CN107893426A - 一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础及施工方法 - Google Patents

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王学明
王虎长
苏赟
管顺清
袁俊
沈巍巍
朱梦伟
胡程程
刘军
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Abstract

本发明公开了一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，首先大开挖基础坑，在基础坑内制备混凝土垫层，并在混凝土垫层的上方安装玻璃钢模板底壳，在玻璃钢模板底壳内绑扎基础主体钢筋和立柱钢筋，同时在立柱钢筋的外侧安装玻璃钢模板立柱，然后浇筑混凝土同时安装玻璃钢模板顶壳和玻璃钢模板顶板，玻璃钢模板的接缝采用玻璃钢纤维布配合环氧树脂贴合密封，待混凝土初凝后回填夯土。本发明的基础具有良好的耐久性及防腐性能，适用于中、强腐蚀地区输电线路杆塔建设。

Description

一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础及施工方法
技术领域
本发明涉及输电线路用基础技术领域，具体为于一种输电线路杆塔的防 腐基础及施工方法，该防腐基础耐久性较普通基础大幅提高，且施工工期大 幅缩短。
背景技术
输电线路杆塔基础的安全性和可靠性对于输电线路的安全运行是至关重 要的。由于腐蚀地区输电线路基础埋于地下，常年与含盐量较高的土壤或者 水接触，硫酸根离子和氯离子会慢慢侵入基础内部，使得混凝土发生腐蚀破 坏，直至失去承载力，严重威胁到整个线路的安全运行。
目前国内输电线路杆塔基础设计中，主要是依据输电线路行业规范《架 空送电线路基础设计技术规定》(DL/T 5219-2014(以下简称《技术规定》) 这本设计标准，而对于盐渍土地区的基础设计在正文中并没有明确指出，只 是在其3.0.6条的条文说明有所要求，即：腐蚀地区杆塔基础课参照现行国 家标准《工业建筑防腐设计规范》GB50046，并应充分考虑了输电线路工程 的实际特点，并给出了一个工程的实例。综合如下表：
表4.1防腐措施
同时该条文中还规定了：中、强腐蚀地区基础混凝土中需加入粉煤灰、 磨细矿渣、硅灰等矿物参合料，具体种类、品质和参量通过试验确定；Cl- 强腐蚀地区的基础混凝土中应添加钢筋阻锈剂，其品种和用量可根据Cl-含 量、通过电化学试验确定。
多数设计单位在进行设计时，均参照上述表格及规定执行。
然而，对于中、强腐蚀地区的开挖基础，上述防腐措施存在以下技术问 题或不足之处：
1)施工性差。腐蚀地区的输电线路一般处于交通条件差，自然环境恶 劣的地区，大型车辆和机械难以抵达，混凝土均需要在施工现场采用人工或 者小型机械现场进行拌制。然而，上述措施中C40强度等级的混凝强度由 于水灰比小，在现场很难拌制，混凝土施工质量较难保证。
2)施工周期太长。表4.1中，外防护涂料采用涂刷6道的HCPE涂 料，施工周期太长。相关技术规范明确规定，基础混凝土施工完毕并且养护 完成后，待混凝土表面的含水率低于6％时方可涂刷防腐涂料，而且每道 HCPE涂刷后需要漆膜干燥后方能涂刷下一道，期间至少需要24个小时。 经初步计算，从基础浇筑完毕开挖到最后基坑回填完成，需要15天～20 天，整个基坑暴露时间近一个月，这与规范要求的尽量减少基坑暴露时间相 悖。尤其对于地下水位较高的塔位，整个施工周期内需要不间断的降水排 水，施工工期及施工费用均较高。
3)防腐涂层易脱落。表4.1中的6层防腐涂料均采用HCPE，没有使用 环氧封闭底漆，漆膜与混凝土粘接性较差，容易发生脱落，起不到防护层的 作用。
4)防腐涂料耐久性差。有关规范规定，HCPE防腐涂料的使用寿命只 有10～15年，对于设计使用寿命50年以上的输电线路基础而言，还需要 4～5次的复涂，后期维护费用也会提升。并且不可能将基础全部挖开再次 涂刷，只能复涂一定范围，防腐效果会有所降低。
5)设计操作性差。中、强腐蚀地区基础混凝土中添加矿物参合料、Cl- 强腐蚀地区的基础混凝土中添加钢筋阻锈剂，其参量需要试验确定的这种规 定较为笼统，设计人员在设计基础时，不易参考取值。
基于上述现状，改善腐蚀地区输电线路杆塔基础防腐措施对于线路的运 行安全性和可靠性具有重大意义。
发明内容
本发明的主要目的在于现有的输电线路杆塔基础用于中、强腐蚀地区耐 腐蚀性差的问题，研究各类外防腐材料性能，结合大开挖基础的自身特点， 设计一种新型输电线路杆塔的防腐基础及施工方法，大幅缩短施工工期，并 提高基础的耐腐蚀性，适用于中、强腐蚀地区的大开挖基础，使得铁塔基础 在设计使用年限内正常工作。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，包括以下步骤：
