谢怀前，谭光杰，黄褀，赖 锐

（西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021）

山区输电线路铁塔岩石锚杆基础勘测方法

谢怀前，谭光杰，黄褀，赖 锐

（西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021）

随着岩石锚杆基础在山区特高压输电线路工程中应用的逐步推广，其在工程项目总体经济效益、施工周期、环境保护及安全生产管理等方面已渐显优势。但其对以工程地质调查方法为主的注重于查明场地稳定性为主要任务的传统山区输电线路勘测方法提出了更高要求，即更加重视查明场地地基条件，尤其是场地下伏基岩的坚硬程度和完整程度。本文介绍一种以适合于山区输电线路工程场地的轻便型勘探手段为主、辅以工程地质条件精细化描述和勘测过程控制信息化管理的勘测方法，以期能对提高拟选山区输电线路铁塔岩石锚杆基础场地勘测成果的可靠度起到一定作用

山区；岩石锚杆基础；工程地质条件；勘测方法。

1　概述

近年来国内输电线路工程的电压等级越来越高，1000 kV交流特高压线路和±1100 kV直流特高压线路相继兴建，输电线路走廊条件日趋恶劣和紧张，多回共杆的设计要求也越来越强烈。面对越来越大的杆塔负荷，其基础作用力亦成倍增长，故所需要的基础建造成本也越来越高。在交通条件较差的山区通常是采用大直径、深孔人工挖孔桩基础（孔径达3.0 m，孔深达20 m），这无论是对于人员施工安全问题，或是环境保护问题都是一种巨大的负担。而岩石锚杆基础是通过锚杆与下部岩体的粘结特性来承受上部杆塔荷载，它是一种能充分发挥地基土承载能力的原状土基础形式。由于锚杆能充分调用锚杆周围地层自身强度，因此它能显著减小基础尺寸和基础埋深、大量降低工程材料量，缩短基础施工周期，降低人员劳动强度，提高施工安全保障，因此将岩石锚杆基础应用于这些线路工程之中将显著降低其基础建造成本，同时具有显著的社会效应。

2　适宜的场地条件

已有的输电线路工程经验及相关试验研究成果表明：岩石锚杆基础对场地的地形地貌、覆盖层厚度及下伏基岩岩体的强度和完整性程度均有很高的要求，目前普遍认为在强风化及以上等级的硬质岩石中，如灰岩、火成岩、厚层的砂砾岩及中风化较软质较破碎的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩和粉砂岩等地质条件下采用岩石锚杆基础是可行的。根据相关试验提供岩体物力力学参数，结合锡盟-山东1000 kV特高压交流输电线路工程的经验，初步提出山区输电线路岩石锚杆基础的适宜的场地条件，见表1。

表1　岩石锚杆基础适宜的场地条件

3　场地勘测

3.1信息化管理流程

传统的山区输电线路的勘测往往主要取决于现场勘测人员对杆塔场地稳定性的判断，从而弱化了对场地地基条件的深入勘探和分析。积极探索一种新型的勘测过程控制信息化管理模式对岩石锚杆基础场地的勘测势在必行，这种模式将注重于跨专业间、多级岗位间勘测人员的信息及时共享、及时分析诊断与及时再指导，主要包括以下几个方面：

（1）现场结构专业人员根据坡度及塔型情况判断塔位是否有采用锚杆基础的外部条件。

（2）现场地质专业人员根据塔位的覆盖层和强风化带的总厚度、岩体风化程度、岩体完整性和岩石坚硬程度等工程地质条件，初步判断塔位是否可以采用岩石锚杆基础。

（3）现场电气人员对初步判断可采用锚杆基础的塔位应进一步明确采用的塔型及呼称高，其和最终使用铁塔的基础根开变化不得超过0.5 m。

（4）现场各专业人员应将初步选择采用锚杆基础的塔位资料（地形图、地质情况、塔型及呼称高、现场照片等）整理后发各相关专业主设人，由主设人协同主管科长、主工确定采用锚杆基础的备选塔位，必要时应提请主管总工综合评审。

