岩石锚杆风电机组基础设计及应用
浅述输电线路工程中岩石锚杆基础的应用
浅述输电线路工程中岩石锚杆基础的应用摘要:本文结合华电安徽无为风电项目集电线路工程中岩石锚杆基础的应用,深入分析岩石锚杆基础的应用特点,为其更广泛地应用于输电线路工程提供参考。
关键词:输电线路;岩石锚杆基础;应用在输电线路工程中,岩石锚杆基础是通过向岩孔内注入细石混凝土(水泥砂浆)以及锚筋,使锚筋能够和岩体胶结为整体,起到承载上部结构的作用。
因为该技术能够有效降低土石方开挖量以及基础混凝土使用量,同时还能够有效减少工程运输量,因此比较适用于高山地区以及其他地形相对复杂的地区。
此外,岩石锚杆基础能够避免爆破作业、人工开挖对周围岩石基面和林木植被的影响,因此也具有较高的环保效益。
一、岩石锚杆基础的应用特点①岩石锚杆基础由于充分发挥了岩石的力学性能,具有较好的抗拔性,特别是上拔和下压地基的变形比其他类基础都小。
②岩石锚杆基础采用机械钻孔,避免了人凿和爆破作业对基础周围基面及植被的损害。
③岩石锚杆基础由于充分发挥了岩石的力学性能,从而大量地降低了基础材料的耗用量,与岩石嵌固式基础相比混凝土用量可减少70%左右。
特别是在运输困难的高山地区,更具有明显的经济效益。
④岩石锚杆基础的施工弃渣、基面开方量少,有利于环保。
⑤岩石锚杆基础施工机械化程度高,提高了施工速度和效率,可以缩短施工工期。
二、工程概况及地质条件华电安徽无为风电项目在无为规划开发风电总容量约为200MW,位于芜湖市无为县境内。
一期严桥风电项目集电线路工程位于安徽省无为县严桥镇,在宏观地貌上属江淮丘陵,微地貌为丘陵,地形较起伏,地势南高北低,地面高程32.90~40.30m之间。
地基岩土主要为第四系全新统残坡积碎石土,下伏基岩有寒武系白云岩、灰岩,泥盆系粉砂岩、石英砂岩等。
局部地段基岩裸露或埋深较浅(小于5m)。
在实际施工过程中,A1、C3等塔位于埋深1.0米左右的基岩上,为充分发挥地质优势,降低基础土方石开挖量以及基础材料耗用量,减少工程施工实际运输量,选择了岩石锚杆基础。
试析岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计及实践
试析岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计及实践摘要:随着110KV输电线路规模的扩大,对其设计工作提出了更高要求。
特别是杆塔设计,直接关乎整体质量,需采取正确的基础形式。
在此先简单介绍了几种常见的基础形式,然后结合实际案例对岩石锚杆浅埋基础形式的设计和应用进行了分析。
关键词:岩石锚杆;台阶式基础;110KV输电线路0 引言目前的输电线路多为架空线路,作为其基础支撑,铁塔设计显得尤为重要。
若铁塔基础不稳,在大风大雨天气倾斜或倒塌,势必会影响到整个输电线网,进而导致停电,甚至引发安全事故。
因此对铁塔基础施工必须加强重视,精确计算合理设计,以保证铁塔基础的牢固。
1 110KV输电线路设计中的几种常见杆塔基础形式1.1 台阶式基础属于传统的一种形式,主柱为直立式,底板刚性抗压,不配钢筋,长度和宽度一致,主要通过土体和混凝土重量抗拔。
该基础工艺简便,容易掌握,且质量较有保证。
常用C10级混凝土做保护帽,子啊地下水位较高的杆塔工程中应用最多。
1.2 板式基础底板配有钢筋,由于不受刚性角限制,所以长度和宽度可以不同。
该基础埋深较浅,开挖工程量相对较少,施工比较简单。
通常应用于地质条件较差的工程,如地基承载力弱,或地下水有流砂现象出现,挖掘深度有限,则宜选择柔性大板基础浅埋。
1.3 插入式基础与板式基础不同的是,插入式基础的主柱具有一定的倾斜角,采用角钢斜插到底的形式,对提高抗拔稳定性颇为有利,且能够减少主筋使用量。
因为主柱和塔腿主材保持着同样的坡度,主材内力能够通过主柱轴线直接传到底板,使得底板偏心弯矩大大减少。
该基础的应用范围较广。
2 岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计2.1 实际案例某段110KV输电线路长3.2Km,经过大片水田,架空线路设计有9座杆塔。
从地质勘察结果中发现,地下水位为0.4—0.5m,土质从上而下以可塑粘土和完整微风化灰岩为主。
经分析比较,在杆塔基础施工中采用台阶式基础较为方便,但就现场而言,硬质灰岩较多,地基承载力强,能够承受杆塔压力。
岩石锚杆在风电机组基础中的应用试验
力传 感器 ( 号 :1 4 、手 动式 高压油泵 、大量 编 5) 程 百分表 ;锚 杆 内力 测试仪器 为北 京斯创 尔建筑 测 试 技 术 开 发 有 限公 司生 产 的 振 弦 式 钢 筋 计 , Vw 一1 弦读数 仪读数 。 振
1 4 2 试 验 方 法 ..
1 现 场 试 验 简 介
1 1 锚杆 试验 目的 .
通过 对单根锚 杆进 行短 期荷 载 的轴心 上拔 力 破坏试 验 ,达到 以下 目的 :
1 )通 过试 验锚 杆 的施 工 ,确 定 基 础 锚 杆 的 施 工工 艺 参数 ;
2 )提 供试验 锚杆 的抗拔 承 载力极 限值 ; 3 )确 定锚杆 的合 理锚 固深 度 ; 4 )确 定锚 固体与 岩土层 间粘 结 强度特 征值 。
图 1 试 验 锚 杆 大 样 图
吉林水 利
表 1
方 案 编 号 1
岩石锚 杆在风 电机 组基础 中的应 用试 验
抗 拔 锚杆 结构 设 计 主 要 参 数
2 3 4
梁花 荣等
20 0 8年 1 O月
5
6
1 3 试 验锚杆 的施 工 .
