20 m），這無論是對于人員施工安全問題，或是環境保護問題都是一種巨大的負擔。而巖石錨桿基礎是通過錨桿與下部巖體的粘結特性來承受上部桿塔荷載，它是一種能充分發揮地基土承載能力的原狀土基礎形式。由于錨桿能充分調用錨桿周圍地層自身強度，因此它能顯著減小基礎尺寸和基礎埋深、大量降低工程材料量，縮短基礎施工周期，降低人員勞動強度，提高施工安全保障，因此將巖石錨桿基礎應用于這些線路工程之中將顯著降低其基礎建造成本，同時具有顯著的社會效應。

2　適宜的場地條件

已有的輸電線路工程經驗及相關試驗研究成果表明：巖石錨桿基礎對場地的地形地貌、覆蓋層厚度及下伏基巖巖體的強度和完整性程度均有很高的要求，目前普遍認為在強風化及以上等級的硬質巖石中，如灰巖、火成巖、厚層的砂礫巖及中風化較軟質較破碎的凝灰巖、千枚巖、泥灰巖和粉砂巖等地質條件下采用巖石錨桿基礎是可行的。根據相關試驗提供巖體物力力學參數，結合錫盟-山東1000 kV特高壓交流輸電線路工程的經驗，初步提出山區輸電線路巖石錨桿基礎的適宜的場地條件，見表1。

表1　巖石錨桿基礎適宜的場地條件

3　場地勘測

3.1信息化管理流程

傳統的山區輸電線路的勘測往往主要取決于現場勘測人員對桿塔場地穩定性的判斷，從而弱化了對場地地基條件的深入勘探和分析。積極探索一種新型的勘測過程控制信息化管理模式對巖石錨桿基礎場地的勘測勢在必行，這種模式將注重于跨專業間、多級崗位間勘測人員的信息及時共享、及時分析診斷與及時再指導，主要包括以下幾個方面：

（1）現場結構專業人員根據坡度及塔型情況判斷塔位是否有采用錨桿基礎的外部條件。

（2）現場地質專業人員根據塔位的覆蓋層和強風化帶的總厚度、巖體風化程度、巖體完整性和巖石堅硬程度等工程地質條件，初步判斷塔位是否可以采用巖石錨桿基礎。

（3）現場電氣人員對初步判斷可采用錨桿基礎的塔位應進一步明確采用的塔型及呼稱高，其和最終使用鐵塔的基礎根開變化不得超過0.5 m。

（4）現場各專業人員應將初步選擇采用錨桿基礎的塔位資料（地形圖、地質情況、塔型及呼稱高、現場照片等）整理后發各相關專業主設人，由主設人協同主管科長、主工確定采用錨桿基礎的備選塔位，必要時應提請主管總工綜合評審。

（5）由地質專業根據備選塔位的情況研究確定適當的勘探手段，向主管主工匯報后實施，并向結構專業提供相應的巖土參數建議值。

3.2場地勘測內容

采用巖石錨桿基礎的塔位場地在查明場地穩定性的前提下，重點查明地基條件，即需查明地形地貌、地層巖性、巖塊堅硬程度、巖體完整性和巖體風化程度等內容。

3.3場地勘測方法

巖石錨桿基礎的勘測方法主要包括：以室內資料分析和現場工程地質調查、測繪為手段，以查明場地穩定性為主要任務；采用輕便型工程鉆探、槽探、坑探和現場測試手段為主、輔以物探等手段，查明場地的地基條件。根據場地的地形地貌和工程地質條件，積極探索高密度電法、地質雷達、孔內電視等物探手段，增加量化評價的方法和數據，提高勘測工作的精度和水平。

3.3.1工程地質調查和現場測試

工程地質調查的主要目的是查明場地穩定性及周邊的地層巖性及其分布，對影響錨桿基礎設計和施工的各種地質現象進行調查，分析其性質和規律及其對工程的影響，并為勘探、試驗和基槽檢驗工作提供依據。