（5）由地质专业根据备选塔位的情况研究确定适当的勘探手段，向主管主工汇报后实施，并向结构专业提供相应的岩土参数建议值。

3.2场地勘测内容

采用岩石锚杆基础的塔位场地在查明场地稳定性的前提下，重点查明地基条件，即需查明地形地貌、地层岩性、岩块坚硬程度、岩体完整性和岩体风化程度等内容。

3.3场地勘测方法

岩石锚杆基础的勘测方法主要包括：以室内资料分析和现场工程地质调查、测绘为手段，以查明场地稳定性为主要任务；采用轻便型工程钻探、槽探、坑探和现场测试手段为主、辅以物探等手段，查明场地的地基条件。根据场地的地形地貌和工程地质条件，积极探索高密度电法、地质雷达、孔内电视等物探手段，增加量化评价的方法和数据，提高勘测工作的精度和水平。

3.3.1工程地质调查和现场测试

工程地质调查的主要目的是查明场地稳定性及周边的地层岩性及其分布，对影响锚杆基础设计和施工的各种地质现象进行调查，分析其性质和规律及其对工程的影响，并为勘探、试验和基槽检验工作提供依据。

（1）地质素描图或对角线地质剖面示意图：出露有中风化基岩的塔位场地选择2 m×（4～7 m）的面积进行地质素描图；塔位场地范围内无中风化基岩露头时，如果能在距塔位中心桩150 m的圆形范围内能找到中风化基岩露头，则选择该露头进行地质素描图，否则地质素描图改为AC或BD的对角线工程地质剖面示意图。

（2）工程地质剖面图或柱状图：应优先选择完成了工程地质钻探的塔腿。

（3）量测岩层层面等主要结构面的产状。

（4）进行地质素描图时应同步完成岩石强度的回弹仪测试，测试成果按岩石回弹仪测试记录表填写，测试点数不宜少于16个点。

（5）进行地质素描图的塔位应同步取点荷载试验岩样，测试成果按岩石点荷载试验记录表填写，岩样数不应少于6块，每块均应帖上包括塔位号与试样号的岩样标签。

3.3.2工程钻探

随着岩石锚杆基础技术的发展，对覆盖层较厚或者上部有一定厚度的强风化体，或者岩体的完整性较好但节理裂隙较发育的地段，采用专用的岩石锚杆钻机进行勘测工作，可以较好地查明岩石的完整程度、风化程度和裂隙发育情况（如能在钻孔配套使用钻孔摄像系统，可以清晰揭示孔内的岩石的节理裂隙发育情况），采用岩石质量指标RQD可以定量地评价岩石的完整性。同时可以对取得岩芯进行室内实验，获取单轴抗压强度与饱和单轴抗压强度，以此定量评价岩石的坚硬程度。

（1）钻探塔位选择原则

岩石锚杆基础塔位主要以轻型、易拆和易搬迁型钻机为主，如美国单人背包式绍尔钻机和轻型TGQ型钻机，对于需采取工程钻探的塔位选取原则如下：

①塔位应以岩体风化较为复杂的硬质岩或较硬岩为主，其余岩性可视覆盖层厚度及岩体完整程度选择代表性塔位进行钻探。

②应尽量选择强风化及覆盖层总厚度差别相对较大的塔位或塔腿。

③岩体完整性较差的塔位应优先考虑。

④交通条件较为方便，高差相对较小的塔位应优先考虑。

⑤应将地形地貌及地层岩性等因素综合考虑，尽量做到均匀分布，起到宏观控制作用。

（2）钻孔布置与深度：原则上顺坡向对角线布置，每基拟采用对角线布置2个钻孔，若四腿地层条件差别较大时，可考虑逐腿钻探，钻探深度以进入中风化基岩0.5～1.0 m，典型地段应选择至少一基一孔进入中风化基岩5～7 m。

