小型微型桩钻机在输电线路桩锚复合基础施工中的应用研究

小型微型桩钻机在输电线路桩锚复合基础施工中的
应用研究*
苏军峰，胡琮汀，王灿灿，潘明华，叶向阳
（国网丽水供电公司丽水正阳电力建设有限公司，浙江丽水 323000）
【摘要】通过对小型微型桩钻机及桩锚复合基础相关理论的系统梳理，探讨了小型微型桩钻
机在桩锚复合基础施工中的实际应用，包括施工钻孔灌注、提升施工精度和实时监测等方
面。

研究结果表明，小型微型桩钻机能够满足桩锚复合基础施工的需求，是进行此类施工的
有效设备。

最后针对存在的问题，提出了相应的对策建议。

本研究为小型微型桩钻机在输
电线路桩锚复合基础施工中的应用提供了有益的参考。

关键词：小型微型桩钻机；输电线路；桩锚复合基础；施工应用
中图分类号：TK46 文献标识码：B
DOI：10.13596/ki.44-1542/th.2024.02.067
Application Study of Small and Micro Pile Drilling Rig in the Con⁃
struction of Pile Anchor Composite Foundation of Transmission Line
Su Junfeng，Hu Congting，Wang Cancan，Pan Minghua，Ye Xiangyang
（State Grid Lishui Power Supply Company Lishui Zhengyang Electric Power Construction Co., Ltd.,
Lishui, Zhejiang 323000, CHN）
【Abstract】Through the systematic combing of small micro pile drilling rig and pile anchor com⁃
posite foundation, this paper discusses the practical application of small micro pile drilling rig in
pile anchor composite foundation construction, including construction drilling filling, improving
construction precision and real-time monitoring. The results show that small and micro pile drill⁃
ing rig can meet the needs of pile anchor composite foundation construction and is an effective
equipment for such construction. At the end of the paper, the existing problems. This study pro⁃
vides a useful reference for the application of small micro pile drilling rig in the construction of
pile anchor composite foundation for transmission lines.
Key words:small and micro pile drilling rig；transmission line；pile anchor composite foundation；
construction application
1引言
随着我国输电网络快速发展，输电线路运行环境日益恶化，传统基础难以适应线路运行的需要[1]。

桩锚复合基础作为一种新型基础形式，能够提高基础承载力和抗倾翻能力，在输电线路工程中得到越来越广泛的应用。

而小型微型桩钻机作为一种新型施工设备，具有作业灵活、能够适应各种复杂地形等优点，在桩锚复合基础施工中展现出巨大应用前景。

因此，研究小型微型桩钻机在输电线路桩锚复合基础施工中的应用，对推进我国输电线路建设具有重要意义。

2小型微型桩钻机的介绍
2.1 小型微型桩钻机定义和原理
小型微型桩钻机是一种专门用于微型桩基础施工的小型机械设备。

其最大钻孔直径一般在ϕ100~
* 基金项目：浙江电力实业总公司科技项目“锚桩复合型基础设计施工关键技术研究”（ L SJTKJ-2022-2）。

ϕ400mm范围内，单桩承载力在15~50t之间，钻机本体重量在0.5~2.5t。

微型桩钻机采用铅直导向滑块式上下移动机构，通过电机或柴油机驱动旋转输出力矩，带动钻头对土体进行机械碾压式旋钻，使之形成预设孔径和深度的微型桩孔[2]。

一般配备有进给系统、回转系统、抽吸系统、液压系统等，并配置相应导向装置及测量装置，能够准确定位和测量桩孔参数。

微型桩钻机应用了多种新技术，如无级变速技术提高钻探效率、液压技术提升钻孔稳定性。

电脑监控实现过程自动化，其最大作业深度可达15m，单台机器一天可完成2~8个微型桩的施工，大大提高了施工效率。

2.2 小型微型桩钻机的应用领域
随着建筑行业的发展，小型微型桩钻机已在多个领域得到广泛应用。

在桥梁工程中，小型微型桩钻机可用于桥台、桥墩等基础处理，特别适用于涵洞周边、山体峡谷等狭窄空间的基础施工作业。

同时，也可用于桥面系统的焊接螺栓预埋，确保螺栓精度满足桥面板的安装需求[3]。

在地铁及管廊工程中，小型微型桩钻机可用于狭窄街道两侧大坑支护，快速形成临时抗倒土墙，确保周边建筑安全。

此外，也可用于地下连续墙体的预埋锚固，提高墙体整体稳定性。

在电力工程中，小型微型桩钻机是施工输电线路桩基础的有效设备，它可以在山区、沼泽地等复杂场地施工，确保线路桩基础质量。

3输电线路桩锚复合基础施工概述
3.1 输电线路桩锚复合基础的概念与范畴
输电线路桩锚复合基础是指在电力线路桩基础中，辅以锚杆进行配合加固的一种新型基础形式，其桩主要采用钻孔灌注桩，锚杆可采用粉料搅拌桩等多种形式。

