李宏进 林晗 苏继明
（中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司 福建福州 350003）
为落实国网基建“六精四化”行动部署，国网福建公司在福建省全面推进输电线路机械化施工，降低施工安全风险，提高安全生产水平。目前输电线路工程机械化施工在该省平原地区已大范围应用，制约机械化推广应用在于山区。福建省山地丘陵地复杂、交通条件一般、植被茂盛，制约了机械化施工推广应用。
基础机械化施工是输电线路工程全过程机械化施工中最重要部分，本文将以某500 kV 工程为例，从机械设备进场方案、基础选型、施工设备选择、环水保方案4 个方面探讨分析福建省输电线路工程山地基础机械化施工设计方案，进一步挖掘山区基础机械化施工可行性，有效降低施工风险，为今后福建省内类似工程的建设提供参考。
依托工程途经漳州市长泰区、厦门市同安区2 个区域，推荐路径方案线路长度约48.5 km。全线为双回同塔架设，设计基本风速为31 m/s、35 m/s，设计覆冰为0 mm，导线推荐采用4×JL3/G1A-630/45 型钢芯高导电率铝绞线，地线2 根均选用72 芯OPGW-17-150-5 复合光缆地线［1］。线路沿线地形：丘陵2%、山地68%、高山30%，沿线地貌绝大部分为山地，其余为山间盆地侵蚀堆积地貌。地层岩性以粉质粘土、凝灰岩、花岗岩为主，海拔在50～1 000 m 之间。沿线可利用道路主要有：G2517 沙厦高速公路、G1523 甬莞高速公路、G355 国道、S207省道、S507 省道、X550 县道、X594 县道、Y732 乡道及多条村镇道路等，交通条件一般［1］。
机械设备进场是开展基础机械化施工的前提，旋挖钻机、山地微型桩钻机等机械设备进场需要进场道路。进场方案的合理性在一定程度上决定了机械化施工的可行性。进场方案可以通俗地理解为找路和修路，是否有路直达塔位或者到达塔位附近，是否需要对已有道路进行拓宽及夯实加固，是否需要新建临时进场道路，与人工施工对比机械化施工是否经济，是否进入到自然保护区、生态敏感区等。优化机械设备进场方案，有利于进一步提高工程基础机械化率，节约工程造价，减少对周边环境影响。
在终勘定位前，借助航飞数据成果完成塔位初选，同时可初步选择到达塔位的道路，如图1、图2 所示，可发现已有道路情况，逐基统计核实进场道路，方便后续定位过程中到达塔位及机械设备进场方案设计。
图1 Z2 塔位已有进场道路情况
图2 J2 塔位已有进场道路情况
终勘定位过程中，基于航飞数据和奥维数据，寻找已有道路，核实道路情况，包括宽度、承载力及长度，记录需拓宽道路宽度及长度、新建临时道路宽度及长度。旋挖钻机路基承载力要求不低于80 kPa，为满足机械设备进场承载力要求，拓宽及新建临时道路时路基要求边填筑边夯实，保证压实，本工程路面铺设10 cm 厚度碎石垫层。部分塔位已有进场道路如图3和图4 所示，现场已有现成的道路路面宽度及承载力基本满足机械设备进场要求。后续施工阶段利用已有道路和部分新建临时道路方便施工机械进场。临时道路修筑宽度则以基础机械化施工设备进场条件为界限，常用旋挖钻机路宽一般≥3.5 m，本工程临时道路修建宽度取3.5 m。临时修筑长度结合现场地形、植被情况、经济性等综合考虑，参照以往特高压工程经济性对比结果，本工程单基修筑长度建议不超过600 m。施工临时进场道路的修筑长度可通过三维数字化平台进行模拟设计，也可以征询施工咨询单位的意见，弥补设计在临时道路修筑方案方面的短板。
图3 J2 塔位已有进场道路现状
图4 Z36 塔位已有进场道路现状
本工程多数塔位参照上文原则进行机械化施工进场道路策划，但是部分塔位位于茶园附近，若新建临时道路，青赔难度大、费用高，故不推荐基础机械化施工；
位于生态红线范围内的塔位则根据现有道路情况，利用已有道路进场，不推荐新修临时道路。
常用的山地基础型式为掏挖基础、挖孔基础、岩石锚杆基础、岩石嵌固基础、微型桩基础等。本工程结合现场地形坡度、地质条件、进场道路等各方面因素选择岩石锚杆基础、微型桩基础、挖孔基础作为山地机械化施工主要基础型式。
3.1 岩石锚杆基础
岩石锚杆基础是1 种绿色环保型基础，可充分利用岩石强度来承受铁塔外荷载，减少对周边环境影响，在福建省内已有多个工程应用。本工程岩石锚杆基础选择主要原则参照《架空输电线路锚杆基础设计规程》（DL/T 5544—2018）执行，同时借鉴特高压工程的设计原则（塔位地形坡度35°时，覆盖层不宜超过1.5 m；
塔位地形坡度10°时，覆盖层不超过3.2 m，其他坡度覆盖层厚度插值采用）。根据现场测量及定位的成果进行筛选，本工程部分塔位可选择使用岩石锚杆基础，例如塔位Z56、塔位Z58 等。经过地质专业二次进场逐基逐腿钻探，Z56塔位位于山顶附近，地形坡度8°，地层表面约2 m 为碎块状强风化花岗岩、约18 m 为中风化花岗岩；
