一类临近高速公路输电铁塔基础改造加固探析

'一类临近高速公路输电铁塔基础改造加固探析　　摘要：徐贾快速通道与铁塔基础在平面和断面布置上产生冲突，为了该道路的顺利施工，应将铁塔基础（包括下部的防护大板和上部的独立基础）相应冲突部分拆除，同时须对基础进行加固，以确保道路施工期间和施工完成后，输电铁塔的安全和稳定运行，相对于单纯增大独立基础混凝土而言，本工程采取通过植筋后浇基础底阶板带的办法将外侧两个上拔基础组合为联合基础，除具有优良的抗拔和抗倾覆性能外，尤其可以避免道路开挖施工对基础造成的水平相对位移等不利作用。关键字：施工方案稳定性评价中图分类号：TU71文献标识码：A一、工程概况与地质情况徐贾快速线路全长18.4公里，总投资5.7亿，是徐州市重大基础设施项目。道路北起贾汪区310国道与206国道交会处，向西至北集村后转向西南，跨屯头河、旗山矿运煤专用铁路和京杭大运河，南止于孤山西206国道，并向南与徐州经济技术开发区冠庄路对接。8 徐贾快速通道在K9+573.4到K9+573.4里程段经由500KV国岱线42#铁塔基础，图1和图1二分别为道路与铁路基础的相对平面位置和断面位置示意图。由图1和图2可见，徐贾快速通道与铁塔基础在平面和断面布置上产生冲突，其道路U型槽的边界进入铁塔基础平面的范围在K9+573.4到K9+596里程处分别达到1.62m米和0.67m，这给道路施工带来了困难。因此，为了该道路的顺利施工，应将铁塔基础（包括下部的防护大板和上部的独立基础）相应冲突部分拆除，同时须对基础进行加固，以确保道路施工期间和施工完成后，输电铁塔的安全和稳定运行，图1徐贾快速通道与国岱线42#铁塔基础平面相对位置示意图图2道路K9+573.4与基础断面处相对位置示意图500KV国岱线42#铁塔为JT26型转角塔，转角度数为30°—60°，其呼高为27米，总高41.5米，水平档距450m，垂直档距600m，设计风速30m/s，设计覆冰10mm，单塔重28.807t该铁塔的三维结构有限元模型组成情况如图3所示。图3.三维结构有限元模型8 国岱线42#铁塔基础为BC96型防护大板基础，其具体做法在四个铁塔基础下部再增设一块钢筋混凝土现浇大板。图4出示了42#铁塔BC96型防护大板的几何尺寸和配筋情况。图5出示了上部独立基础的几何尺寸和配筋情况。（2）、地质情况，本工程的地基情况见表一表1.工程地基土层分布情况二、基础改造方法概述由于道路与基础防护大板以及部分底阶位置的突出，必须将防护大板和独立基础的相应部位进行切割去除，待道路U型槽的侧面墙体施工完成后，进行基础覆土回填。同时，在切割之前应对基础进行加固，本工程采用置筋浇筑的办法将临近道路一侧两个独立基础接为新的联合基础。由于本工程涉及超高压输电线路，因此对工程的各个环节的安全性应高度重视，在进行本工程的相关改造和加固之前，应采取合理可靠的措施对铁塔进行临时加固，并应尽量避免在大风天气情况下开展施工，以免由于基础上部填土的开挖使铁塔基础抗拔力减小而产生铁塔倾覆等不良后果。总体来说，本次施工的总体流程是：铁塔的临时加固→基础上覆土开挖→基础加固→基础改造切割→地基回填土。本工程中在进行置筋加固工程中使用的混凝土等级为C25，受力主筋为HRB400，箍筋均为HPB300。三、铁塔的临时加固和变形监测8 铁塔是一种高耸结构物，在本次施工中，由于要对其独立长柱基础进行改造，涉及地基土开挖和基础切割等工程，容易对铁塔造成不均匀沉降和倾斜等不利影响，故在对基础进行施工之前应该对铁塔本身做好充分的加固措施，同时应该做好铁塔倾斜变形的实时监测和预警工作，避免铁塔发生倾覆，具体实施办法如下：左图4：拉线与地锚布置（平面示意图）本次施工共设置四根保护拉线（X型四方拉线）。拉线顶部打在横担与塔身连接点处，对横担水平夹角成45°，四根拉线处以松弛状态，在施工过程对铁塔起保护作用。