提高青藏高原高海拔冻土区基础热棒安装质量施工技术浅议.doc

1、1提高青藏高原高海拔冻土区基础热棒安装质量施工技术浅议摘 要：本文着重介绍青藏高原永久冻土区超高压直流输电线路热棒施工工艺，以及该工艺施工过程中的机械选型、施工注意事项。与以往普通土质情况下热棒施工情况不同，永冻土地区热棒安装数量大，施工条件恶劣，地质情况复杂，诸多原因造成热棒安装质量差，工艺不美观，多数情况下会造成返工，损失巨大。课题组利用有效可行的施工方法，从热棒特性、机具选择、施工方法等施工角度，阐明了本施工过程的施工原理。使用本施工方法后，提高了热棒安装质量、且成型后工艺美观，大大节省了施工成本，提高了工作效率，达到了预期的目的。 关键词：永久冻土区超高压直流热棒安装施工 中图分类号：

2、 TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-8198 1 概述 由我项目部承建的格尔木-拉萨400kV 直流输电线路工程第 6 标段，起于雁石坪分界塔位（4086#）开始，止于本标段终点（4300#）唐古拉山口。本标段线路长度为 94.539km，杆塔基数为 214 基，共 13 种塔型。其中直线塔为 176 基，转角塔为 38 基。 导线采用 4LGJ-400/35 钢芯铝绞线，两侧地线均为 OPGW 复合光缆。2气象条件：最大风速 34m/s，最大覆冰 10mm，最低气温45,最高气温40，平均气温-10。全标段直流盐密为 0.03mg/cm2，为清洁区。 施工 6 标热棒安装共计 1

3、232 根，其中锥柱基础 58 个安装热棒 680根， （ 31 个基为每基 8 根，27 个基每基 16 根） ，灌注桩基础 29 个安装热棒 232 根（每基 8 根） ，装配式基础 20 个安装热棒 320 根（每基 16 根）。 热棒规格：76mm，全长 9m、11m 两种规格，完成安装后外露 2m。每基周围安装热棒的数量大致在 416 根（根据设计确定具体的安装数量） 。 2 立项背景 1.2 立项背景 1.2.1 本工程位于唐古拉地区，基础全部为永久冻土区基础，采用热棒数量较大，由于热棒本身价格高，加之施工困难，如因质量或工艺原因造成返工，损失巨大； 1.2.2 本工程为保护生态环

4、境，基础为全方位不等高设计，同基铁塔底板尺寸也不尽相同，根据热棒效能范围的特性，合理安排热棒位置，可做到工艺美观； 1.2.3 本工程地基 79 米全部为永冻层，热棒施工时，冻土经扰动后不稳定，容易使热棒下沉或抬升，影响热棒安装质量和运行效果。 3 技术方案及原理 在热棒安装一般方法的基础上，从机械选择、热棒位置的微小调整3（在热棒效能的有效范围内）方面提出改进措施，有效提高热棒的安装质量、工艺美观度、减少返工。 3.1 热棒特性参数 热棒技术是一种利用制冷工质液汽两相转换的对流循环来实现热量传输的系统，是无源冷却系统中热量传输效率最高的装置。热棒是两端密封的管子，管中装有液体工质。目前应用在

5、冻土区工程中的为低温氨重力热棒，热棒的上部装有散热片，叫散热段。热棒的下部埋入多年冻土中，叫蒸发段。在寒冷季节，由于空气温度低于多年冻土温度，热棒中的液体工质吸收多年冻土中的热量，蒸发成汽体（吸收汽化潜热） 。蒸汽在压差的驱动下，沿热棒中心通道向上流动至热棒上部(冷凝段)，遇到较冷的管壁放出汽化潜热，冷凝成液体，液体工质薄膜在重力作用下，沿管壁流回蒸发段再蒸发，如此循环把大气中的冷量源源不断地传输到地基多年冻土中。由于重力热棒特有的传热机理，当空气温度高于多年冻土温度时，液体工质蒸发的蒸汽到热棒上部（散热段）后，由于管壁温度较高，蒸汽不能冷凝，达到汽液相平衡后，液体停止蒸发，热棒停止工作（热棒

