配电网钢管杆掏挖基础及其施工方法与流程

本发明涉及20千伏及以下配电网架空线路电力设备基础，具体涉及配电网钢管杆掏挖基础及其施工方法。

背景技术：

1、在国家电网公司、南方电网公司及地方独立电网公司的20千伏及以下架空配电线路中，在局部拉线位置受限、城市规划布局、农田地、大风区等特殊地段，会采用窄基塔或钢管杆。随着乡村振兴战略的提出，服务“双碳”和电采暖等用电需求，构建新型电力系统的配电网网架，不断提升配网线路的设备本体安全水平，确保配网线路安全可靠、稳定运行，对于县城、市区等特殊地段配网线路重要的转角、耐张、终端杆塔采用钢管杆。根据国家电网公司2016年版配电网工程典型设计，10千伏架空线路钢管杆或窄基塔的基础形式为灌注桩基础、台阶式基础和钢管桩基础，给前期路径协议的办理，规划勘界定位、基础浇筑、现场环境保护和污染都带来了不便，尤其是灌注桩和板式台阶基础对土石方开挖以及现场浇筑都会增加更多的施工机械工具的搬迁、迁移和台班及配合人工费，对配电网工程的造价影响较大。

2、因钢管杆施工时基础工序起着关键的作用，固发明采用掏挖式基础解决钢管杆永久占地、基坑土方开挖临时占地及土方外运、现场基础浇筑、工程投资造价较高、工序时间长、前期相关手续繁琐等突出矛盾为较好的施工方法，成效明显。

3、现有技术中的输电窄基塔基础，适用于某些特殊条件的输电线路设计的宅基塔，设计的根开比较小铁塔，占地面积比较小，节约了城市部分用地，有效降低工程造价，该塔型主要用户为城市区域，存在一定的局限性，宅基塔基础与板式现浇基础比较类似，基础的土石方开挖占地面积较大，基础施工周期比较长，需要进行支模、拆除和防腐的工序，混凝图中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩导致有害裂缝产生，对线路后期运行产生不利影响。另外对于输电线路工程灌注桩单桩基础一次成型实施方法，涉及灌注桩单桩基础一次成型，定位拟灌注桩的位置，实现定位分坑；对定位的分坑进行挖槽，形成成孔，对成孔内进行抽渣清孔；将预制的钢筋笼内埋设导管；以及在各孔内灌注混凝土、养护后，对桩头进行清理，并检测，而后进行承台的组模和浇筑，养护后即可进行验收；在开挖、浇筑等环节对大型机械的使用相对较为频繁，且现在需要作业临时占用的场地较大，设计到现场临时植被恢复的费用也会相应的增加，不适合配电线路钢管杆的基础施工要求。

4、目前钢管杆塔、角钢塔和宅基塔的杆塔基础型式主要采用钢套管式基础、直埋式基础、钻孔灌注桩基础、预制桩基、台阶式基础、岩锚基础；目前电力行业系统内主要采用的是灌注桩、现浇板式基础、斜柱柔性基础以及螺旋锚基础，国家电网公司和新疆电力公司2016年发布的新版配网典设钢管杆基础，仅限有刚性台阶基础、灌注桩基础和钢管桩基础，无原状图基础型式。

5、钢套管式(钢管桩)基础适用于钻孔难以成型的软质地基；直埋式基础适用钻孔或开挖容易成型的地基；钻孔灌注桩基础适用地质条件较差的地基；预制桩基一般有钢桩及混凝土桩，适用于钻孔、掏挖均难以成型且承载力很低的地基情况；台阶式基础，主要用于开挖比较容易的地区；岩锚基础适用于岩石地基，输电新技术应用采用有螺旋锚基础。

6、利用锚盘螺旋状结构及作用于顶部的安装扭力，实现对地基土体的切削及旋进，充分利用深层土体抗力，满足基础上拔、下压、水平承载力要求。可实现全机械化施工，现场作业实现“零混凝土浇筑、零弃料、零养护期”。本工程中主要用于直线塔。