步骤1、大开挖基础坑，在基础坑内制备混凝土垫层，混凝土垫层经放 置、养护和干燥后，表面经纬平整度要求2m范围内落差小于2mm；
步骤2、在凝固的混凝土垫层上安装顶部开口的玻璃钢模板的底壳；
步骤3、在底壳内绑扎基础主体钢筋，并在基础主体钢筋上绑扎基础立 柱钢筋；
步骤4、基础立柱钢筋的外侧安装玻璃钢模板的立柱；
步骤5、在立柱和玻底壳内浇筑混凝土，制备基础主体；
步骤6、待步骤5混凝土浇筑完成后，在底壳上安装玻璃钢模板的顶 壳；
步骤7、底壳与顶壳的接缝以及顶壳与立柱的接缝，均采用玻璃钢纤维 布和环氧树脂密封；
步骤8、待步骤6的混凝土基础主体初凝后，回填夯实基坑。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中，所述玻璃钢模 板的厚度≥10mm，所述玻璃钢模板采用玻璃钢纤维布加热加压固化成型。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中，所述混凝土垫 层的厚度至少为100mm。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中：
对于中腐蚀等级地区，基础主体的混凝土最低强度等级为C30；
对于强腐蚀等级地区，基础主体的混凝土最低强度等级为C35。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中：
混凝土垫层的混凝土最低强度等级为C20；混凝土垫层中的水泥与基础 主体混凝土中的水泥采用相同的品种。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中：
对于中等腐蚀等级地区，基础主体的混凝土为：强度等级为42.5的普 通硅酸盐水泥、水泥用量≥300kg/m3、水胶比小于0.45的C30混凝土。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中：
对于强腐蚀等级地区，基础主体的混凝土为强度等级为42.5的普通硅 酸盐水泥、水泥用量≥320kg/m3、水胶比小于0.40的C35混凝土。
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法中，所述混凝土中 所使用的化学外加剂不含有氯盐、钠盐、钾盐和硫酸根。
本发明还提供了按照上述方法制备的一种输电线路杆塔的大开挖防腐基 础，包括混凝土垫层、玻璃钢模板壳体和基础主体；玻璃钢模板壳体设置混 凝土垫层上，玻璃钢模板壳体包括自下而上依次设置的玻璃钢模板的底壳、 玻璃钢模板的顶壳和玻璃钢模板的立柱，立柱与底壳连通；基础主体设置在 玻璃钢模板壳体中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明中采用玻璃钢模板作为外防护层，由于玻璃钢模板是在专业加工 厂加工好运输到施工现场组装而成，浇筑时可以直接将混凝土浇灌在玻璃钢 模板里面，省去了支模、拆模、养护、干燥表面、反复涂刷外涂层的工序， 而且浇筑完混凝土后可直接回填，大大缩短了工期，降低了人员劳动强度， 节省了大量成本，提高了工程的效率，切实降低了工程造价。
玻璃钢模板采用玻璃钢纤维布加热加压固化成型，具有良好的刚度，混 凝土浇筑完之后不需要拆模，这对基础混凝土也起到了束箍的作用，提高了 混凝土的密实度和强度，增加了耐久性，10mm后的玻璃钢模板比300μm 得防腐涂层具有更好的防腐效果和更长的使用寿命，在50年的设计使用内 无需进行更换及后期的运行维护，大幅降低维护成本。
本发明完全遵循新版国标《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和 电力行业标注《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T 5219-2014)对于 线路基础混凝土的相关要求，并结合输电线路自身特点，明确了混凝土强度 等级、水胶比、水泥用量、水泥类型、外防护层等主要指标参数，使得设计 和施工人员在具体操作中有了更确切的依据。
降低了混凝土强度等级及水胶比要求，有利于现场更容易进行混凝土的 拌制和浇筑，可有效提高施工质量，另一方面也适当降低了基础成本。
玻璃钢模板将基础主体包覆，阻止腐蚀离子对基础主体的腐蚀，因此取 消了混凝土矿物参合料和价格非常高的外加防腐剂的使用，方便现场施工， 降低基础本体造价。
本发明的防腐基础能适用于腐蚀地区的各种电压等级的输电线路大开挖 基础。施工安全、经济、快速；各类技术参数明确；贴合输电线路工程特 点。
附图说明
图1为本发明输电线路杆塔的大开挖防腐基础的正视图；
图2为本发明输电线路杆塔的大开挖防腐基础的俯视图；
图中：1、混凝土垫层；2、底壳；3、顶壳；4、立柱；5、顶板；6、基 础主体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