1 3 1 施 工 工 艺 流 程 ..
[ 要] 风 电机基础施工应 用岩石锚杆基 础迭到了降低 工程造价 ,提 高基础的整体稳 定性的效果 ,随着钻孔机械 的轻型 摘 化 ,该技 术具 有 推 广 价 值 。 [ 关键词] 风 电机组基础 }岩石锚杆基础 }试验 [ 圈分 类 号 ] TV 5 . 2 中 5 4 1 [ 献 标 识 码] B 文
第1 0期 ( 3 7期 ) 第 1
[ 文章编号]1 0 —86 (0 8 00 4 —3 0 92 4 2 0 )1—0 40
岩石锚杆基础工程施工设计方案
目录一、编制依据 (1)二、工程概况 (2)三、工程设计技术要求 (4)四、岩石锚杆基础施工 (6)1、工艺流程 (6)2、施工准备 (8)3、锚杆基础施工 (10)五、人员组织 (17)六、材料与设备 (18)七、工艺质量要求及标准 (18)八、安全及环保措施 (20)九、应急救援措施 (29)十、进度安排 (31)十一、标准工艺应用 (33)一、编制依据1、榆横~潍坊1000千伏特高压交流输变电工程线路工程(06标)锚杆基础施工图、施工图会审纪要及设计交底有关要求;2、《建筑地基处理技术规》(JGJ79-2012);3、《锚杆喷射混凝土支护技术规》(GBJ50086-2001);4、《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22-2005);5、《混凝土结构工程施工质量验收规》(GB50204-2002)(2011年版);6、《混凝土强度检验评定标准》(GBT50107-2010);7、《电力建设安全工作规程第2部分:电力线路》(DL5009.2-2013);8、《1000kV架空输电线路施工及验收规》(Q/GDW1153-2012);9、《1000kV架空输电线路施工质量检验及评定规程》(Q/GDW1163-2012);10、《国家电网公司施工项目部标准化管理手册》(2014年版);11、《国家电网公司输变电工程标准工艺管理办法》国网(基建/3)186-2015;12、《国家电网公司基建安全管理规定》国网(基建/2)173-2015;13、《国家电网公司基建技术管理规定》国网(基建/2)174-2015;14、《国家电网公司基建质量管理规定》国网(基建/2)112-2015;15、《国家电网公司输变电工程施工安全风险识别评估及预控措施管理办法》国网(基建/3)176-2015;16、《输变电工程建设标准强制性条文实施管理规程》(Q/GDW248-2008);17、《国家电网公司输变电工程标准工艺(四)——典型施工工法》。
岩石锚杆基础设计实例讲解
验确定时(即现场破坏性检验),对于永久性锚杆的初步设计试 验荷载应为2倍的Rt; 鉴于通信工程的特殊性,无法进行施工前现场承载力检验,因此 根据《建筑地基基础设计规范》附录X第X.0.2条规定:最大试验 荷载Qmax所产生的应力不应超过钢丝,钢绞线,钢筋强度标准值 的0.8倍,如该工程实例采用φ25mm的HRB335级钢,则0.8Afyk= 0.8×491×335/1000=131.6kN。 按上式b)计算所得值与Rt进行比较,二者取其小值作为施工完 后的锚杆抗拉拔试验的检验荷载。
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岩石锚杆基础设计实例
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•配筋计算
岩石锚杆基础设计实例
注:(该条文参考《建筑地基基础设计规范》 第6.7.6条经简化而得)
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三、配筋计算
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短柱的配筋计算可参考人工挖孔灌注桩的“桩身承载力验算”取 承台顶面的荷载效作为设计依据,不做赘述,这里提几点注意事 项:
➢ 短柱的箍筋应沿高度全长加密; ➢ 体积配箍率应满足三级框架的构造要求; ➢ 上述的计算可按《建筑抗震设计规范》第6.3节的有关规定进行;
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岩石锚杆基础设计实例
架空输电杆塔用岩石锚杆基础的设计优化
架空输电杆塔用岩石锚杆基础的设计优化摘要:通过对输电杆塔用岩石锚杆基础的适用性分析,并根据基础的构造及受力特点,从基础锚杆、基础承台以及灌浆料选用三方面提出设计优化措施。
关键词:输电杆塔、岩石锚杆、设计优化1前言岩石锚杆基础采用岩石钻孔机械成孔,然后将锚筋直接插入岩孔内,灌入水泥砂浆和细石混凝土,使锚筋与基岩粘结成一体,可以承受来自上部结构的作用力。
此基础充分利用了岩石自身的强度,具有挖方和弃渣量少,材料运输量小,施工简单,施工周期短,节省运输成本,对周边环境影响小等特点。
尤其对地形条件复杂、运输成本高的高山大岭地区更加适用2适用岩性条件岩石锚杆地基主要根据坚硬程度、风化程度和完整性来确定相关的计算参数,并根据相关规范定性提出适用范围:(1)适用于岩体基本质量等级为Ⅰ~V级的岩石地基,对V级软岩地基应根据地下水进行综合判断,V级极软岩、极破碎岩不宜采用;陡峭外倾软弱结构面不宜采用。
(2)设计深度范围内不宜存在溶沟溶槽、半岩半土地质及地下水等情况,对于岩石裂隙水发育地段,应结合现场水量与岩性综合判定。
(3)覆盖层厚度不宜超过3.5m,地形坡度不应超过35°。
(地形坡度35°时,覆盖层不宜超过1.5m;塔位地形坡度10°,覆盖层不超过3.5m。
其他坡度覆盖层厚度插值采用。
)(4)在高烈度地区(8度以上)不宜采用,在地质灾害多发区承台应进入中风化岩层不小于0.5m。
3设计一般规定(1)锚杆在岩层的锚固段最小构造长度可按25d(微风化)、35d(中等风化)、45d(强风化)取值,d为锚筋直径。
锚杆锚固长度宜采用3m~8m。
锚筋长度模数取0.5m。
锚杆主要由上部传力,荷载传递不到底部,所以不需要过长。
(2)锚筋类型优先采用HRB400,直径d推荐采用36、40mm;d=36、40mm时锚孔直径推荐采用110、120mm。
(3)锚孔间距间距按3~4倍锚孔直径,不应小于2.5D。
岩石锚桩基础在电力建设工程中的应用
岩石锚桩基础在电力建设工程中的应用【摘要】岩石锚桩基础实际上就是原状土利用的特殊形式,所用材料少,基础抗拔力高,施工简便、工程期短、经济效益明显,是国家推广使用的一种基础。
工程实践中,设计者与施工者应当总结经验,对锚筋内力、锚桩承载力和粘结力采用合理公式并准确计算。
【关键词】岩石锚桩基础;电力建设工程;应用在电力建设工程中,岩石锚桩基础施工在山区岩石地带已得到了广泛的应用。
岩石锚桩基础可应用于中风化、强风化的山区电力建设工程。
岩石锚桩基础就是把锚筋直接锚固于岩石孔内,凭借岩石本身、岩石与砂浆间和砂浆与锚筋间的粘结力,抵抗上部结构传来的外力,以保证建工程构筑物结构稳定的一种基础形式。