（1）地質素描圖或對角線地質剖面示意圖：出露有中風化基巖的塔位場地選擇2 m×（4～7 m）的面積進行地質素描圖；塔位場地范圍內無中風化基巖露頭時，如果能在距塔位中心樁150 m的圓形范圍內能找到中風化基巖露頭，則選擇該露頭進行地質素描圖，否則地質素描圖改為AC或BD的對角線工程地質剖面示意圖。

（2）工程地質剖面圖或柱狀圖：應優先選擇完成了工程地質鉆探的塔腿。

（3）量測巖層層面等主要結構面的產狀。

（4）進行地質素描圖時應同步完成巖石強度的回彈儀測試，測試成果按巖石回彈儀測試記錄表填寫，測試點數不宜少于16個點。

（5）進行地質素描圖的塔位應同步取點荷載試驗巖樣，測試成果按巖石點荷載試驗記錄表填寫，巖樣數不應少于6塊，每塊均應帖上包括塔位號與試樣號的巖樣標簽。

3.3.2工程鉆探

隨著巖石錨桿基礎技術的發展，對覆蓋層較厚或者上部有一定厚度的強風化體，或者巖體的完整性較好但節理裂隙較發育的地段，采用專用的巖石錨桿鉆機進行勘測工作，可以較好地查明巖石的完整程度、風化程度和裂隙發育情況（如能在鉆孔配套使用鉆孔攝像系統，可以清晰揭示孔內的巖石的節理裂隙發育情況），采用巖石質量指標RQD可以定量地評價巖石的完整性。同時可以對取得巖芯進行室內實驗，獲取單軸抗壓強度與飽和單軸抗壓強度，以此定量評價巖石的堅硬程度。

（1）鉆探塔位選擇原則

巖石錨桿基礎塔位主要以輕型、易拆和易搬遷型鉆機為主，如美國單人背包式紹爾鉆機和輕型TGQ型鉆機，對于需采取工程鉆探的塔位選取原則如下：

①塔位應以巖體風化較為復雜的硬質巖或較硬巖為主，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行鉆探。

②應盡量選擇強風化及覆蓋層總厚度差別相對較大的塔位或塔腿。

③巖體完整性較差的塔位應優先考慮。

④交通條件較為方便，高差相對較小的塔位應優先考慮。

⑤應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。

（2）鉆孔布置與深度：原則上順坡向對角線布置，每基擬采用對角線布置2個鉆孔，若四腿地層條件差別較大時，可考慮逐腿鉆探，鉆探深度以進入中風化基巖0.5～1.0 m，典型地段應選擇至少一基一孔進入中風化基巖5～7 m。

（3）現場記錄與照相：現場記錄與普通鉆探相同，巖芯應照相。

（4）選取代表性巖芯在野外或室內進行點荷載試驗。

3.3.3探井、探槽

主要針對未進行工程鉆探的塔位，且覆蓋層比較薄、巖體風化程度較弱、巖體完整性較差的地段應采用探井、探槽進行野外直接揭露的勘測手段，可以直觀觀察巖體的風化程度、節理裂隙的發育程度和巖體的完整性等，同時可直接評價巖體的可開挖性和開挖的難易程度等等。巖石錨桿基礎的塔位應順坡向沿對角線布置兩個探井，探井應盡量揭穿覆蓋層，深度不宜超過2 m以確保人身安全。

3.3.4 物探手段

比較適宜的山區輸電線路場地勘測的物探手段主要有高密度電法和輕便型探地雷達。高密度電法主要依據不同電性層電阻率的差異性，定性劃分場地的覆蓋層和不同風化程度巖體的厚度，用于判定巖石錨桿基礎的可行性和設計錨桿的長度，適用于基巖與覆蓋層分界區以及電性有明顯差異的強風化、中風化的分帶。輕便型探地雷達因攜帶方便， 且帶有可纏繞天線，適應雜草、荊棘叢生場地工作，非常符合山區線路勘測、復雜地形地區的工作環境，且能很好地解決山區覆蓋層厚度和巖石各級風化層的厚度問題， 可以部分代替現有的探坑和鉆探手段，為山區的基礎施工提供更可靠的地質參數。另外，鑒于孔內電視和孔內波速測試等需要在已有的鉆孔中探測，地震波勘探等物探手段因受場地條件和成本限制，故難以在山區輸電線路場地勘測工作中推廣。