6、的单向传热特性） ，这样大气中的热量就不会通过热棒传到多年冻土中。 正是由于热棒的这个特点，把大自然的冷量导入到多年冻土中，使地下的永冻层温度降低，加固了冻土的强度。在冻土层，没有应用热棒时，其内部的冷冻和融化是完全依靠冻土本身的传导，这样在冬天冻土4得不到充分的冷冻，低温冻土区冻土层的年平均地温温度只有-2，在夏天温度高于 0时，很容易就会融化变形。而在埋设热棒后，其内部增加了一个近乎等温度冷源，可以把从地面到地下 56m 的近热棒壁土层的温度变成-20，强化了冻土层的冷冻过程；在夏天又不会增加融化过程，增加了冻土层的冷储量，增加了抵御环境气温温度升高而导致地温升高，冻土热稳定性降低的可能，

7、保证基础在冻土区上的工程建筑物在运行时的稳定。 基管和翅片规格单位：mm 3.2 采用的标准和工艺导则 该项目中主要采取的标准和工艺导则有：110500kV 架空送电线路施工及验收规范 （GB50233-2005） ；地基与基础工程施工及验收规范 （GB 50202-2002）等。 4 热棒安装工艺 4.1 热棒安装工艺流程 热棒安装工序图 42 机具准备 由于本工程基础位于唐古拉山口越岭段，地形有高寒草原、山地等，地势不平，大型汽车钻由于体积较大，不易支垫平稳，打出的孔不能垂直于地面，造成热棒安装困难，且安装后倾斜，不符合设计要求。故打5孔机械采用乾坤钻（俗称爬山虎） ，该机器小巧、灵便，钻

8、孔能力强，且便于支垫，是最好的选择。为便于热棒吊装，配备 12 吨吊车 2 台。 4.3 施工方法 4.3.1 施工准备 因工程特殊性，在施工前，对运输道路、水源、电源、照明先做好调查工作，在施工时寻找能通车的运输道路以及最近的水源，准备好细砂、吊车等主要机具材料及劳动力。钻孔后，孔周边 0.5 范围内 的泥土和杂物及时清理干净并外运处理。孔附近不得有阻碍热棒吊装的施工材料和杂物。安装工序中有固定装置、保温、仪表监控、电极防腐等要求的在安装地点采取相应的措施后，方可进行相应 的工序施工。 气象条件不适合热棒安装的要求（如阳光太强或雨雪大风天气） ，需临时存放时，应保护好热棒，远离火源、防止阳光

9、直晒，用隔热材料将热棒封盖。 用其他设备、结构作为搬运设备的承力点时，应对结构的承载力进行复核，对 9m、11m 长的热棒一般采用 12T 吊车安装，吊点位于热棒的上端。 4.3.2 材料检查和保管 设备开箱按下列项目进行检查，并作出记录： 热棒外观检查，外表不得有裂纹、凹坑等缺陷，必须清除如毛刺等6物，以防伤手。检查箱号、箱数以及包装情况；设备名称、型号和规格；装箱清单、设备技术文件、资料以及专用工具；设备有无缺损件，表面有无损坏和锈蚀等。 设备及其零、部件和专用工具，均应妥善保管，如在短期内不进行安装工作，则应保护好热棒，远离火源、防止阳光直晒，用隔热材料将热棒封盖，以防止温度过高而损坏热

10、棒。在采取保护措施后，方可施工，不得使其热棒变形、损坏、锈蚀、错乱或丢失。 4.3.3 钻孔 一般方法 钻孔前应按照热棒尺寸、位置在铁塔基础周围放出热棒的具体点位，并打入护桩。 热棒安装前，根据该地区地质勘探报告 ，需预先试验钻孔，待钻孔经复核合格再按照热棒的位置进行正式钻孔。孔径为 120MM,孔净深7000100-200?或 9000100-200?，与地面夹角成 90，孔直线度偏差应符合设计要求，倾斜度不大于 5%。热棒安装水平位置应符合设计要求，单腿两根热棒安装水平相对误差应在 30mm 以内，整基安装水平相对误差80mm 以内。所有热棒安装位置绝对误差在 100mm 以内。 钻探砂土