桩锚复合基础的工作原理是：桩提供正负抗拔承载力，确保电线杆整体稳定性；锚杆可有效约束电线杆的横向位移，增强电线杆的抗倾斜能力，使其能够抵抗强风载荷的倾覆作用。

相对于单一桩基础，桩锚复合基础可以提高基础的整体抗拔和抗倾覆性能，是一种经济合理的基础形式。

输电线路桩锚复合基础的设计要考虑地形地貌、土层状况、荷载情况等因素，确定合适的桩数、桩径、桩深、锚杆配置形式等参数[4]。

一般桩直径在ϕ300~ϕ600mm，桩长6~12m；锚杆一般布置在回填土体中，倾角为10°~30°。

桩、锚杆材质要符合强度和耐久性要求。

施工过程要严格控制各项参数，确保基础质量。

桩锚复合基础可广泛应用于各类复杂地形条件下的输电线路，是电力工程领域一种技术先进、经济合理的新型基础形式。

3.2 桩锚复合基础在输电线路中的作用和重要性
相比传统基础形式，桩锚复合基础在以下方面对保障输电线路安全运行有重要作用：一是提高基础抗倾覆稳定性。

锚杆的辅助约束作用，可有效抵抗强风载荷在电线杆上的倾覆力矩，提高基础的整体抗倾斜能力；二是提升基础抗拔承载力[5]。

粉料搅拌桩可达到更高的抗拔承载力，确保线路桩基础在复杂地层中的稳定性；三是适应不同场地条件。

可根据不同地形采用合适桩型和锚杆配置，最大限度地发挥基础作用；四是施工快速方便。

小型微型桩钻机操作灵活，可适应山地、沼泽等复杂场地施工作业。

总之，桩锚复合基础是新型的输电线路基础形式，可明显提升基础的抗倾覆和抗拔稳定性，适应复杂场地的施工作业，具有重要的技术进步意义。

4小型微型桩钻机在桩锚复合基础施工中的应用分析
4.1 钻孔和灌注桩锚杆
在输电线路桩锚复合基础的施工过程中，小型微型桩钻机主要应用于钻孔和灌注桩、锚杆的作业。

对于桩的施工，小型微型桩钻机采用机械旋转碾压式钻探方法，根据设计需要，精确控制桩孔直径（如ϕ400mm）和桩孔深度（如8m）参数。

过程中，通过机械链导向系统和激光定位，使钻机保持垂直方向进入地层，钻孔精度达到±20mm。

达到设计深度后，通过搅拌系统向孔内灌注水泥砂浆，完善桩孔并形成混凝土桩，每台微型桩钻机一天可完成2~8桩的施工。

对于锚杆的施工，小型微型桩钻机也可完成钻孔作业，将预制锚杆置入孔内。

如某输电线路地基较软，采用ϕ100mm、长度6m的粉料搅拌锚杆，倾角20°，钻机可精确控制锚杆的入孔方位角和倾角，误差控制在±5°以内，满足设计需求。

4.2 强化施工精度和控制能力
相比于传统桩基施工，使用小型微型桩钻机可大大提高桩锚复合基础的施工精度和控制能力。

首先，小型微型桩钻机配备激光导向和测距系统，可对桩孔位置进行精确定位，预钻孔控制精度达到±20mm以内，满足桩锚复合基础的设计需求。

如某沼泽地输电线路基础施工中，采用ϕ400mm双孔直径桩，要求两根桩间中心距为2,000mm，钻机的预钻系统可准确控制两个桩孔中心间距，保证后期电线杆安装的精度；其次，小型微型桩钻机可装配孔径检测仪，实时监测桩孔大小。

如在某软弱地基施工中，设计桩径ϕ500mm，钻探过程中，孔径检测数据反馈给控制系统，进行旋转力矩调节，使桩孔大小保
持在设计范围内，防止孔壁塌陷；最后，小型微型桩钻机采用液压自动导向系统，可实时调整钻头姿态，确保桩孔垂直度符合设计要求，测试显示，钻机可将桩孔垂直度控制在±1°以内。