岩石锚桩基础实际上就是原状土利用的特殊形式,所用材料少,基础抗拔力高,施工简便、工程期短、经济效益明显,是国家推广使用的一种基础。
工程实践中,设计者与施工者应当总结经验,对锚筋内力、锚桩承载力和粘结力采用合理公式并准确计算。
目前,国内外岩石锚桩基础大致有直锚式、承台式、嵌固式3种基本类型,应用较为成功。
直锚式具有简便工艺、灵活性、适用性、造价低等优势,是岩石锚桩基础的主要型式;而承台式和嵌固式是作为不能采用直锚式的一种补救方式。
本文以水布垭电站工程为例,主要介绍岩石锚杆基础在水布垭工地电网基础施工、输电线路施工中的实际应用。
1.工程介绍与施工背景水布垭电站工程是清江流域上的又一个省级重点工程,是西部大开发战略的一个重大举措,水布垭电站是世界最高的面板堆石坝,该电站地处鄂西恩施州巴东县境内,地势为高山峻岭,地质为岩石地貌,土层较浅,在工区电网施工、输电线路施工中,基础施工的难度很大。
在水布垭工区10KV电网规划设计中,线路基本上沿山体布置,基础施工大部分需要爆破开挖,但是爆破开挖对山下人员及过往车辆、行人的安全威胁很大,安全工作很难保证,铁塔基础施工砂石料运输也相当困难,另外,砼杆组立过程中需要很多临时地锚,临时地锚锚桩根本无法用大锤打进去,且周围基本上没有可就地取材的地锚,采取岩石锚杆(即采用钻孔插筋、灌浆方式代替开挖),可省去基础开挖带来的一系列的问题。
岩石直锚桩基础的设计及应用
岩石直锚桩基础的设计及应用曹杰(黄石电力勘测设计有限公司湖北黄石435000)摘要:结合实际工程,讨论避免以前在多山地区的输电线路铁塔基础设计中多采用大基面开挖,大混凝土浇灌基础形式。
如果采用岩石直锚桩基础,即能够满足安全运行要求,还降低了工程造价,方便施工。
关键词:110kV 棵南线岩石直锚桩基础黄石地区为多山地区,特别是黄荆山脉在黄石市区和山南工业区之间,有多条输电线路需要翻越黄荆山脉,其中基础施工中的人力运输一直居高不下,严重影响输电线路的投资。
但是黄荆山脉的地质条件较好,多为基岩裸露,岩体较为完整,表层覆盖层较薄,岩石风化不太严重。
这样就为大量使用岩石锚桩基础提供了有利条件。
另外使用岩石锚桩基础可以使施工单位提高使用先进施工技术的水平。
1、常规现浇刚性基础与岩石锚桩基础技术经济比较多年以来线路基础一直采用大基面开挖,大混凝土浇灌,基础形式为阶梯状,而在基岩裸露地区开挖一般都采用爆破作业,这样就破坏了地基岩层的完整性,并且基础底板以上只能使用回填土。
这种基础已多年使用,有了比较完整的设计及施工经验,施工方便简易,安全性较高。
随着近几年来施工技术及经验的不断提高以及先进的设计和施工技术的应用,岩石锚桩基础得到了很好的应用。
并且对嵌固式岩石锚桩基础的应用积累了一定的设计及施工经验。
但是对于岩石直锚桩基础的应用一直未得到重视。
而岩石直锚桩基础不仅具有很好的经济潜力,并且可用先进的机械及一次性成孔技术,而比嵌固式岩石猫桩以下仅以我公司设计的110kV 棵南线送电线路为例。
本工程地处黄荆山脉,交通条件极差,沿线地层以砂岩、白云岩、灰岩为主。
线路28#杆为ZS1-18m塔,因地形条件极差,塔基地质条件为弱风化灰岩,岩体较为完整,采用常规阶梯形基础降基面须4米以上,将有很大的开挖量。
因此我们设计了ZM0-700型直锚式岩石基础,由黄石供电公司输电部施工,现该线路运行3年,证明28#塔基础一直很安全,现将该28#塔基础设计成各种形式基础,其技术特征如下:(单位:m2、岩石直锚桩基础设计的技术要求a)、工程地质技术人员必须在塔位现场,仔细查明其工程地质结构及岩石的工程地质力学条件。
浅述岩石锚桩基础在输电工程中应用和改进
浅述岩石锚桩基础在输电工程中应用和改进【摘要】岩石锚桩作为输电线路工程的杆塔拉线基础和杆塔基础可降低工程造价,减轻繁重劳动强度,是值得推广的一种先进的岩石基础和施工工艺。
【关键词】岩石锚桩拉线基础杆塔基础0引言在山区输电线路建设工程中,杆塔拉线基础和杆塔基础应用岩石锚桩有很长历史,由于受到钻机笨重限制,发展十分缓慢。
近年来,国内外随着各种轻便钻机的进步,使岩石锚桩有了新的发展。
很多地区已应用于110、220、400、500kv电压等级的山区输电线路工程中,不仅提高施工水平,减轻劳动强度,降低工程造价,保护自然植被具有重要的意义,且发挥了原状岩体的力学性能,具有较好的抗拔功能。
特别是上拔和下压地基的变形与其它类型基础相比,减轻结构自重,大大降低了基础材料的消耗。
运输困难的高山峻岭地区,经济效益更为明显,是值得推广的一种先进岩石基础和施工工艺。
目前,国内外岩石锚桩大致有直锚式、承台式、嵌固式3种基本类型,应用较为成功。
直锚式具有简便工艺、灵活性、适用性、造价低等优势;而承台式和嵌固式作为不能采用直锚式的一种补救方式。
1美国常用的3种岩石锚桩1.1螺纹楔型岩石锚桩螺纹楔型岩石锚桩(又名膨胀型岩石锚桩)结构如图1,共有13种,它由拉杆和螺纹楔块及螺母组成。
其材质是用可锻铸铁制造,经热镀锌防腐处理。
适用于直径为47.625或60.325的锚孔,岩石锚桩胀开后紧压在坚硬的岩石上,拉杆受力越大,岩石锚桩的楔形块压得更紧,就越坚固。
不需要导管、混凝土、灌浆设备。
拉杆直径为19.05和25.40,长度为381.0~2438.4,热镀锌或涂黑色防锈漆层。
这种岩石锚桩应用在等级为1的坚硬岩石上,304.8深的孔内,其强度即为拉杆的机械强度。
19.05拉杆极限强度10.433t,25.40拉杆为16.329t。
安装岩石锚桩的拉杆应与拉线成一直线。
图1螺纹楔型岩石锚桩1.2楔块型岩石锚桩楔块型岩石锚桩结构如图2,由楔块和上为拉眼、下为拉杆组成。
岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计与应用
岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计与应用摘要:在220kV雄鹰变π接长望~陆川110kV线路工程中,结合了台阶基础及岩石锚杆基础优点,设计应用了岩石锚杆浅埋台阶基础。
经过实践证明该类基础的安全可靠、经济适用。
关键词:输电线路岩石锚杆台阶基础设计Abstract: In the project, combine the steps foundation and the foundation advantages of rock anchor, design application of the rock bolt shallow steps foundation. Proved that the foundation is safe, reliable, and affordable.Key words: basic design of the transmission line the steps of the rock bolt0 前言铁塔基础设计历来是输电线路工程设计的重点,输电线路工程特殊性要求基础型式也具有多样性,以适应各种各样地形地质条件下立塔要求。