4　場地勘測成果

勘測成果主要反映塔基范圍內的地形地貌、工程地質條件、礦權、植被、地物、巖土工程分析評價、巖土力學指標等內容，這些信息通過自主開發的地平線巖土擴展程序生成三張成果表。

（1）第一張成果表包括基本信息、工程地質條件、其他、巖土工程分析評價、地質柱狀圖和簽署欄等六部分。

①基本信息包括塔桿編號、測量樁號、坐標、塔桿型式、勘測日期、天氣及頁碼。

②工程地質條件包括地形地貌、地層巖性、地質構造及地震、地下水及不良地質作用。

地形地貌：建議按工程地質手冊中的地貌單元劃分標準。

地層巖性描述，應按《火力發電廠巖土工程勘測描述技術規定》DL/T5160-2002標準執行；對巖層應重點描述巖體的風化程度、巖體完整程度和堅硬程度；斜坡地段有條件時應實測巖層產狀，無法實測時應參考區域地質資料和塔位附近區域的調查情況做必要的推斷。

地質構造包含塔位所處的構造部位、斷裂和裂隙發育情況。斷裂應重點關注附近斷裂是否為活動斷裂，塔位距斷裂帶的最低距離；裂隙發育情況應填寫裂隙產狀、延伸長度、張開度和充填物等情況，描述情況應進行極射赤平投影分析；斜坡地段的塔位有條件時應描述斜坡卸荷情況，卸荷是一種表生改造構造，可看成廣義的地質構造。

加速度：塔位所在位置的地震基本加速度，一般是查詢《中國地震動峰值加速度區劃圖》附圖A；基本烈度:與加速度對應的地震動基本烈度。

地下水類型、地下水狀態等描述，地下水埋深在水位埋深字段中填寫；水位埋深以現地面為計算基準的勘測時的地下水位埋深；

不良地質作用包括滑坡、崩塌、泥石流、采空區、不穩定斜坡及其他。

③其他包括礦權、地物及植被。

礦權：塔位位于礦權設置范圍或與礦權的最近距離小于規定距離時填寫礦權名稱。規定距離一般情況下是300 m。

地物包括道路、溝渠、民房、人工邊坡等，以及地物描述。

植被：植被建議劃分為農作物（可細分）、雜草、草地、灌木、喬木等，植被發育狀況可分為不發育、一般發育、較發育和發育。

④巖土工程分析與評價包括場地穩定性、地基條件及基礎型式建議；施工及運行階段注意事項及建議。

場地穩定性：場地穩定性評價，如果地基穩定性有問題，也應填寫在該字段下。位于斜坡上的塔位穩定性評價建議采用邊坡穩定性分析方法，應執行《建筑邊坡工程技術規范》GB50330-2013，也可以考慮邊坡的宏觀分類方法。

地基條件及基礎型式建議：塔位地基條件評價，應評價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別，在受拉腿，地基實際也應包括基礎底面以上的部分。

施工及運行階段注意事項及建議：包括棄土堆放位置、施工注意事項以及運用階段監測建議等內容。

⑤地質柱狀圖：巖土名稱、層底深度、風化程度、塑性狀態、密實程度、柱狀圖、重度、內聚力、內摩擦角。地基承載力特征值、巖石與錨固體粘結強度建議值、樁極限側阻力標準值及狀極限端阻力標準值的建議值等。