4.3 实时监测施工参数
小型微型桩钻机可配置数字化监测系统，实时记录和反馈桩锚复合基础施工的关键参数，为施工质量控制和优化提供支持。

首先，桩钻机上装有力矩传感器，可实时检测钻头轴向反力和扭矩参数。

如在软土地层施工中，当轴向反力过大，超过液压系统压力时，反力数据可反馈控制系统，自动停机或减速，避免过大反力造成桩孔变形；其次，桩钻机的电子控制系统可精确记录和控制钻头进给速度。

如根据不同土层情况，调节进给速度曲线，在软土层低速旋转，避免扰动周围地层，确保孔壁稳定。

此外，桩钻机配置数字编码监测钻杆的运行距离，可实时反馈桩孔掘进深度，控制系统比较设计深度，在达到设计要求时自动停止运行，精度可达±50mm；最后，监测系统实时反馈液压油路的压力参数，确保液压输出符合加载要求，如达到阀门设置的安全压力上限时，可自动停机保护系统。

5小型微型桩钻机在桩锚复合基础施工中应用存在的问题及策略
5.1 土壤特性和地质条件
在复杂土层和地质条件下施工桩锚复合基础时，使用小型微型桩钻机会面临一些问题。

例如，在压缩系数为0.25MPa的高压水稻田软土上施工时，5m范围内的地层易发生严重的孔壁塌陷现象，导致桩孔垂直度误差达到3°，从而影响桩基承载力。

此时，需采用管桩临时外壳或压入式预制桩等技术，将临时外管预埋入2米深处，再进行钻探，可有效提高孔壁整体稳定性。

又如，在粉砂质地基施工8m深桩孔时，进给速度过快易造成漏失事故，需控制转速在50转/min，进给速度10mm/s以下，并配合灌注压力不超过0.6MPa的护壁泥浆，防治漏失事故发生。

因此，针对不同地层地质条件，必须采取相应辅助技术和参数控制措施，方能保证桩锚复合基础施工质量。

5.2 施工过程中的技术难题和风险管理
小型微型桩钻机在桩锚复合基础施工中存在技术难题和风险，需采取有效对策。

例如，使用ϕ150mm小型桩钻机在山体输电线路施工10m深基础时，作业空间仅1.5m，可以改采用体积为1m3的远程爬行式微型钻机，以适应狭窄场地作业。

又如，在粉质砂土地层中，钻机发生如ϕ100mm钻头堵塞，现场可准备ϕ80mm按钮钻头替换，并使用0.4MPa高压水清冲，能够快速解决异物对钻探的影响，从而避免卡钻事故发生。

同时，施工中应利用探地雷达对现场进行全方位扫描，了解地下是否埋设电力电缆、燃气管线等设施，以规避安全隐患。

因此，针对技术困难，可以通过采取替换设备、更换钻头、高压水冲洗等对策，严格进行风险管理，从而确保桩锚复合基础施工质量。

5.3 安全和环境保护
小型微型桩钻机在桩锚复合基础施工中必须重视安全环保。

例如，运输1吨重的ϕ150mm微型钻机到山顶现场吊装，要求至少2名持证上岗的操作人员进行，确保辅助吊装设备的稳定控制，避免安全事故发生。

此外，施工中需使用带漏电保护开关的柴油发电机供电，所有电气线路接可靠接地，防止电击伤害。

同时，应定期清理桩孔废料，要求回收率要达85%以上，从而最大限度实现零排放和资源再利用。

此外，施工中可以选择匹配国家环保噪声排放标准（GB12523）要求的低噪声小型微型桩钻机（噪音≤80分贝），可以最大程度减少噪音影响。

因此，实施严格的安全环保措施，能够确保小型微型桩钻机在桩锚复合基础施工过程中持续稳定运行。

6结束语
小型微型桩钻机在输电线路桩锚复合基础施工领域具有巨大的应用潜力。

它能够完成多项施工作业，有效地满足工程需求。

然而，在复杂环境中的应用也存在一定问题，需要采取相应的技术策略加以解决。

相信随着技术的不断进步，小型微型桩钻机必将大放异彩，为电力事业的发展提供坚实保障。

参考文献
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控制技术[J].机械与电子，2023，41（05）：41~45 [2]刘忠，易建山，李源周等.复杂山区微型钢管桩深孔钻凿关
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应用[J].中国设备工程，2023，（01）：100~102
[4]董杰，范荣全，贺前等.山区输电线路微型桩模块化钻机的
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第一作者简介：苏军峰，男，1982年7月生，汉族，河北石家庄人，本科，高级工程师，研究方向：电力工程施工机械化。

（收稿日期：2023-10-15）。