安徽建筑 ２０１１年第２期（总１７７期） 沿海滩涂风电工程 ±地基 工 量控韦ＩＪ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｇｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＳＯｆｔ Ｓｕｂｇｒａｄｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｗｉｎｄ Ｐ。ｗｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ＯｏｓｔａＩ Ｂｅａｃｈ 杨 兵，周 军 （中国十七冶风力发电工程技术公司，安徽马鞍山２４３０００） 摘 要：文章阐述了沿海滩涂风电工程软土地基施工质量控制技术，该技术在江苏灌云人工围垦的滩涂区软土地基实施多项加固措施的应用，有 效地控制了大型风机设备运输道路、ＰＨＣ管桩等方面施工质量，也为今后沿海滩涂软地基积累了施工经验。 关键词：沿海滩涂软土地基；２ＭＷ风机；施工 中图分类号：ＴＵ４７１．８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７－７３５９（２０１１）Ｏ２一Ｏ１Ｏ３一Ｏ４ ０引 言 在我国风电场主要分布在“ｉ北一沿海”居多，即东北、华北、西北、环沿 海区域。其中环沿海的风电场建设在高山之上较为普遍。在人工围垦的滩涂 区软土地基建设风电场还是为数极少的项目，据查，由中国华电在江苏省投 资，位于江苏华电灌云沿海滩涂５０×２ＭＷ风电场，在国内目前尚属首创。在 沿海滩涂软土地基建设风电项目能否成功，对于今后继续进行沿海滩涂软土 地基风电施工项目意义十分重要。十七冶人经过一年多的大胆实践，成功地 实现了既定目标，为业主和公司交出了一份满意的答卷。笔者作为该工程主 要技术人员，全过程参与了前期策划和施工过程质量控制，本文是对该工艺 的施工总结。 １ 工程简介 该工程由中国华电在江苏省投资投资首个沿海滩涂风电项目，总投资约 １１．７亿元。工程选用５０台国产（重庆海装）２Ｍｗ风机，总装机容量为ＩＯＯＭＷ。 中国十七冶集团有限公司风力发电工程技术公司承建道路、土建安装工 程，总建安＿丁作量约为１．１６亿元。已建成的风力发电机组轮毂高度为８０ｍ，叶 片直径为９３ｍ；作用在基础顶面的极限荷载：竖向力３４７０ｋＮ，水平力 １２７８．２２ｋＮ，弯矩８０２４９．３５ｋＮ・ｍ，扭矩１２４．４ｋＮ；风机基础为桩基承台结构，设 计使用年限为５０年。 匡 图２路堤抛石施工流程图 收稿日期：２０１卜０２—１６ 作者简介：杨兵（１９７５一），男，安徽马鞍山人，毕业于西安建筑科技大学，学士，工程师。 图１风场典型地貌 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 图３铺设２～４层竹排 图４石料分层填筑 。一 安 徽 建 筑 图５石料抛填 固■ ２０１１年第２期（总１７７期） 安徽建筑 ２施工条件分析 ２．１地理位置 江苏华电灌云５０ ｘ ２ＭＷ风电场，座落在江苏省连云港市灌云县临 港产业区海岸滩涂沿海区域，中心坐标为北纬３４。３０ ４９．６”、东经 ｌ１９。４０ ６．６”，面积约ｌ１ｋｍ２。 ２－２地形地貌 ——■Ｉ－＿＿ Ｉ 该工程地处滨海平原地带，主要为人工围垦的滩涂区，区域内盐田、 鱼塘分布极广，属全新世洪冲击和海积平原地貌类型，成因较为简单，地 形平坦，微向海边倾斜，地面平均海拔高程约为２．