7、直柱板式基础采用直立式主柱及钢筋混凝土底板，比较充分地利用了地基及上覆土重力的作用，综合造价比直柱台阶式基础低。另外，它要求的施工精度比斜柱板式基础低。本工程中主要用于耐张塔。

8、现浇台阶式基础存在的不足

9、1)现浇台阶式基础的开挖的临时土石方堆砌占地较大，在城市道路交通运输比较发达地方，开挖基坑的土方不得随意堆砌，需在下面铺设彩条布。或者通过自卸式翻斗车将开挖的土方进行外运，待基础浇筑拆模后防腐回填前再将其拉运回至钢管杆基础处，发生二次装卸及拉运费用，一般城市内10公里范围之内无堆砌弃土的位置，需拉运至少15公里之外，土方装卸、拉运费将有所增加；

10、2)其次，钢管杆基坑开挖完成之后，周边要采用安全防护设施，临时要租用钢管杆及扣件，且在周围按照安全文明施工的要求贴夜间反光贴、警示路牌及警示带；

11、3)第三，钢管杆基础需要支模，方可浇筑。无现有的钢模板或者成品木模板，就需要临时到租赁站租赁或者临时采购,势必会增加施工成本；

12、4)基础浇筑完成之后要进行定期的养护，需要花费相应的劳务费；

13、5)基础拆模之后要进行涂刷厚浆型环氧煤沥青漆进行防腐处理后方可进行回填，在基础回填时需要将原来开挖基坑拉走的土拉回，需要铲车进行配合装卸和回填土方，在每隔30公分进行夯实一次，需要现场配置打夯机，相应增加了机械台班的费用；

14、6)基础施工开始至施工结束需与政府相关职能单位随时进行施工期间存在前期协调问题的沟通及处理；

15、灌注桩基础存在的不足：

16、1)基坑在开挖时在城市大型的施工机械因单独一基或者少许的基础出机一趟，调遣及租赁费用较高，施工费用随之增加，势必会引起总造价的增加；

17、2)基坑在不宜使用专用机械进行开挖时,就需要人工进行开挖且要专人进行监护，同时要做好基坑开挖时防止突然坍塌的安全保护措施及相应应急预案；

18、3)基础浇筑时由于振动棒的长度所限，基础底部的混凝土振捣可能会出现振捣不均甚至是振捣不到的现象，从而影响钢管杆基础施工质量；

19、4)灌注桩基础在配电网线路近年按照典型设计使用，该基础型式主要是用于泥浆土、盐渍土及高寒永冻土才使用此基础类型，且在基础形式上增加的费用较高，从技术经济的合理性考虑，工程造价不合理，且旋挖钻机施工，大型机械的进场和出场的准入手续相对繁琐，以及现场安全管控的压力较大。

20、因此，亟需提出配电网钢管杆掏挖基础及其施工方法，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了配电网钢管杆掏挖基础及其施工方法，解决钢管杆用灌注桩基础和台阶板式基础的在规划设计、项目建议、前期协调、路径勘察、国土勘界、土石方开挖、钢筋绑扎、模板制作、现场浇筑、拆模防腐、基础回填等不方便以及绿色施工的问题。