目前输电线路铁塔基础常见形式主要有掏挖基础、板式基础、台阶基础、斜柱式基础、岩石嵌固基础、桩基础。
但在实际工程中往往出现一些特殊条件使得这些常见的基础形式无法满足工程要求。
本文通过220kV雄鹰变π接长望~陆川110kV线路工程中台阶基础的改良设计给予总结,论述在特殊工程条件下多种基础形式结合的可行性。
1 工程概况及遇到问题220kV雄鹰变π接长望~陆川110kV线路全长2.4km,新建铁塔9基。
沿线经过地貌主要为水田,地质条件0~1m为可塑粘土,1m以下为完整微风化灰岩,地下水位0.3m左右。
水田场地在有地下水时优先选用台阶基础方便施工。
但本工程大部分塔基场地只有1m左右覆土,1m以下均为完整的微风化硬质灰岩,台阶基础需要采用爆破施工开挖基坑,具有施工困难、工期长、成本高、对周边环境破坏大等缺点。
输电工程岩石锚杆基础施工专项方案
目录1. 编制说明.......................................................................................................... - 1 -1.1 编制目的............................................ .. - 1 - 1.2 编制依据............................................ .. - 1 -1.3 适用范围............................................ .. - 2 -2. 工程简述.......................................................................................................... - 2 -2.1 工程概况............................................ .. - 2 - 2.2 交通运输情况........................................ .. - 3 - 2.3 锚杆基础特点........................................ .. - 3 -2.4 设计特点............................................ .. - 6 -3. 施工方案概述.................................................................................................. - 7 -3.1 方案简述............................................ .. - 7 - 3.2 施工方法及工艺...................................... .. - 9 -4. 施工组织及计划............................................................................................ - 26 -4.1 施工组织........................................... .. - 26 - 4.2 工期计划........................................... .. - 26 -5. 安全管理措施................................................................................................ - 27 -5.1 风险分析识别、评估与控制........................... ..- 27 - 5.2 安全管理措施....................................... .. - 30 - 5.3 安全技术措施....................................... .. - 31 -5.4 文明施工措施....................................... .. - 32 -6. 质量控制措施................................................................................................ - 32 -6.1 质量通病分析及措施................................. .. - 32 - 6.2 强制性条文落实情况................................. .. - 37 - 6.3 标准工艺落实情况................................... .. - 48 -7. 环保水保措施................................................................................................ - 50 -7.1 环境保护........................................... .. - 50 - 7.2 水土保持........................................... .. - 52 -7.3 绿色施工........................................... .. - 54 -8. 应急处置方案................................................................................................ - 55 -8.1 组织机构........................................... .. - 56 - 8.2 预防及应急措施..................................... .. - 57 -8.3 现场事故(事件)处理............................... .. - 58 -9.施工工器具配置........................................... .. - 64 -附件一:工器具配置表....................................... ..- 64 -1.编制说明1.1编制目的为岩石锚杆基础及接地施工提供方法和措施,从技术上保证施工的安全与质量。
岩石锚筋基础在输电线路基础工程的设计和应用
21 0 2年 6月
红 水 河
Ho g h i v r n S u e Ri
Vo. , o 3 1 31 N .