５ｍ（黄海高程系）见图 —・ 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 圈 图６平台铺填３００ｒａｍ～５００ｍｍ碎石 图７桩间块石嵌固 图８吊装平台打ＰＨＣ桩 图９风机吊装 注：主吊平台下打２４根ＰＨＣ桩，保证了风机吊装的安全。 １ ３地基基础设计建议 ①风力发电机组浅部土层主要为淤泥软弱土，其承载力相对较低， 压缩性较高，岩土工程性能较差，无法满足风机天然地基设计的要求，采 用桩基础型式，桩型选用预应力高强混凝土管桩（ＰＨＣ桩）。 ②从风机受力状况和荷载性质看，其有别于其他一般高耸建（构）筑 物，风机基础所承受的风荷载（弯矩）较大，基础底面将承受较大的偏心 荷载，设计时应对基础底面的实际荷载情况进行具体分析和抗倾覆验 算。 ４工程质量控制重点 根据上述诸多因素分析，确保该工程质量达标，必须把握以下二个 方面的重点：①沿海滩涂软地基的道路硬化处理；￣２ＭＷ风力发电机组 桩的承载能力达标控制。 ５道路施工 由于沿线河塘及浅滩地段的淤泥层厚较厚，石方抛填体能否穿透落 底或保持稳定是软基处理成功与否的关键所在。根据现场踏勘及对该地 域地质成因的了解：该地域河塘及浅滩淤泥层厚度估计在３ｍ １８ｍ之 间，淤泥层下部有可能存在一层俗称“铁板砂”的含砂量很高的淤泥质砂 层，其抗穿透能力较强。故采取以下处理方案。 ５．１路堤石方抛填原则 ５．１．１路堤填筑分级加载控制 塘坝填筑采用分级加载方式施工，填筑分级层面相对标高暂定为 一２．５ｍ、一５ｍ、一７．５ｍ，实际施工时根据路堤沉降速率作适当调整，填筑施工 时，严格控制分级加载瞬时日沉降值和下一级加荷的日沉降量控制值， 该值设计有明确要求时，严格按设计要求施工。 实际施工时应根据设计图纸的加载程序、加荷曲线及现场原位观测 结果确定，路堤填筑遵循先深后浅，先点后线，薄层轮加，全断面均匀上 升的原则。 ①路堤抛填施工方法规划原则：路堤抛填采用陆抛方式进行，海滩 地段在平均潮位以下候潮施工，从两头对进施工。 ②石料供应：本工程的抛填石料均从周边采石场采购，采用１５ｔ～２０ｔ 自卸车运输，直接进入施工作业面。 ③路堤施工按照三级加载要求进行分层填筑作业，每一加载层的填 筑视其填筑层厚度分成单层或多层填筑，施工分层厚度一般控制在ｌｍ 左右。为防止过大沉降，抛填石料前铺设２～４层竹排。 安徽建筑 ２０１１年第２期（总１７７期） 本工程堤身采用陆抛方式施 ，陆上抛投进占法立抛，平 均潮位以下候潮施工，配置１５ｔ～２０ｔ自卸汽车抛填，其施工工艺 流程见图２。 ５．２填筑施工 抛填施Ｔ时各工作面均采用陆上抛填方法施工，道路两端 的两个工作面相向进行进占立抛填筑。陆抛采用自卸车进占法 立抛施 ，装载机从开挖石料场装１５～２０ｔ自卸汽车运输填筑， 立抛时采用分层流水阶梯式向前进占式抛填，推土机配合整 平．填筑抛填层表面等有理砌要求的面层石料时，要求调 整石料场开采爆破参数，获取较大粒径的块石料，保证面层理 砌石粒径符合设计要求。 ５．２．１铺设竹排 抛填石料前铺设２－４层竹排，减少抛石挤淤沉降量（见冈３）。 ５．２．２施工分层 陆上抛填参考设计加荷曲线和原位观测值记录，严格控制 施工过程中的堆载预压时间及分级加载高度和加载速率，施 ［ 分层首先必须满足分级加载的要求，确保坝体施工的稳定安 全。