2、本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

3、本发明提供配电网钢管杆掏挖基础施工方法，包括：

4、确定钢管杆的基础位置及掏挖基础参数；

5、钢管杆定位及复测分坑；

6、根据掏挖基础参数进行基础土方开挖及掏挖部分扩径(口)；

7、进行基础坑底操平后基础垫层浇筑；

8、在基础掏挖内部设置主钢筋、箍筋并绑扎成钢筋笼，预先完成主筋与地脚螺栓的连接；

9、进行钢管杆基础混凝土浇筑；

10、地脚螺栓及法兰盘预埋；

11、基础顶抹面及压光；

12、钢管杆组立；

13、进行基础保护帽浇筑

14、钢管杆接地制作及安装。

15、作为本发明的进一步技术方案为，所述确定钢管杆的基础位置及掏挖基础参数，具体包括：

16、根据钢管杆基础周边的土质分类及已投产或正在实施的输配电线路杆塔基础地勘报告、地基验槽记录参考选择钢管杆的基础类型；

17、根据钢管杆的类型获取掏挖基础上拔力；

18、根据掏挖基础上拔力、地基承载力和被动土抗力确定掏挖基础型式。

19、作为本发明的进一步技术方案为，所述根据钢管杆的类型获取掏挖基础上拔力；具体包括：利用土重法计算掏挖式基础的上拔力；

20、土重法计算上拔时的计算公式：

21、t≤(vt-v0)yt/k1+qf/k2

22、式中：vt深度内土和基础的体积；v0深度内基础的体积；k1、k2上拔稳定设计安全系数；qf基础自重；yt土的计算容重；t为上拔力。

23、作为本发明的进一步技术方案为，所述根据掏挖基础参数进行基础土方开挖及掏挖部分扩径；具体包括：

24、采用直孔钻进方法进行钻孔，现场不具备机械钻进条件的，可采取人工土方开挖方式，做好深基坑开挖的安全防护；

25、直径土方钻孔完成后，扩口(扩径)部分采用人工方式进行土方挖掘扩径至设计参数值。

26、作为本发明的进一步技术方案为，所述在基础掏挖内部设置主钢筋、箍筋并绑扎成钢筋笼，预先完成主筋与地脚螺栓的连接；具体包括：

27、在基础内设置与地面垂直的主筋，所述主筋的外侧设置外箍筋，所述外箍筋为水平设置的环形结构且与主筋相切；所述主筋的内侧设置内箍筋，所述内箍筋为水平设置的环形结构且与主筋相切；

28、所述外箍筋和内箍筋与主筋通过绑扎带固定。

29、作为本发明的进一步技术方案为，所述主筋的上身部设置地脚螺栓，且地脚螺栓与主筋焊接，其中地脚螺栓用m24圆钢或2/3地脚螺栓直径的圆钢采用双面搭接焊接，所述地脚螺栓设置弯钩。

30、作为本发明的进一步技术技术方案为，所属进行垫层浇筑；具体包括：基础土方开挖完成，操平后进行基础垫层浇筑并进行抹面压光。

31、作为本发明的进一步技术方案为，所述进行钢管杆基础混凝土浇筑；具体包括：

32、钢筋笼绑扎及地脚螺栓安装就位完成后，进行基础混凝土浇筑，并在浇筑完程前距离基础顶约60-80cm，对钢管杆的地脚螺栓再次进行矫正，完成后进行钢管杆法兰盘的安装及基础顶抹面压光。

33、作为本发明的进一步技术方案为，其中基础浇筑的混凝土强度为c30，垫层浇筑的混凝土强度为c20。

34、作为本发明的进一步技术方案为，所述保护帽浇筑厚度为200mm，保护帽上做散水坡面，所述保护帽浇筑的混凝土强度为c20。

35、本发明还提供一种配电网钢管杆掏挖基础，包括：钢管杆、底台主柱和混凝土浇筑结构，所述底台主柱包括主筋、内箍筋、外箍筋，所述混凝土浇筑结构包括基础浇筑、垫层浇筑和保护帽浇筑；所述钢管杆设置于底台主柱内部，混凝土浇筑结构用于将钢管杆和底台主柱固定；所述钢管杆包括底座、杆身、横担、法兰盘、地脚螺栓、地脚螺栓垫片、地脚螺栓螺帽；所述杆身的上方设置横担，所述杆身的底部设置法兰盘，所述法兰盘通过地脚螺栓和地脚螺栓垫片与地面连接，所述地脚螺栓上设置地脚螺栓帽。

36、本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

37、本发明采用掏挖式基础，不需要基础在支模、拆模、防腐及回填分项工序；不需要机械推钻所花费在特种机械进出场的费用，降低劳务人员在灌注桩基坑开挖时采取人工开挖的安全风险；施工工期短；施工效率高；针对10千伏及以下配电网电杆采用掏挖基础能减少土石方开挖、余土外运的运输费用，基础浇筑中支模、拆模、回填部分可省略，前期协调比较方便，施工安全风险比较好控制，环境污染降低，工期较短，造价较低。