浅谈高原型螺旋锚基础施工

发表时间:2021/5/12   来源:《科学与技术》2021年第29卷第4期   作者:黄小洪、旺久
[导读] 螺旋锚基础是一种新型环保基础,由锚杆、叶片
        黄小洪、旺久
        国网西藏电力建设有限公司,西藏拉萨,850000
        摘要:螺旋锚基础是一种新型环保基础,由锚杆、叶片、上部平台等组成,利用深层土体抗力的锚固结构。施工时缩小开挖量,通过螺旋杆施加扭矩,将螺旋叶片旋拧至较深土体中,对土体的扰动小,能充分发挥原状土体固有强度,提高承载能力。螺旋锚具有加工简单、施工安装方便、钻进速度较快,能大幅度缩短工期、降低工程造价,对环境破坏小、承载能力高、基础变形小等优点,对于解决草原沼泽地质线路基础的施工问题和保护西藏高原的脆弱生态环境具有重要意义。
关键词:高原沼泽地、螺旋锚、冬季施工
0引言
        本工程13N206、13N207处于阿里地区沼泽地。沼泽地段输电线路传统基础型式采用板式基础和灌注桩基础。板式基础在基础施工过程中需要采取降水措施,基坑开挖困难,需要投入大量的人力物力,施工进度较慢,基坑开挖产生大量余土难以处理,施工降水需要使用多台水泵向草原排水,对草原环境破坏非常严重,使得施工赔偿费用较高。灌注桩基础在施工过程中会产生大量的泥浆,泥浆会对塔基周围的草原产生污染。
        应用螺旋锚基础,可以有效保护西藏高海拔草原沼泽地脆弱自然生态环境;相比板式基础,可以避免基坑大开挖,大量减少土石方量;相比灌注桩基础,可以避免泥浆污染草原。相比于两种基础型式,可以大量减少混凝土量,缩短施工周期,减少工程投资。
1、螺旋锚基础结构
1.1螺旋锚基础特点
        螺旋锚基础由锚桩和承台两部分组成,每个承台下方有多根锚桩,锚桩主要承受上拔力,承台主要承受下压力,其结构特点类似于承台灌注桩基础,但比灌注桩基础易于施工。
1.2锚桩结构
        锚桩由锚杆(导向段、中间段、杆帽段)、叶片、法兰盘、连接件组成。
        1.2.1锚杆:螺旋锚锚杆有三节组成,总长度7520mm,第一节长4000mm,第二节长1420mm,第三节长2540mm。锚杆采用热镀锌φ127x14,材质为无缝钢管,无缝钢管中间采用灌浆处理。
        1.2.2叶片:直径φ400mm,双叶片间距为1200mm,螺距为100mm,安装时刃口开向一致。每根锚杆均匀分布5个叶片。
        1.2.3组成构件:钢管、法兰、锚尖、叶片、螺栓均为热镀锌构件。
        1.2.4连接方式:锚杆之间有3根8.8级螺栓连接(m24×280),带双螺帽。
2、螺旋锚基础施工机械
        螺旋锚杆利用挖掘机的液压动力,安装液压马达,利用液压马达旋转的动力,先钻导向段,导向段完成后,中间段上部连接液压马达,中间段底部连接导向段顶部继续往下钻,最后同理完成杆帽段的钻进,完成整根螺旋锚杆的钻进。此时需配合两种连接头,一种跟杆帽段的法兰连接,另一种需根导向段及中间段的顶部连接。


3、螺旋锚基础施工工艺
        3.1制作倾斜度标尺
        本次螺旋锚杆钻进存在0°、7°及10°的倾斜,先制作一个角度标尺,方便钻进时的倾斜度控制。
        制作上边长339mm,下边长400mm,高500mm的梯形,使其一个角的角度为83°,另一边为直角。同理制作倾斜10°的控制标尺。配合水平尺使用。为了方便使用,每个标尺采用两张板平行钉在一起。
          
        3.2基坑开挖
        3.2.1本次因为冻土开挖,开挖难度大,挖掘机利用破碎头破开冻土层,再换用挖掘机斗进行开挖。
        3.2.2基坑开挖到位后,及时采取基坑保温措施,防止基坑底部受冻,此处保温采取厚的塑料薄膜及棉被覆盖,周围用土压实,防止冷空气进入。基坑内部采用电暖气升温的方式进行。需要钻进螺旋锚杆时再取消供暖及掀开覆盖物。本基基础开挖安装3.6*3.6*2m开挖,开挖量极小,能有效减少环境破坏。基础底板仅1.6*1.6m,因地域处于季节性冻土,承台周边1m范围换填中砂,用于抗冻融。
        3.4锚桩钻进
        3.4.1第一节锚杆的钻进
        在检查设备没有问题之及倾斜度调整好后,开始钻进第一节锚杆。钻进时动力头旋转操作手和进给量操作手要密切配合,控制好旋进和进给量的同步,减少对土体的扰动和防止钻架的滑移。当钻至第一节锚杆上端部高出地面大约有500mm时,停止钻进,拆下与钻机连接销子,提升动力头机构至高处。
        3.4.2第二节锚杆的钻进
        连接一、二节时保证螺旋锚锚叶开口方向一致,连接处用3根8.8级热镀锌双帽螺栓,拧紧螺帽,确保行进中不松动。第一、二节连接完成后,连接传扭动力头,开始钻进第二节锚杆。当钻至第二节锚杆上端部高出地面大约有500mm时,停止钻进,拆下与钻机连接销子,提升动力头机构至高处。
        同理完成四根锚杆的钻进工作。在进行垫层施工。螺旋锚杆钻进过程中只能顺转,禁止反转。
        3.4.3第三节锚杆的钻进
        第二节旋进后,第三节与第二节连接时在第三节锚杆上管口要用硬质海绵塞上,防止土及杂物进入。
        同理钻进,到快就位时,放慢钻进速度,实时监测标高。螺旋锚杆顶部标高高出垫层顶部500mm,及高出基坑底面标高600mm。
        3.5混凝土浇筑
        后续工序类似于承台灌注桩的承台和立柱施工。
4、结论
        利用螺旋锚基础,13N207基坑开挖总方量为109m3,C30混凝土使用量为3.42m3,很大的节约了投资成本。因13N207夏季位于湖泊中间,利用冬季低水位施工,很好的减少对周围环境的扰动,有效的保护了高原脆弱的生态环境。
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