在满足分级加载要求的情况下，一次加载层视其填筑厚度 采用单层立抛填筑，加载时间间必须根据实测沉降、位移变化 速率确定，保证满足设计加载控制要求，若设计没有明确要求 时，一般可按下列要求控制： ①地表沉降速率控制标准［Ｓｍａｘ］＜２５ｒａｍ／ｄ； ②最大水平位移速率控制标准［Ｍｍａｘ］＜１０ｍｍ／ｄ； ③超静孑Ｌ隙水压力控制标准［Ａｒ］＜０．６； ④其它监测项目控制标准，数值不能出现异常变化。 若上述任何一项达不到要求，立即停止填筑，必须采取相 应措施。根据以上要求，结合设计加载曲线图控制加载速率。 ５．２．３抛填 抛填石料以设计要求的大小、重量为宜，抛填时要大小搭 配，石料要求石质坚硬，遇水不易破碎及水解，湿抗压强度不小 于３０ＭＰａ，级配连续，含泥量不大于３％。１５ｔ自卸车运送石料至 坝头，然后大功率推土机或反铲挖掘机整平，使堤身初步达到 设计的断面，填筑时应根据理论计算沉降量超填预沉降部分， 并经沉降稳定后，再把堤身按设计轮廓要求用挖掘机整理成 型。陆上抛投第一层石料需候潮作业，每隔２００ｍ设置高台，以 便下一流水段施工的陆上施工机械在候潮时退至高台。坝顶及 简易路面硬化结构层填筑采用压路机碾压密实。 ６ １＇１－－１（３管桩施工 ６．１一般要求 ①根据施工图纸规定的桩位、重 桩型、桩径、桩长，复勘场地 地质条件和持力层埋藏深度，根据设计要求选择合适的成孑Ｌ和 成桩施工机具设备（包括打桩、锤击和压桩等的压力机械）。 ②成孑Ｌ和成桩设备安装就位应平整和稳固，确保施工中不 发生倾斜、移动；在桩架或管桩上应设置用于施工中观测深度 和斜度的装置。 ③桩基＿Ｔ程施ｌＴ时，对一些特殊地质条件下的风机基础， 群桩的第一根桩（必要时第二根桩）应进行试打，具体风机点位 由设计指定后，按施Ｔ图纸的规定和监理人的指示，进行成桩 试验，以检验施＿Ｔ参数和工艺以及桩长，并将试验成果报送监 理人 ６－２施工前准备 ①桩基施工应满足《建筑地基基础 程施 质量验收规 范》（ＧＢ５０２０２—２００２）有关条款的规定。 ②施工前应对进入现场的成品桩，焊接用焊条等进行质量检 验，满足《建筑地基基础工程施 质量验收规范》规定的桩长允许 进入施工。 ６．３工艺流程 打桩机就位一抟吊桩绳索一起吊桩顶部插入桩帽一桩尖 插入桩位并双向初步校正一打冷锤２－３击检查桩身稳定一校 正桩身垂直度一正式打桩（做好记录）一送桩至设计标高（或满 足贯入度控制要求）。 ６．４沉桩 ①施Ｔ 过程中应经常检查桩的贯人情况、桩顶完整状况、 电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇时间等项日。 ②沉桩方式：采用锤击法沉桩，采用重锤轻击，落距为 １．５ｍ～２．０ｍ，并根据不同桩长调整落距。 ③沉桩锤重为８．０ｔ。 ④锤击法沉桩时应选择适宜的桩帽和衬垫。锤击沉桩时宜 重锤低击，开始落距较小，待人土一定深度且桩身稳定后再按 要求落距进行。一根桩原则 应一次打入，中途不得人为停锤， 确需停锤，亦应尽量缩短停锤时间。 ⑤接桩均采用钢端板焊接法，焊接型式与要求按照图集 （苏Ｇ０３２００２）执行，桩段顶端距地面ｌｍ左右就町接桩，接桩前 岩 先将下段桩顶清洗干净，加上定位板，然后把 段桩吊放在下 土 段桩端 ，依靠定位板将上下桩段接直，接头处如有空隙，应采 工 程 用楔形铁片全部填实焊牢，拼接处坡ｒＩ槽电焊应分层对称多人 与 同时进行，尽量在１５ ｍｉｎ内完成，焊接时应采用措施减小焊接 基 变形，焊缝应连续饱满，焊后应清除焊渣，检查焊缝饱满程度。 