J n .01 u e2 2
岩石锚筋基础在输电线路基础工程的设计和应用
陈金 龙
( 广西电力工业勘察设计研究院 , 广西
摘
南宁
502 ) 303
要: 阐述 了岩 石锚 筋 基 础 的设 计 原 理 , 和斜 柱 基 础 相 比混 凝 土 量 少 , 大 节 省 了混 凝 土 方 量 , 其 是 减 少 了运 输 大 尤
有铁锰质渲染或矿物略有变色。有少量风化裂隙【 l 】 。
X和 ——锚桩 i 至重心 轴和 y 轴的距离 , m; d ——锚筋或地脚螺栓直径 , m;
厶 ——锚 筋有 效锚 固长度 ;
— —
3 岩石锚筋基础 的设计
31 主 柱 配筋计 算 .
钢 筋与砂浆或细石混凝土 间的粘结 强度 ;
铝绞线 ,地线采用 X X J -0 5 稀土合金镀 L G L 8 锌一 %一 层钢绞线 , 光缆采用 O G 1B + B — 3 。 P w一 6 18 4 10 地质条
件 : 基 地 层 岩性 为灰 岩 , 白色 , 塔 灰 中厚 层 状 ~ 层 厚 状 , 坚 硬 岩 , 基 位 置 基 岩裸 露 , 风 化 , 岩 较 属 塔 微 基 完整。 ,
m 3
B O1 S
BS 2 0 B 3 SD
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5 06 4 .
57 6 76 3
m
0- 3
O. 8 13 _
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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26 .
25 . 23 -
浅析岩石锚杆基础在山区高压输电线路的试验与应用
(一)岩石锚杆基础应用
山区高压输电线路中应用岩石锚杆技术,能够借助于岩石本身的强度和承重能力,以此节约工程建设的材料和减轻输电线路结构的自重,使得工程的整体造价能够更低,从而这也使得岩石锚杆技术得到更广泛应用的优势所在。在当随着轻型和高效钻孔技术以及设备的出现和使用之后,更使得其得到了广泛的使用。
(一)现场试验的项目以及主要目的
具体对于单锚的短期载荷的轴心上拔破坏试验以及对群锚的短期载荷的偏心上拔破坏试验,希望实现以下目的:
1、试验采用不同形式以及不同深度锚杆基础的强风化岩石锚杆基础的承载能力和破坏形式。
2、对影响锚杆基础稳定性的各种因素进行分析并以此确定。
3、对锚杆相对合理的锚固深度进行分析与探讨。
岩石锚杆基础即指的是借助于水泥和细石砂浆等基础施工材料以及相应的锚筋,之后将其整体灌注于打孔成型的借助于施工环境中岩石作为墩台基础的内部,从而使得施工建设的整体性能可以借助于岩石本身良好的力学性能,提升建设基础的抗拔性能和压力造成的地基变形性能等。这当中,不仅能够极大的节约基础方面的施工材料,并且对于运输相对更加困难的山区来说,更具有非常明显的经济效益。
4、通过实际试验为具体的工程建设设计提供相应参考。
5、对施工工艺进行制定,并积累相应的施工结合安徽省皖南山区兴建的220kv宁国至屯溪的输电线路工程。以此通过工程建设的实际勘察结果,选择三种具有代表性的岩石类型。
其一,选择位于宁国县霞西乡长岭试验场的强风化、砂岩,属硬质岩。作为试验A点。
其二,选择位于宁国县甲路镇甲路试验场地的强风化、泥质页岩,属软质岩。作为试验B点。
其三,选择位于绩溪县杨溪乡东侧雪岭试验场地的强风化、花岗岩,属于硬质岩。作为试验C点。
湄洲湾输电线路岩石锚杆试验及其基础设计
福 建建 筑
Fujian Architecture & Constr uction
No9 # 2010 Vol # 147
湄洲湾输电线路岩石锚杆试验及其基础设计
吴登峰 赵金飞 陈孝湘 ( 福建省电力勘测设计院 350003)
摘 要: 福建输电线路工程多分布在山区, 通过以湄洲湾大跨越高塔岩石锚杆 试验基础 为背景, 针对在强 风化花岗 岩地质条件 下
图 2 单锚锚筋拔断
图 3 群锚单根锚筋拔断 31 21 2 荷载- 位移曲线
现场试验结果显示: 锚杆基础周围地 表位移测点数据相对 很小( 一般不 足 1mm ) , 且 随 着荷 载的 增 大, 无 明显 规律 性 变 化, 故可认为锚杆基础周 围岩体 在试验 过程中未 发生变 形; 在 锚杆混凝土表面所设位移测 点测试 结果良 好, 规 律性明 显, 作 为主要分析依据; 在锚筋上设置的应变测 点的测试结果受锚筋 自身受拉变形影响较大, 作为辅助分析依 据。将锚 杆混凝土表 面的位移测点作为 主要 分析 对象, 得 出荷 载- 位 移曲 线见 图 4, 仅取一个单锚与群锚基础。
表 2 锚杆试验地质 参数
参数 强风化硬质岩
Sa( kPa) 3000
Sb ( kPa) 400
Sc( kPa) 22