（3）现场记录与照相：现场记录与普通钻探相同，岩芯应照相。

（4）选取代表性岩芯在野外或室内进行点荷载试验。

3.3.3探井、探槽

主要针对未进行工程钻探的塔位，且覆盖层比较薄、岩体风化程度较弱、岩体完整性较差的地段应采用探井、探槽进行野外直接揭露的勘测手段，可以直观观察岩体的风化程度、节理裂隙的发育程度和岩体的完整性等，同时可直接评价岩体的可开挖性和开挖的难易程度等等。岩石锚杆基础的塔位应顺坡向沿对角线布置两个探井，探井应尽量揭穿覆盖层，深度不宜超过2 m以确保人身安全。

3.3.4 物探手段

比较适宜的山区输电线路场地勘测的物探手段主要有高密度电法和轻便型探地雷达。高密度电法主要依据不同电性层电阻率的差异性，定性划分场地的覆盖层和不同风化程度岩体的厚度，用于判定岩石锚杆基础的可行性和设计锚杆的长度，适用于基岩与覆盖层分界区以及电性有明显差异的强风化、中风化的分带。轻便型探地雷达因携带方便， 且带有可缠绕天线，适应杂草、荆棘丛生场地工作，非常符合山区线路勘测、复杂地形地区的工作环境，且能很好地解决山区覆盖层厚度和岩石各级风化层的厚度问题， 可以部分代替现有的探坑和钻探手段，为山区的基础施工提供更可靠的地质参数。另外，鉴于孔内电视和孔内波速测试等需要在已有的钻孔中探测，地震波勘探等物探手段因受场地条件和成本限制，故难以在山区输电线路场地勘测工作中推广。

4　场地勘测成果

勘测成果主要反映塔基范围内的地形地貌、工程地质条件、矿权、植被、地物、岩土工程分析评价、岩土力学指标等内容，这些信息通过自主开发的地平线岩土扩展程序生成三张成果表。

（1）第一张成果表包括基本信息、工程地质条件、其他、岩土工程分析评价、地质柱状图和签署栏等六部分。

①基本信息包括塔杆编号、测量桩号、坐标、塔杆型式、勘测日期、天气及页码。

②工程地质条件包括地形地貌、地层岩性、地质构造及地震、地下水及不良地质作用。

地形地貌：建议按工程地质手册中的地貌单元划分标准。

地层岩性描述，应按《火力发电厂岩土工程勘测描述技术规定》DL/T5160-2002标准执行；对岩层应重点描述岩体的风化程度、岩体完整程度和坚硬程度；斜坡地段有条件时应实测岩层产状，无法实测时应参考区域地质资料和塔位附近区域的调查情况做必要的推断。

地质构造包含塔位所处的构造部位、断裂和裂隙发育情况。断裂应重点关注附近断裂是否为活动断裂，塔位距断裂带的最低距离；裂隙发育情况应填写裂隙产状、延伸长度、张开度和充填物等情况，描述情况应进行极射赤平投影分析；斜坡地段的塔位有条件时应描述斜坡卸荷情况，卸荷是一种表生改造构造，可看成广义的地质构造。

加速度：塔位所在位置的地震基本加速度，一般是查询《中国地震动峰值加速度区划图》附图A；基本烈度:与加速度对应的地震动基本烈度。

地下水类型、地下水状态等描述，地下水埋深在水位埋深字段中填写；水位埋深以现地面为计算基准的勘测时的地下水位埋深；

不良地质作用包括滑坡、崩塌、泥石流、采空区、不稳定斜坡及其他。

③其他包括矿权、地物及植被。

矿权：塔位位于矿权设置范围或与矿权的最近距离小于规定距离时填写矿权名称。规定距离一般情况下是300 m。

地物包括道路、沟渠、民房、人工边坡等，以及地物描述。

植被：植被建议划分为农作物（可细分）、杂草、草地、灌木、乔木等，植被发育状况可分为不发育、一般发育、较发育和发育。

④岩土工程分析与评价包括场地稳定性、地基条件及基础型式建议；施工及运行阶段注意事项及建议。

场地稳定性：场地稳定性评价，如果地基稳定性有问题，也应填写在该字段下。位于斜坡上的塔位稳定性评价建议采用边坡稳定性分析方法，应执行《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013，也可以考虑边坡的宏观分类方法。