在整个施工过程中，应有专人进行铁塔的变形监测，尤其是倾斜变形监测，具体实施办法为:1)、在铁塔横担方向和相应的垂直方向，分别设置变形观测点，观测点距相近塔腿的水平距离50m；2）、在观测点设置电子经纬仪；在铁塔主材上设置观测标志；3）、当开始施工后，每间隔30分钟（非施工时间可增加时间间隔）进行一次倾斜变形和基础不均匀沉降变形的观测，并做好数据记录，当发现铁塔倾斜值和基础不均匀沉降变形明显增大时，应及时发出警告，查明原因并进行正确处理后方可继续施工。四、长柱独立基础底阶的置筋和混凝土浇筑8 基础在道路一侧进行切割后，其抗拔力将消弱，故先通过基础植筋将受影响一侧两长柱基础现浇形成联合基础，施工方法如下：（1）、人工开挖基础尚不覆土，直到露出下部防护大板为止，覆土开挖范围见左图5虚线标注，开挖时防止土壁坍塌；（2）、清除开挖范围内基础和大板上部覆土、污垢等物；（3）、进行钢筋的下料工作，待植入钢筋长度1000m，钢筋数量100根，并对锚固端做好打磨除锈工作，同时准备好长度为5500mm的基础受力筋和长度为6000mm的分布筋个50根，以上钢筋直径均为14mm，钢筋等级为HRB400；（4）、在如下图6所示阴影范围内的基础第一台阶内，先用电锤凿除基础内侧保护层，然后用电钻机沿第一台阶上下边打孔，孔距相近大板边沿竖直距离为100mm，水平间距250mm，孔距16mm，孔深250mm，钻孔时应避免截断基础原有钢筋；（5）、用毛刷和电吹风机将孔内的粉尘清洁干净，并对孔径、孔深很粉尘情况仔细检查，满足要求后准备下一个工序；（6）、按比例调配结构胶，用钢筋推入孔内，并保证胶量不少于孔深的80%；8 （7）、迅速将待植钢筋插入孔内，并保持单向旋转使其达到设计深度；（8）、结构养护2-3小时候后，进行拉拔实验，本次施工只有一种钢筋，故进行一个组别共三根钢筋的拉拔实验，满足要求后进行下一个工序；（9）、将长度5500mm的底面受力钢筋两端与锚固好的端部钢筋进行焊接，焊接时单面焊缝长度不小于140mm，然后铺设分布钢筋，进行绑扎，完成底面钢筋绑扎后再进行上部钢筋的焊接和绑扎；（10）在上图6的阴影部分架设模板，浇筑混凝土（C25），并进行养护。五、基础和大板的切割施工待上述施工的混凝土养护三天以后，开始基础和大板的切割施工。切割范围上图6虚线标示：切割施工采用自动切割机先对独立基础的底阶沿图6琐事切割线进行切割拆除，由于底阶厚度达到600mm，应分层进行切割，每次切割完成后，用电锤和气割进行切割外侧混凝土和钢筋的拆除，依次进行。完成局部切割拆除后，再用同样方法对大板进行切割拆除。如右图7切割完成后的基础平面示意图。六、结论和建议8 （1）、在完成基础的改造加固后，“500KV国岱线”42#铁塔基础的抗拔稳定性和抗倾覆稳定性等均能满足要求，铁塔的基础及其上部结构是安全可靠的；（2）、在进行基础改造施工时，应采取措施，尽量减少基础的水平位移（基础主柱顶部水平位移不超过10mm）；基础改造后尽快完成覆土的回填和夯实，施工时应分层分区均匀夯实；如有必要，可在基础覆土回填压实后，通过放松地脚螺栓释放铁塔结构的不利应力，但必须对铁塔采取可靠的临时加固措施；（3）、相对于单纯增大独立基础混凝土而言，本工程采取通过植筋后浇基础底阶板带的办法将外侧两个上拔基础组合为联合基础，除具有优良的抗拔和抗倾覆性能外，尤其可以避免道路开挖施工对基础造成的水平相对位移等不利作用。参考文献：[1]《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219—012)[2]《建筑结构荷载规范》（GB5009-2006）[3]《110-750架空送电线路设计规范》（GB505450—2010）[4]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367—2006）[5]本工程的《岩土工程勘测报告》及相关铁塔制造图，相关线路设计资料8 [6]孟遂民，李光辉．架空输电线路设计[M]．北京：中国三峡出版社，2000[7]刘树堂《输电杆塔结构及其基础设计》.北京：中国电力出版社[8]张朝晖主编.ANSYS11.0结构工程应用实例解析[M]第二版机械工业出版社[9]郝文化主编.ANSYS土木工程应用实例[M]中国水利水电出版社2005（1）159-1688'