S a )) ) 锚筋与细石混凝土之间的粘结强度 S b ) )) 锚杆 与岩石之间的粘结强度 S c )) ) 岩石等代极强剪切强度 注: 上述地 质 参数 见5 架空 送 电 线路 基 础 设计 技 术 规 定 DL/ T 5219- 20056[ 1] , 以下简称5技术 规定6 。 31 1 试验方案 试验分为单锚与群锚试验, 所进行的岩石 锚杆试验基础型 式、数 量 与 编 号 等 见 表 2, 锚 桩 砼 采 用 C30 级。 锚 筋 材 质 HRB400( 抗拉强度设计 值 360MPa) , 锚 筋直径 36mm, 由于 试 验布置应变片及数据线的需要, 在锚筋中沿长 度方向对称进行 宽 @深= 8mm @6mm 的开槽, 锚孔直径 100mm。 31 2 试验结果与分析 31 21 1 破坏模式 现场试验结果显示, 单 锚与群 锚均发 生锚筋 拔断破 坏, 见 图 2、图 3。试验基础 破坏状态、极限荷载、破坏型式见表 2。
地基基础的设计原则及注意事项
塔架的安装需要地基,就像建筑物需要打地基一样,地基的好坏,直接影响着塔架的安装质量,乃至整个风力风力发电机组的安装质量。
因此,地基基础的设计也是风力发电机组安装中必不可少的一个重要环节。
叶轮要在一定的高度上才能获得较大较稳定的风力,在空中的风轮与机舱的整个重量要靠塔架支撑。
塔架除了具有支撑作用外,还需要抵御风的推力对塔架形成的弯矩、机舱和风轮的偏心重量对塔架形成的弯矩、风轮转动时对塔架形成的反转力矩、风不稳定时对塔架形成的弯矩、风力发电机的振动等载荷。
塔架是风力发电机组的主要承载部件。
塔架的重量在风力发电机组中占总重量的1/2左右,其成本占风力发电机组制造成本的15%~20%,随着风力发电机的容量和高度的增加,塔架在风力发电机组设计和制造中的重要性越来越明显。
由于近年来风力发电机组的容量已达到3MW以上,风轮直径达到80~100m,塔架高度达100m。
在德国,风力发电机组塔架的设计必须经过建筑部门的批准和安全证明。
除此之外,塔架还影响着风机的发电量。
确切地说,与塔架的高度密切相关,因为风速随着离地高度的增加而增加,轮毂高出地表湍流层,将会增加发电量。
因此,对于每一个风场来说,合适的塔架高度都需要单独选择。
为使塔架的选择简化,风机制造商应提供若干级轮毂高度的塔架,以便达到最大的投入产出比。
1.我国风机地基基础设计的发展历程我国风机地基设计总体上可划分为三个阶段:2003年以前小型风力发电机组地基的自主设计阶段;2003~2007年MW机组地基设计的引进和消化阶段;2007年以后MW机组地基的自主设计阶段。
随着我国电力体制的改革以及风电特许权项目的实施,特别是2006年《可再生能源法》生效之后,国外风机开始大规模进入中国,且由单机容量几百千瓦很快发展到兆瓦级,国外厂商对风机地基的设计非常重视,鉴于我国在MW风机地基设计方面的经验还不够丰富,不少情况下地基的设计都是按照厂商提供的标准图、国内设计院根据风电场地质勘探资料和国内建筑材料的具体情况进行设计调整、厂商对国内设计院的设计调整成果进行复核确认的模式,这种模式不仅影响了风机地基的自主设计,同时受制于厂商,甚至可能影响工程建设的决策、工期和投资效益。
岩石锚杆基础在输电线路施工中应用[论文]
岩石锚杆基础在输电线路施工中的应用【摘要】岩石锚杆基础是通过锚杆与岩石的结合特性来承载上部杆塔的下压力和上拔力,利用锚杆与岩石的结合力,能显著减少基础尺寸和基坑开挖量,降低工程材料量和施工费用,大大缩短施工周期,在经济、环保、降低能耗上有突出优势。
我公司在哈密南-郑州±800kv特高压直流输电线路工程中的成功应用,标志着这项新技术在现场施工中得以实现。
文章介绍了这项新技术的工艺控制点、施工工器具的选择、施工方案及现场应用的结果。
【关键词】岩石锚杆基础施工方案工艺控制点工器具选择国家电网公司建设的哈密南-郑州±800kv特高压直流输电线路工程按照地质及现场情况在部分地区采用锚杆式铁塔基础。
按该工程测算,每基基础节省方量40m3混凝土,减少基础开挖时间24个工作日,减少原材料(钢筋)5t。
同时,积极推广应用锚杆式铁塔基础施工技术,对于进一步提升国内电力设备企业产品研发和制造能力,以及提升建设单位施工水平等都具有重要带动作用。
该工程新技术、新工艺、新材料、新设备的研究应用,促进了“两型三新”线路工程的建设,加快了建设以特高压电网为核心的“坚强智能电网”步伐。
1 提高及改进施工工艺的要点(1)基坑验槽:本工程锚杆式基础的设计为单腿四根地脚螺栓受力,地质对锚杆受力的影响尤为重要,因此施工前须对锚孔地质进行验槽,只有地质符合设计要求才能进行施工;(2)如何提高潜孔机就位的水平精度,缩短成孔时间,保证桩孔偏斜、垂直度不超标;(3)如何保证钻孔的垂直度,随时观察是否出现岩石断层;(4)如何清除孔壁上粘附的土块及岩粉;(5)如何保证细石混凝土的密实度。
2 岩石锚杆基础施工流程(如图1)3 施工方案概述3.1 施工前对人员、设备及材料的要求(1)施工所用工器具、仪器仪表等应有计量合格证。
特种作业人员必须持证上岗。
开工前由项目部组织现场工程管理、安全等部门对所有施工人员进行技术、质量、安全等交底,确保施工人员对设计图纸、基础施工措施充分理解。
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岩石锚杆风电机组基础设计及应用作者:霍宏斌高建辉张文东来源:《风能》2015年第03期风能是最具开发前景的清洁可再生能源,同时也是具有巨大市场前景的能源。
风电行业中风电机组整机销售价格逐年下降,风电场建造过程中风电机组本身造价几乎没有可减低空问。
随着我国风电装机容量的快速增长,风电机组大型化趋势加快,风电机组基础安全问题频出。