地基条件及基础型式建议：塔位地基条件评价，应评价地基持力层和下卧层。由于铁塔受力情况与电厂建筑物有所区别，在受拉腿，地基实际也应包括基础底面以上的部分。

施工及运行阶段注意事项及建议：包括弃土堆放位置、施工注意事项以及运用阶段监测建议等内容。

⑤地质柱状图：岩土名称、层底深度、风化程度、塑性状态、密实程度、柱状图、重度、内聚力、内摩擦角。地基承载力特征值、岩石与锚固体粘结强度建议值、桩极限侧阻力标准值及状极限端阻力标准值的建议值等。

（2）第二张表分成基本信息、塔基地形图、照片和签署栏等四部分。

①基本信息：同第一张表一样。

②塔基地形图：测量专业提供；

③照片：分为两张：标注有照相时间的远景近景各一张，远景应标注中心桩位置。

（3）第三张表格包括基本信息、地质素描图或对角线工程地质剖面示意图、适用条件与岩土参数、地形坡度等值线图、结论和签署等六部分。

①基本信息：同第一张表一样。

②地质素描图或地质剖面图：进行地质素描图时，裂隙描述填写《野外裂隙调查记录表》，地质剖面图拟采用程序自动生成。

③岩体完整性

裂隙线密度=裂隙条数/统计线长度，单位为条/m；

线RQD=长度大于10 cm的无裂隙岩体长度和/统计线长度×100，单位为%；

岩体完整性按《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001（2009版）表A.0.2执行。

④结构面描述：量测的节理条数超过10条时，应进行结构面统计分析并分组，每组应描述：间距、延伸长度、起伏程度、粗糙程度、充填情况、地下水和裂隙面风化情况等内容。

⑤岩体风化程度：分腿描述岩体风化程度，应描述钻进状态。

⑥岩石坚硬程度：有回弹仪和点荷载测试成果的塔位，应描述两试验成果的最小值、最大值和平均值等统计特征值。

⑦地形坡度：基于塔基地形图，采用程序自动计算与作图。

⑧岩土参数：根据岩石坚硬程度查《架空送电线路基础设计规程技术规定》DL/T 5219-2005表10.2.3。

⑨其它：主要填写交通条件，为施工条件提供有价值的信息。

⑩地形坡度等值线图：基于塔基地形图，采用程序自动计算与作图；地形坡度等值线图应叠加塔腿和勘探点。

⑾结论：做出是否可采用岩石锚杆基础的建议。

5　结语

（1）山区输电线路铁塔岩石锚杆基础场地的勘测应在室内资料搜集、分析以及现场工程地质调查确定场地稳定性的前提下，以使用单人背包式绍尔钻机和TGQ型钻机进行钻探等轻便型类现场勘探手段为主，辅以物探等间接勘探手段，从而提高勘测成果的可靠度。

（2）岩石锚杆基础场地的勘测应逐步向工程地质条件精细化描述和勘测过程控制信息化管理模式方向发展。

（3）在勘测成果的分析时，应采用定性和半定量相结合的方法，综合论证场地条件，给出合理的岩土设计参数，且在施工阶段应加强跟踪回访，必要时调整相关岩土设计参数。

（4）拟采用岩石锚杆基础的场地对勘测工作提出了更高的要求，其设计、施工质量和运行维护也存在一定局限性和技术难点，故在适用条件等方面应加大论证力度。

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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

谢怀前（1980- ），男，安徽滁州人，硕士，高级工程师，注册岩土工程师，主要从事电力工程岩土工程勘测工作。