础 处 对接头外露金属部分，在打入土之前，应再次涂刷防锈涂料。接 理 桩后待焊缝降温８ｍｉｎ后再施打。严禁用水冷却或焊好即打。 ⑥打桩顺序为先内罔后外圈，同圈内打桩时宜跳打。 ⑦当Ｆｈ于挤密原因引起沉桩困难或地面隆起时，可采取预 钻孑Ｌ（钻孔直径不大于５５０ｍｍ，孑Ｌ深不超过桩长的１／３）或控制 打桩速度、跳打、延长时间隔等措施。 ⑧沉桩过程中应认真、准确的作好沉桩计录，计录内容至 少应包括：桩号、沉桩开始时间、沉桩结束时间、中途间歇时间、 前一半桩长时的锤击数、后一半桩长每ｌｍ的锤击数，最后３ 阵级的贯入度，最后３０ｃｍ的锤击数。 ⑨预应力管桩桩顶与风机承台应可靠连接。 ６．５终止沉桩 本工程终止沉桩的条件以桩长控制为主。所有的桩均应尽 量沉至设计高程，当桩端进入持力层，桩长未达到设计要求，但 总锤击数超过１５００击或最后１ｍ锤击数超过４００击或最后３ 阵，每阵１０击的贯入度均小于１．５ｃｎｌ时，并且桩打入长度不小 于２７ｍ，报监理人员确认后，可终止沉桩；若总锤击数超过 １５００击或最后ｌｍ锤击数超过４００击或最后３阵，每阵１０击 的贯入度均小于１．５ｃｍ时，但桩打入长度小于２７ｍ时，应改用 安 在原有桩尖上增加穿透能力型的桩尖，施打后若满足上述标 徽 准，报监理人员确认后，可终止沉桩，施打后若不满足上述标 建 准，应打至总锤击数超过１５００击或最后１ｍ锤击数超过４００ 筑 击或最后３阵，每阵１０击的贯入度均小于１．５ｃｍ时停锤。 当桩顶达到设计高程后，锤击数应满足总锤击数不小于 一 （下转第１５３页） 安徽建筑 ２０１１年第２期（总１７７期） 问题３：当阜阳客场办理ＳＩ弯出的发车进路，Ｄ１０７ＪＧＪ失 为了实现对特殊电路的功能。提出图４的解决方案，把 磁掉下，上线场显示Ｄ１０７ＪＧ占用光带。 由于阜阳枢纽地处京九干线铁路和淮南复线铁路的交汇， 车流量大，上述现象常常给车务值班员造成错误的判断，严重 影响运输的安全和效率。 ２＿２原因分析 ＳＫＩＺＴＪ和Ｄ１０７ＪＧＪ共用电缆通道分开，解决了问题３。 在Ｄ１０７ＪＧＪ电路图中在１２—１４ＤＧ条件上并联１０／１４ＦＢＪ 条件解决了问题１。 修改阜阳客场的计算机联锁软件，当办理好以Ｄ６为终端 对于问题１，图２中只考虑了经过１２—１４ＤＧ，再经以Ｄ１０７ 的列车进路后，Ｄ６ＧＪＪ吸起，当列车压入出站信号机内方第一 区段后，Ｄ６ＧＪＪ落下，解决了问题２。 为始端的进路时，没有把经过１２／１４号道岔反位，也经过 １２—１４ＤＧ的进路结合到电路中。 对于问题２，阜阳客场的计算机联锁在驱动Ｄ６ＧＪＪ励磁 时，要检查以Ｄ６为终端的出发信号机先开放，否则Ｄ６ＧＪＪ失 磁掉下。 ４开通效果 在部管信号设备大修改造上程中，对阜阳枢纽７处相同的 场分界口处按上述方式开展设计施工，现已开通使片ｊ，全面消 对于问题３，是因为ＳＫＩＺＴＪ和Ｄ１０７ＪＧＪ共用电缆通成的。 除了上述的问题，保障了列车运行安全，发挥信号设备的功能。 ３解决方案设计 （上接第１０５页） ４５０击和最后１ｍ锤击数不小于５０击，否则应继续打桩直至满 足以上条件（即总锤击数不小于４５０击和最后ｌｍ锤击数不小 于５Ｏ击）。当遇到下列情况之一时，应暂停打桩，并将沉桩计 录报告再场监理，分析原因，采取相应措施：①桩头打碎或桩身 出现裂缝；②桩身严重偏移、倾斜；③打桩时，当桩长超过４０ｍ 止土体侧向位移挤压基桩。 ⑤开挖时，邻近四周不得有震动，宜分层对称均匀挖土，高 差不宜过大，特别在软土区的基坑开挖土面高度应保持均匀， 高差不宜超过ｌｍ。特别注意在挖到承台桩时必须预留０．５ｍ，然 后由人Ｔ清除到桩顶有效位置，确保基坑内桩体 受损坏（其 它高出地面的桩，禁止损坏）。 仍然未达到最后ｌｍ５０击，但超过最后ｌｍ ３０击时，可停止打 桩，报监理和设计确认后以此桩长作为该机位的实际配桩进行 施工；若未达到本条标准，应继续施打直至满足最后ｌｍ锤击 数３０击的标准。 ６．６沉桩允许偏差 水 、 ⑥采用机械开挖时，严禁机械碰撞桩头。 ⑦严禁基坑周边堆载。 电 、 暖 ⑧禁止挖掘机一挖到底的违纪现象，这很容易发生因挖土 过快过深，引起边坡过陡，土体高差悬殊造成基坑中卸载过速、 土体失稳，产生侧压力造成淤泥向基坑内蠕动、基地翻涌而引 桩起身上浮，倾斜和断裂等事故。 预应力混凝土管桩沉桩允许偏差：水平＜１００ｒａｍ；垂直 ＋２０ｍｍ～５０ｒａｍ；垂直度偏差＜０．５％。 ６。７预应力管桩的检测和检验 通 技 术 与 应 用 ⑨开挖后承台底部范围内采用块石回填，回填深度为垫层 以下０．５ｍ。填石完成后，采用中粗砂进行灌缝压实。填石时要 ①沉桩完成后，施工单位应负责对沉桩质量的初步自检。 ②沉桩完成后，应对本 ［程所有管桩进行承载力和桩身完 整性检测。 边开挖边回填，保证群桩顶部形成一个整体。 ⑩承台做好后，周边应回填ｌｍ～２ｍ宽（长桩为１ｍ宽，短桩 为２ｍ宽）级配良好的块石，分层填筑，回填深度为：从垫层以 下０．５ｍ，到承台底面向上１．１ｍ止（即与承台边缘平齐），应碾压 密实。增加风机承台基础的土体稳定性。 ③沉桩完成后，施工单位应于２４ｈ内将完整打桩记录报送 监理单位。 ７风机承台施工 ７．１铺设竹排 ⑧风机承台底部打ＰＨＣ管桩是解决软土地基承载力最可 行的方法之一，在本工程得到有效的应用。打ＰＨＣ管桩具有＿Ｔ 道路、平台抛石挤淤前满铺２－４层竹排，减少沉降 艺简单、工期短、造价低、操作简便、质量易控制等特点，软土地 基处理采用打ＰＨＣ管桩具有广泛的推广价值。 １．５ｍ～２．５ｍ；大大降低了填筑成本、提前了ｌ丁期、质量易保证，在 类似软土地基填筑］－程中值得推广。 ７＿２软土地基打桩及承台开挖注意事项 ①桩机平台铺设一层厚度３００ｒａｍ ５００ｍｍ、粒径≤３００ｍｍ 的碎石，便于桩机行走（见图６）。 匿 ⑥原主吊平台设计满铺毛石，后经我项目部科技创新：建 议采用主吊履带下打２４根２３ｍ长ＰＨＣ管桩，经设计核算满足 承载力要求。减少毛石填筑１ Ｘ １０４ｍ 左右，只此一项降低业主 投资１００万左右（见图８、９）。 ②滩涂软土地基地质条件复杂，每个风机承台正式打桩 前，先打１—２根试桩，根据试桩记录和停锤标准，由设计确认桩 长和桩的根数。然后配桩及正式打桩。 ③挖土时间应在打桩全部结束并停顿一段时间（约 １５ｄ～３０ｄ）为宜。 ８结束语 通过应用路堤填筑分级加载控制法、吊装平台稳固法、风机承 台ＰＨＣ桩稳同法，实现了沿海滩涂风电工程软土地基施工质量控 安 徽 建 筑 ④开挖过程中应放坡，放坡不应大于１：４，桩顶到桩边平 制目标，该技术为滩涂区软土地基有效地控制大型风机设备运输 道路、风机承台、施１二作业承台施＿Ｔ积累了重要的施工经验。 台高差不应大于１．０ｍ，并且在开挖过程中应做好保护措施，防 一