因此,在风电场的建设过程中,风电机组基础的安全性、风电场建设的造价成本、风电场建设周期等已经严重地影响了风电场的经济性,昂贵的传统风电机组基础形式已经严重地制约了风电场的健康发展。
因此,新型的风电机组基础研发是风电行业发展的必然趋势。
风电机组基础能使风电场建设过程更加节省成本造价,在减低建设成本的同时又要保证更高的安全系数,保证了风电机组在趋于大型化的过程中风电机组基础更安全,保证风电场建设周期更快,提前建成投产,减少风电机组建设征地面积,更有效达到环评要求。
同时,将基础形式衍生到其他大型高速设备基础结构中,使其各种大型设备基础结构更具有经济性。
岩石锚杆基础理论一、基础分类传统重力式基础主要是由大直径钢筋混凝土承台作为一个主要的结构体。
从受力角度来看,传统基础的受力形式主要是用基础自身的重力来消化风电机组上部的巨大弯矩,风电机组与基础连接部位采用了基础环连接方式。
风电机组基础主要分为两种基础形式,分别为无张力灌注桩基础和岩石锚杆基础。
无张力灌注桩基础适用于软土地区,例如砂土、粉土、粘土、湿陷性黄土、膨润土等。
岩石锚杆基础适用于岩石、山地地区。
本文主要对锚杆基础进行说明,岩石锚杆风电机组基础是一种后张法无粘结预应力,岩石锚杆基础支持单筒式风电机组和塔筒。
二、基础组成岩石锚杆主要由外圈锚杆系统、承台系统、内罔螺杆笼组成。
锚杆系统由高强锚朴、螺母、高强灌浆料组成。
螺杆笼由高强螺杆、底环、高强灌浆料组成。
承台系统由高标号混凝土及钢筋组成。
外圈高强锚杆上部为2.5m-3.5m,使用PE套管形成自由端无粘结,高强锚杆下部与高强灌浆料粘结,灌浆料与岩石产生粘结。
承台使用C40混凝土将高强锚杆和高强螺杆连接为整体。
内圈采用与塔筒底法兰数量一致的高强螺杆将承台与底法兰进行连接,高强螺杆底部和预埋在基础底部的钢制底环相连,底环是高强螺杆的锚固端,螺杆和混凝土之问由PE套管隔离无粘结。
在施工阶段预先施加压应力,使用阶段,预加压力可全部或者部分抵消由于荷载产生的拉应力。
三、设计与计算方法分析(一)荷载分析风电机组属于高耸结构,其自重相对较小,主要由风荷载产生的弯矩控制。
一般陆上风电机组荷载包括极限工况荷载、正常使用工况荷载、疲劳荷载、地震荷载。
若是海上风电机组还需考虑波浪荷载、洋流荷载、冰荷载等。
极限工况荷载是考虑50年一遇在风电机组轮毂高度处3s飓风产生的荷载,一股情况弯矩在45000kN-m-llOOOOkN-m范围内。
正常运行工况荷载为风电机组正常运行时产生的荷载,通常为风电机组极限荷载的40%-70%。
疲劳荷载是依据风电机组20年使用寿命,在风电机组启动、停机等条件下风电机组运行的时问反应谱进行计算。
根据《风电机组地基基础设计规范》FD003-2007考虑风电机组塔架基础所受上部结构不确定性和荷载模型偏差等因素,荷载修正安全系数为1.35。
(二)地质分析岩石应为颗粒问牢固联结,呈整体或具有节理裂隙的岩体。
作为建筑物地基,除应确定岩石的地质名称外,尚应按条划分其坚硬程度和完整程度。
根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011岩块的饱和单轴抗压强度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。
岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。
岩石的参数性能影n向高强锚杆应使用的长度、直径、等级等。
(三)主要稳定性分析根据《风电机组地基基础设计规范》 FD003 2007抗倾覆验算采用基本组合,但其分项系数均为1.0.风电机组基础底部弯矩及竖向力值:Mk=1.35(MXy+Fxy·h)Nk=Fz+Gk+TMk一承台底部作用弯矩;Nk一承台底部作用竖向力;Mxy一弯矩;Fxy一水平荷载;Fz—竖向荷载;Gk一有效混凝土重量;T-有效预应力和值.h-有效高度。
抗倾覆稳定计算,其最危险计算工况应满足下式:MR/Ms≥1.6MR一抗倾力矩;Ms-倾覆力矩修正值。
抗滑稳定最危险滑动面上的抗滑力与滑动力应满足:FR/F s≥1.3FR一抗滑力;Fs一滑动力修正值。
(四)锚杆系统分析锚杆系统是基础中的重要结构,在基础中作为抗拔桩使用,是风电机组基础安全性的保障。
根据《风电机组地基基础设计规范》FD003 2007锚杆基础中单根锚杆所承受的拔力,应按下列公式验算:Nti=Fk+Gk/n-MXky/∑y2i,MykXi/ΣX2i,Ntmax≤Ri式中Fk——相应于荷载效应标准组合作用在基础顶面上的竖向力;Gk——基础自重及其上的土自重;Mxk,Myk——按荷载效应标准组合计算作用在基础底面形心的力矩值;Xiy,yi——第i根锚桩至基础底面形心的y、x轴线的距离;Ni,——按荷载效应标准组合下,第i根锚朴所承受的拔力值;Rt一单根锚杆抗拔承载力特征值。
对设计等级为甲级的建筑物、单根锚杆抗拔承载力特征值Rt应通过现场试验确定。
根据霍宏斌、王尔贝、陈锐研究的《锚杆关键参数对锚杆重力式海上风电机组基础承载特性的影响》在选取锚杆时,在可行的情况下,应尽可能选取大直径锚杆。
因为增加锚杆数量可以提高基础的承载力并减小单根锚杆轴力,但当数量增加到一定程度时,会使其间距过小,导致地基中受力重叠,引起应力叠加,降低锚杆群的承载效率,所以锚杆数量存在上限。