本发明提供一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，本施工方 法在已竣工投产的鱼卡(绿梁山)至西台330kV输电线路工程中成功应 用，以该工程第2标段的1233#基础为例，具体实施例简要阐述如下：
1233#基础位于青海盐湖的盐渍土地区，按照《岩土工程勘察规范 (2009年版)》(GB50021-2001)的判定标准，该基础的地基土对基础混凝 土具有强腐蚀，需要对该基础进行防腐处理，提高基础的耐久性，达到设计 的使用年限。
首先大开挖基础坑，在基础坑内制备混凝土垫层1，混凝土垫层1经放 置、养护和干燥后，保证表面经纬平整度在2m范围内落差小于2mm。
在中腐蚀等级和强腐蚀等级地区混凝土垫层1的等级均为C20、混凝土 垫层的厚度为100mm。
在混凝土垫层上安装由玻璃钢模板的底壳2，底壳2为顶部开口的方形 盒体，设置在混凝土垫层1的中央，底壳2的长宽小于混凝土垫层1的长 宽。
在底壳2内绑扎主体钢筋，绑扎主体钢筋需绑扎牢固并且均匀设置，保 证平面平整洁净，并在主体钢筋的上方绑扎立柱钢筋，主柱钢筋要绑扎牢固 并均匀设置，有焊接接头的钢筋应错开绑扎。
在立柱钢筋的外侧固定安装玻璃钢模板的立柱4，立柱4由多块玻璃钢 模块拼装而成，拼接缝隙采用玻璃钢纤维布配合环氧树脂密封密封。
在底壳2和立柱4内浇筑混凝土制备基础主体6；在浇筑时，待底壳2 内的混凝土浇筑完成后，在底壳2的顶部安装玻璃钢模板的顶壳3，并用玻 璃钢纤维布配合环氧树脂密封将底壳2、顶壳3和立柱4之间的接缝，然后 在玻璃钢模板立柱4内浇筑混凝土。
浇筑时利用振动棒及时进行振捣，确保浇筑密实；基础主体6应一次浇 筑完成，中间停滞的时间不能超过混凝土的初凝时间，在浇筑混凝土的过程 中，密切注意玻璃钢模板是否变形、错位以及渗漏等现象。
待基础主体6的混凝土初凝后，即可回填夯实基坑。
本发明所采用的玻璃钢模板是采用塑料制成的制作方法，由玻璃钢纤维 布经过加热加压固化成型，其玻璃钢布的主要技术性能应不低于表6.2中各 项的要求。
表6.2玻璃钢布主要技术性能要求
序号 项目 技术指标 检测方法
1 碱金属氧化物含量 11.6％～12.4％ GB/T 1549
2 含水率≤ 0.20％ GB/T 9914.1
3 经纬密度≤ 公称值±10％ GB/T 7689.2
4 单位面积≤ 公称值±8％ GB/T 9914.3
5 拉伸断裂强力≥ GB/T 18370表1 GB/T 18370
本发明的输电线路杆塔的大开挖防腐基础中，玻璃钢壳体的接缝均采用 玻璃钢纤维布配合环氧树脂裹缠密封，其中对于环氧树脂的主要技术性能应 不低于表6.3中各项的要求。
表6.3环氧树脂主要技术性能要求
对于中腐蚀等级地区，基础主体6的混凝土最低强度等级为C30；基础 主体6的混凝土为：强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、水泥用量≥300 kg/m3、水胶比0.45的C30混凝土。
对于强腐蚀等级地区，基础主体6的混凝土最低强度等级为C35；基础 主体6的混凝土为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、水泥用量≥320 kg/m3、、水胶比0.40的C35混凝土。
混凝土垫层1的混凝土最低强度等级为C20；混凝土垫层1中的水泥与 基础主体6混凝土中的水泥采用相同的品种，以提高施工效率。
基础主体混凝土的强度等级及配合比。参照下表执行：
混凝土原材料要求
1、本发明要求采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，应该符合《通 用硅酸盐水泥》(GB175-2007)的技术要求。优先使用P·I型硅酸盐水泥。 当采用P·II型硅酸盐水泥时，其混合材料应该是不超过5％的高炉粒化矿 渣，严禁使用掺加石灰石作为混合材料的P·II型硅酸盐水泥。
2、配制本发明混凝土的集料应符合国家标准《建设用砂》(GB/ T14684－2011)和《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685－2011)的技术要 求。
3、本发明使用的所有化学外加剂，均不得含有氯盐、钠盐、钾盐和硫 酸根。高效减水剂和引气剂应符合国家标准《混凝土外加剂》(GB 8076－ 2008)的技术要求。
4、混凝土拌和用水应符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的有关规 定。
根据本发明的防腐基础，具有良好防腐性能的输电线路杆塔的大开挖防 腐基础主要技术措施表6.1。
表6.1玻璃钢防腐技术措施
根据本发明的具体实施方案，基础混凝土中无需再添加矿物参合料及添 加剂。