11、就地堆存备用，因冻土地质，部分地段可能存在塌孔现象，钻孔应酌情采取成孔护壁措施（必要时需采取套管护壁） 。 钻孔完成后，及时安装热棒，在不能及时安装的情况下采取临时防护措施将孔盖住，防止孔内落入杂物等。 缺点：不注重钻孔设备的选择，多数采用汽车钻，成孔后孔轴向与7地面不垂直，造成热棒倾斜，安装质量较差、工艺不美观。 改进后方法 在一般施工方法的基础上，全部采用乾坤钻施工，成孔好，效率高，垂直度及高度较能保证。 4.3.4 工件吊装与回填 热棒安装前，对现场检验热棒管道的防腐、保温、防水层处理等以及相关项目进行检查。 热棒安装为铅直式即与地面夹角成 90 度。在吊装时结合工件的强度，钢度，局部稳

12、定性等选择最有利的受力位置，必要时采取补强加固措施，确保安全施工。 搬运、吊装过程中会采取相应保护措施，防止起吊过程中外力的作用使翅片变形。注意不要压伤和擦伤热棒（尤其是热棒上部的散热翅片部份） ，避免损坏散热片和工件保护层。 在吊装单支热棒时，利用热棒本身顶部吊环作为受力点用尼龙绳进行系吊时，因热棒的长度为 9 米和 11 米两种，要采取必要的防护措施，防止因设备的摇摆而发生危险。单件吊装重量不超过 500kg，但要求吊车吊臂有效起吊高度不低于 12 米。 吊装热棒，插入已成孔中，调整高度，垂直度用撑杆临时固定。 回填钻孔间隙用细砂进行回填。 孔隙填砂冻结后拆除临时支撑，填砂回填时间 5-7

13、d。 4.4 在施工中，由于同基基础底板尺寸不一致，按照设计一般要求，8热棒应离基础底板 300mm 以内。如基础底板尺寸相差尺寸在 300mm 左右时，可紧挨尺寸较大的底板尺寸进行施工，可做到热棒横平竖直，工艺美观。因热棒领冷却的有效范围为 2.5 米，完全满足要求。 4.5 热棒测量定位 4.5.1 热棒施工测量中，轴线定位采用博飞 DJD2/5-C 电子经纬仪，确保热棒的轴线位移。用电子经纬仪测设后，用钢尺逐桩校核直至误差在允许范围内。 4.5.2 热棒施工测量中，高程传递应采用 DS3 水准仪，先进行导线点复测，再进行详细的施工测量。确保高程传递的正确性。 4.5.3 成型后，应使用经

14、纬仪逐根测量高度，以基础面为准，高差误差控制在 20?以内。 5 应用情况及分析 该施工方法已经在格尔木-拉萨400kV 直流输电线路工程第 6 标段中使用，采用该方法后，热棒施工效率大大提高，在保证进度的前提下，做到了质量优良，工艺美观。 6 结束语 青藏联网工程已基本结束，今后将有更多的工程在青藏高原展开。热棒作为冻土地区不可或缺的辅助设备，将越来越多地应用在输电线路当中。采用本文推荐的热棒施工方法，不仅可以缩短工期，还可以做到9质量可靠、工艺美观，减少施工成本。本工程仅热棒校正、返工等方面，节约费用就在 10 万元以上。具有较为可行的推广意义。 7 参考文献 1青藏铁路多年冻土区热棒施工技术：铁道建筑技术2003 年第 S1 期 作者：曹伟宏,苏庆国2青藏公路安装热棒治冻土， 城市道桥与防洪 ，2004 年 05 期. 3 110500kV 架空送电线路施工及验收规范(GB 50233-2005)，中国电力企业联合会北京 2005. 作者简介： 王汜久，青海送变电工程公司职工，1977 年出生