Z58 塔位地形坡度5°左右，地层表面约1.5 m 为含碎块粉质黏土、约2 m 碎块状强风化花岗岩、约16.5 m 为中风化花岗岩。Z56、Z58 等塔位地质情况、地形坡度非常适合使用岩石锚杆基础，可减少对周边环境影响。
3.2 微型桩基础
山地微型桩基础也是1 种绿色环保型基础，桩径一般在200～400 mm。本次设计主要参照特高压设计原则：覆盖层厚度3～8 m，下卧基岩为非极软岩、非极破碎岩，本工程设计桩径取400 mm。
相较于岩石锚杆基础，其优势在于对覆盖层厚度及岩石完整性要求低，适用性更强，对岩石锚杆基础进行了补充；
劣势在于目前山地微型桩省内应用工程少，对微型桩基础受力机制、承载性能、施工方法、影响因素等还没有全面的认识，计算方法未完全成熟，施工过程的参数缺乏指导规范，设计、施工、监理、建管等各方都在探索阶段。目前在工程中碰到由于施工工艺相对不够成熟，施工过程中易出现打偏等各种突发情况［2］。随着后续工程的推广应用，机械设备不断更新换代，施工工艺不断成熟，各项规范及规定逐步出台，微型桩基础也将逐渐成为常规基础。考虑到各方面因素，本工程推荐少数塔位试点应用微型桩基础。
3.3 挖孔基础
挖孔桩基础目前是最常用的原状土基础型式，本工程山地不适用于岩石锚杆基础和微型桩基础的塔位均采用挖孔基础。
考虑到道路情况、青赔情况、生态敏感等各种影响，能够满足机械设备进场的则优先采用机械化施工，机械施工塔位基础最小直径不宜＜0.8 m，最大直径不宜＞2.6 m。本工程基础桩直径1.2～2.4 m 在区间范围内，同时基础不进行扩底处理。
对于无法修筑进场道路的塔位，采用人工挖孔基础，设计基础时通过增加扩大头、优化桩径、减少桩长的方式，降低施工风险。施工过程中可采用爆破、风镐或水磨钻等方式提供施工效率。
本工程山地基础机械化的难点在于基础成孔设备的选择。本工程为大风速区双回路，基础力大，基础直径大，转角塔基础计算直径2.0～2.4 m，需要大直径的基础成孔设备；
厦门段地质表层为粘性土，下层为中风化花岗岩，为高强度硬质岩体，对机械设备要求高。通过对国内相关企业机械设备情况进行调研，提出适合本工程的机械设备。
岩石锚杆基础机械化施工常用小型模块化锚杆钻机，包括QWY-30 型轻便钻机、MDS-90 锚杆钻机等，钻机可实现拆卸，通过索道或者人畜搬运至塔位，无需新建临时进场道路，到塔位后组装施工，钻孔直径90～150 mm，钻孔深度可达到20 m，能够精准定位对孔，保证钻孔精度，提高施工效率，降低施工成本。小型模块化锚杆钻机在浙江金华、丽水地区已进行试点应用，福建省内工程也有应用，能够满足工程建设要求。
微型桩基础机械施工设备主要是各种类型的山地微型桩钻机，钻孔直径可达400 mm，最大的钻孔深度可达35 m，可满足粘性土、碎石土、软岩、风化岩、坚硬岩等不同地质施工要求［3］。
挖孔基础目前常用的机械施工设备是电建钻机系列旋挖钻机、徐工系列旋挖钻机等，机械最大成孔直径2.6 m，最大钻孔深度达28 m，爬坡能力25°～30°，饱和单轴抗压强度60 MPa以下。旋挖钻机根据不同的地质情况可选择螺旋钻头、筒钻、双底捞砂斗、扩底钻头等，根据地质勘察报告，选择合适的钻头配合干、湿孔作业实现粘性土、中风化及以下岩石的开挖，实现基坑作业不下人，提高施工效率，降低施工风险等级。旋挖钻机在福建省内已逐步推广应用，根据以往工程的情况，当碰到中风化地层时，施工效率明显降低，建议进一步研发设备，提高在高强度硬质岩体施工的效率。
本工程输电线路穿越九龙江下游水土保持生态功能区、玳瑁山河源涵养与生物多样性维护区、闽东南沿海水土保持与防风固沙生态区、福建漳州鼓鸣山省级森林自然公园4 处生态红线，跨越枋洋水库、火炎旗林木保护小区，临近蟒蛇自然保护小区、森林公园。上述附近塔位不建议大规模采用机械化施工，不新建施工进场道路。运输方式建议以索道运输为主，基础优先选择岩石锚杆基础，严格控制扰动范围。所有塔位执行环水保设计原则，建立本工程水土流失防治措施体系，采取相应的工程措施、植物措施、临时措施，包括表土剥离、表土回覆、土地整治、播散草籽、栽植灌木、彩条布苫盖、彩条布铺垫、植生袋装土拦挡压覆、彩条旗围栏、铺设钢板、修筑浆砌石截水沟、浆砌石挡渣墙等各项措施，尽量减少施工对周边环境影响。施工图阶段参照特高压原则进行环水保专项设计。
环水保方案设计时需同时兼顾福建省生态环境厅的环境影响报告书批复和福建省水利厅的水土保持方案报告书批复的要求，执行相关法律、法规和技术规范，落实报告书中提出的各项措施，减轻对周边环境的不利影响。
为提高福建省内输电线路工程基础机械化施工率，设计需发挥龙头引领作用，充分利用数字化手段，在施工图定位过程中逐基落实山地基础机械化施工可行性。本文依托省内试点工程，从机械设备进场方案、基础选型、施工设备选择、环水保方案4 个方面简单讨论分析了山地基础机械化施工的设计思路。通过本工程的试点推广应用，不断提升福建省内输电线路工程山地基础机械化率，降低施工风险。
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