如图1和2所示为本发明提供的一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础， 包括混凝土垫层、玻璃钢模板壳体和基础主体；混凝土垫层1的厚度大于或 等于100mm，强度等级为C20；混凝土垫层1上玻璃钢模板壳体设置混凝 土垫层上，玻璃钢模板壳体包括自下而上依次设置的玻璃钢模板的底壳、玻 璃钢模板的顶壳、玻璃钢模板的立柱和玻璃钢模板的顶板5，立柱与底壳连 通；基础主体设置在玻璃钢模板壳体中。
对于中腐蚀等级地区，基础主体的混凝土最低强度等级为C30；对于强 腐蚀等级地区，基础主体的混凝土最低强度等级为C35；混凝土垫层中的水 泥与基础主体混凝土中的水泥采用相同的品种。
本发明提供的一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础，采用玻璃钢模板作 为外防护层，在玻璃钢模板内部浇筑混凝土制备基础主体，浇筑完混凝土后 可直接回填，大大缩短了工期，玻璃钢模板包覆混凝土基础主体，提高了基 础主体抗腐蚀的能力，在50年的设计使用内无需进行更换及后期的运行维 护，大幅降低维护成本，具有较强的使用及推广价值。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范 围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动， 均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、大开挖基础坑，在基础坑内制备混凝土垫层(1)，混凝土垫层(1)经放置、养护和干燥后，使表面经纬平整度2m范围内落差小于2mm；
步骤2、在凝固的混凝土垫层上安装顶部开口的玻璃钢模板的底壳(2)；
步骤3、在底壳(2)内绑扎基础主体钢筋，并在基础主体钢筋上绑扎基础立柱钢筋；
步骤4、基础立柱钢筋的外侧安装玻璃钢模板的立柱(4)；
步骤5、在立柱(4)和底壳(2)内浇筑混凝土，制备基础主体(6)，同时在底壳(2)上安装玻璃钢模板的顶壳(3)，基础主体(6)浇筑完成后在立柱(4)的顶端安装玻璃钢模板的顶板(5)；
步骤6、在步骤5中底壳(2)与顶壳(3)的接缝以及顶壳(3)与立柱(4)的接缝，均采用玻璃钢纤维布和环氧树脂密封；
步骤7、待混凝土基础主体(6)初凝后，回填夯实基坑。
2.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，所述玻璃钢模板的厚度≥10mm，所述玻璃钢模板采用玻璃钢纤维布加热加压固化成型。
3.根据权利要求2所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，所述璃钢纤维布满足以下要求:
碱金属氧化物含量11.6％～12.4％；含水率≤0.20％；经纬密度≤公称值±10％；单位面积≤公称值±8％。
4.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，步骤1中所述混凝土垫层(1)的厚度大于或等于100mm。
5.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，
对于中腐蚀等级地区，基础主体(6)的混凝土最低强度等级为C30；
对于强腐蚀等级地区，基础主体(6)的混凝土最低强度等级为C35。
6.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，
所述步骤1中混凝土垫层(1)的混凝土最低强度等级为C20；
混凝土垫层(1)中的水泥与基础主体(6)混凝土中的水泥采用相同的品种。
7.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于：
对于中等腐蚀等级地区，基础主体(6)的混凝土为：强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、水泥用量≥300kg/m3、水胶比小于0.45的C30混凝土。
8.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于：
对于强腐蚀等级地区，基础主体(6)的混凝土为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、水泥用量≥320kg/m3、水胶比小于0.40的C35混凝土。
9.根据权利要求1所述一种输电线路杆塔的大开挖防腐基础的施工方法，其特征在于，所述基础主体(6)的混凝土中所使用的化学外加剂不含有氯盐、钠盐、钾盐和硫酸根。
10.一种根据权利要求1施工方法制备的防腐基础，其特征在于，包括混凝土垫层(1)、玻璃钢模板壳体和基础主体(6)；玻璃钢模板壳体设置混凝土垫层(1)上，玻璃钢模板壳体包括自下而上依次设置的玻璃钢模板的底壳(2)、玻璃钢模板的顶壳(3)和玻璃钢模板的立柱(4)，立柱(4)与底壳(2)连通；基础主体(6)设置在玻璃钢模板壳体中。
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