（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。

①基本信息：同第一張表一樣。

②塔基地形圖：測量專業提供；

③照片：分為兩張：標注有照相時間的遠景近景各一張，遠景應標注中心樁位置。

（3）第三張表格包括基本信息、地質素描圖或對角線工程地質剖面示意圖、適用條件與巖土參數、地形坡度等值線圖、結論和簽署等六部分。

①基本信息：同第一張表一樣。

②地質素描圖或地質剖面圖：進行地質素描圖時，裂隙描述填寫《野外裂隙調查記錄表》，地質剖面圖擬采用程序自動生成。

③巖體完整性

裂隙線密度=裂隙條數/統計線長度，單位為條/m；

線RQD=長度大于10 cm的無裂隙巖體長度和/統計線長度×100，單位為%；

巖體完整性按《巖土工程勘察規范》GB 50021-2001（2009版）表A.0.2執行。

④結構面描述：量測的節理條數超過10條時，應進行結構面統計分析并分組，每組應描述：間距、延伸長度、起伏程度、粗糙程度、充填情況、地下水和裂隙面風化情況等內容。

⑤巖體風化程度：分腿描述巖體風化程度，應描述鉆進狀態。

⑥巖石堅硬程度：有回彈儀和點荷載測試成果的塔位，應描述兩試驗成果的最小值、最大值和平均值等統計特征值。

⑦地形坡度：基于塔基地形圖，采用程序自動計算與作圖。

⑧巖土參數：根據巖石堅硬程度查《架空送電線路基礎設計規程技術規定》DL/T 5219-2005表10.2.3。

⑨其它：主要填寫交通條件，為施工條件提供有價值的信息。

⑩地形坡度等值線圖：基于塔基地形圖，采用程序自動計算與作圖；地形坡度等值線圖應疊加塔腿和勘探點。

⑾結論：做出是否可采用巖石錨桿基礎的建議。

5　結語

（1）山區輸電線路鐵塔巖石錨桿基礎場地的勘測應在室內資料搜集、分析以及現場工程地質調查確定場地穩定性的前提下，以使用單人背包式紹爾鉆機和TGQ型鉆機進行鉆探等輕便型類現場勘探手段為主，輔以物探等間接勘探手段，從而提高勘測成果的可靠度。

（2）巖石錨桿基礎場地的勘測應逐步向工程地質條件精細化描述和勘測過程控制信息化管理模式方向發展。

（3）在勘測成果的分析時，應采用定性和半定量相結合的方法，綜合論證場地條件，給出合理的巖土設計參數，且在施工階段應加強跟蹤回訪，必要時調整相關巖土設計參數。

（4）擬采用巖石錨桿基礎的場地對勘測工作提出了更高的要求，其設計、施工質量和運行維護也存在一定局限性和技術難點，故在適用條件等方面應加大論證力度。

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Study on Rock Bolt Foundation Survey
Method of Transmission Line Tower in Mountainous Area

XIE Huai-qian，TAN Guang-jie，HUANG Qi，LAI Rui
（Southwest Electrical Power Design Institute Co.，Ltd.，Chengdu610021，China）

With the growing application of rock bolt foundation in high voltage transmission line project in mountainous area， their advantages can be seen in overall economic benefits， short construction period， environmental protection and safety production management and other aspects. But it involves higer requirements for traditional mountainous area transmission line survey which characterized by the engineering geological survey and concentrated on the identification of the stability of the sites. It requires more intense investigation of the site ground conditions，especially for the hardness and the completeness of underlying bedrock under the site. This paper presents a survey method preli minary for a portable means of transmission lines in mountainous area exploration sites， supplemented by the engineering geological conditions refinement description and process control information management， with a view to improve the reliability of rocks bolt foundation site survey in the proposed transmission line tower in the mountainous area.

mountainous area；rock bolt foundation； engineering geological conditions； survey method.

P2

B

1671-9913（2016）03-0034-05

2015-08-24

謝懷前（1980- ），男，安徽滁州人，碩士，高級工程師，注冊巖土工程師，主要從事電力工程巖土工程勘測工作。