而基础抗拔承载力几乎随锚杆直径的增加呈线性提高,故锚杆直径越大对基础越稳定。
当时设计时,应综合考虑选取适合锚杆的锚杆参数。
根据冯自霞、郑卫锋、程永锋研究的《输电线路裂隙岩体地基锚杆抗拔模型试验研究》,锚杆的抗拔力是最重要的参数。
锚杆的抗拔力主要由以下四个因素决定,锚杆的强度,锚杆和灌浆料的粘结力,灌浆料和岩石间的粘结力,岩石的抗拔能力。
大量的试验以及工程实例表明,在锚杆失效的各种形式中,锚杆最常发生的失效形式为岩土体与灌浆体之间的界面上滑脱而使得锚杆失效。
所以,岩土体与灌浆体之问的界面是整个锚固系统的关键环节,也是最薄弱的环节。
(五)地基承载力分析根据《高耸结构设计规范》 GB50135-2006圆(环)形基础承受偏心荷载时,Pkmax—Nk/ξr2Ac=T*rl式中rl-基础底板半径(m);r2-环形基础孔洞的半径(m),当r2=0时即为圆形基础;ac-基底受压面积宽度(m);ξI-系数,根据比值r2/rl及e/rl按本规范附录C确定。
e/r=0.25查找规范附录C基础底面的压力,应符合下式要求:当轴心荷载作用时:pk≤fa(5.2.1-1)式中pk——相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值;fa-修正后的地基承载力特征值。
当偏心荷载作用时,尚应符合下式要求:Pkmax≤1.2fa式中Pkm——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最大压力值。
(六)其他计算分析除稳定性计算、锚杆抗拔力计算、地基承载力计算,还需按照规范要求对承台截面抗弯计算、截面抗剪计算、截面抗冲切计算、变形验算、疲劳强度验算、基础转动动态刚度计算、水平动态刚度计算、高强螺杆张拉力计算、锚杆及螺杆处应力计算、高强灌浆料局部承载力计算,底环抗拔计算等。
计算结果与分析一、计算参数本文以某风电场2.OMW风电机组为例,进行风电机组岩石基础设计。
该风电场风电机组采用的荷载为:50年极端风速工况载荷(不含安全系数)Mxy一54529KN-m, Fxy一632.8 KN, Fz=—2872.5KN正常运行工况(不含安全系数)Mxy一28997KN-m,Fxy一379 KN,Fz=-2964.7KN本工程[极端荷载工况]为控制工况。
此处Fxy、Fz取Mxy最大工况下所对应的荷载值。
承台直径r=11.5m,C15垫层底直径12m,基础埋深2.Olm,承台厚度2m,垫层厚度0.4m,锚杆排布直径为10.5m,锚十r根数20根,长度18m,钻孔深度15.5m,钻孔直径0.2m。
高强锚杆使用M56-10.9级,高强螺杆使用160个M42高强螺杆长度2.4m。
二、计算过程(一)基本计算C40混凝土底面积A一l03.87m2C15混凝土底面积Al—113.1m2基础混凝土体积V253m3截面抵抗矩W=149.3Gk=6324.4KN张拉力=16560KN按照本规范附录M的试验方法经现场原位试验确定抗拔力特征值为1000KN。
(二)计算结果(1)极限工况下抗倾覆满足要求,安全系数1.78。
正常工况下抗倾覆满足要求,安全系数3.35。
(2)极限工况下抗滑移满足要求,安全系数6.29。
正常工况下抗滑移满足要求,安全系数10.56。
(3)极限工况下锚杆拔力987.7KN,小于设计ljX向抗拔承载力值1000KN,满足要求。
正常工况下锚杆拔力309.2KN,小于设计竖向抗拔承载力值1000KN,满足要求。
(4)极限工况下群桩安全系数2.5。
(5)极限工况下地基压力小于地基承载力,预加应力将使得承台不会出现脱开。
(6)其他计算分析满足要求。
(三)施工过程参考图1到图4。
(四)主要工程量岩石风电机组基础主要工程量为挖方量为290m3,C40混凝土用量为207m3,C15混凝土用量45m3,高强锚杆6.48t,高强螺杆3.64t,普通钢筋17.8t。
三、有限元对比分析采用FLAC3D有限差分软件对岩石风电机组基础进行建模模拟。
由于在极限工况下,基础受到的偏心力较大,基础与垫层之间、基础与周围土层之间可能会出现脱离,故基础与周围土层、基础与垫层之问考虑接触面单元。
其接触面都为库仑剪切接触面。
垫层与土体之间不设接触。
模型底部边界全部固定,而侧边界只固定其边界面的法向。
通过FLAC3D特有的数值方法向外圈锚杆施加920kN的预应力,然后再进行静力平衡,平衡后预应力有少量损失。
这样即可获得预应力施加后外荷载作用前土体及基础的初始应力状态,风电机组基础的外圈锚杆所受到的最大轴力小于lOOOkN,符合设计要求。
基础发生了一定稗度的整体倾斜,小于风电场机组地基基础设计规定要求的0.005,符合规范要求。
各基础基底平均压力都小于地基承载力,根据转角相同原则,插值求出在复合弯矩、剪力、轴力、扭矩作用下的对应的等效单一弯矩,作为倾覆弯矩,再求抗倾覆安全系数。
计算得安全系数大于规范规定的安全系数1.6。
抗滑力FR是基础底面受到的摩擦力,滑动力FS是基础受到的水平荷载。
在极限工况状况下,大于1.3,符合我国规范要求。
在各种工况下风电机组基础地基承载力、锚杆受力、抗滑移和抗倾覆稳定性均满足我同设计规范要求。