1、风 电 场 风 机 基 础 地 基 处 理 方 案 康 军( 吉 林 省 电 力 勘 测 设 计 院 ， 长 春 )摘 要 : 在 风 电 场 风 机 基 础 地 基 处 理 过 程 中 ， 地 基 处 理 方 案 的 优 劣 直 接 关 系 到 工 程 质 量 和 工 程 造 价 本 文 通 过 对 某 风电 场 工 程 在 岩 土 工 程 勘 察 报 告 分 析 的 基 础 上 ， 对 风 机 基 础 地 基 处 理 进 行 了 多 方 案 的 比 较 ， 最 终 得 出 采 用 混 凝 土 灌 注 桩 处 理 地 基 为 该 工 程 的 最 优 方 案 关 键 词 : 岩 土 特 性 ;
2、 地 基 处 理 方 案 ; 优 化中 图 分 类 号 : TU 476 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 : 1009 0185( 2013) 01 0017 06Scheme of Foundation Treatment for Wind Turbine Generator SystemKANG Jun( Jilin Electric Power Survey Design Institute， Changchun， China )Abstract: During the process of the foundation treatment for the foundatio
3、n of wind turbine generator system( WTGS) ， the pros and cons of foundation treatment program relate to the engineering quality and the engineering cost We compared the program of the foundation treatment for the foundation of wind turbine generator system such as precast pile， cushion method， dynam
4、ic consolidation method， and vibroflotation and cast in place concrete pile on the basis investigation of geotechnical engineering Finally obtained the optimal conclusion is the cast in place concrete pileKeywords: geotechnical characteristics; ground treatment scheme; optimization风 电 场 风 机 基 础 具 有
5、承 受 360方 向 重 复 荷 载 和 大 偏 心 受 力 的 特 殊 性 ， 对 地 基 和 基 础 的 稳 定 性 要 求 高 目 前 ， 我 国 大 力 开 发 建 设 风 力 发 电 这 种 环 保 清 洁 能 源 ， 到 2020 年 底 ， 国 家 计 划 风 电 装 机 容 量 达 到 3 000 104 kW 本 文 以 某 工 程 在 内 蒙 古 东 部 地 区 地 质 构 造 的 特 殊 性 ， 把 风 电 基 础 受 力 的 特 点 与 地 质 构 造 相 结 合 ， 设 计 出 技 术 可 行 、 经 济 合 理 的 地 基 处 理 方 案 ， 达 到 了 降 低 工
6、 程 造 价 的 目 的 1 场 地 地 貌 与 岩 土 工 程 地 质风 电 场 本 期 工 程 装 机 规 模 为 48 MW， 设 计 安 装 24 台 2 000 kW 的 风 力 发 电 机 组 ， 风 机 轮 毂 高 度 为 70 5m， 轮 直 径 93 m， 风 轮 扫 掠 面 积 6 792 m2 ， 风 机 基 础 采 用 混 凝 土 圆 板 基 础 ， 板 厚 ， 基 底 埋 深 3 m1 1 场 地 地 貌风 电 场 位 于 西 辽 河 平 原 的 西 部 ， 在 大 地 构 造 上 属 于 盆 地 的 一 部 分 ， 主 要 地 貌 形 态 为 风 积 冲 积 平 原
7、 ， 分 布 于 河 谷 冲 积 平 原 的 外 围 及 河 间 地 区 ， 多 为 固 定 、 半 固 定 沙 丘 沙 丘 之 间 为 丘 间 洼 地 场 地 地 形 较 开 阔 ， 高 低 起伏 ， 相 对 高 差 不 大 ， 最 高 点 海 拔 标 高 193 00 m， 最 低 点 海 拔 标 高 191 00 m1 2 岩 土 工 程 地 质本 工 程 场 地 岩 土 为 第 四 系 全 新 世 及 晚 更 新 世 冲 湖 积 粉 质 粘 土 、 细 砂 等 ， 揭 露 的 地 基 土 层 按 物 理 力 学 性 质的 差 异 可 分 为 4 个 大 层 现 将 各 土 层 条 件
8、及 工 程 地 质 特 性 描 述 如 下 :收 稿 日 期 : 2012 09 1518 吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 30 卷( 1) 耕 土 ( 植 生 层 ) 黄 褐 色 ， 稍 湿 ， 松 散 ， 固 结 性 差 ， 厚 度 0 40 m 0 90 m， 以 细 砂 、 粉 土 为 主 ， 含 少 量植 物 根 系 ， 不 宜 做 基 础 持 力 层 ;( 2) 黄 褐 色 ， 单 层 厚 度 0 50 m 5 40 m， 稍 湿 ， 松 散 ， 以 石 英 及 长 石 颗 粒 为 主 ， 粒 度 不 均 ， 局 部 偏细 砂 中 砂 ， 不 宜 做 基 础 持 力 层
9、 ;( 3) 细 砂 黄 褐 色 、 浅 黄 色 ， 单 层 厚 度 0 40 m 11 30 m， 稍 湿 饱 和 ， 稍 密 中 密 ， 以 石 英 及 长 石 颗 粒为 主 ， 局 部 偏 中 砂 ， 粒 度 不 均 ， 夹 1 粉 质 粘 土 层 ， 地 基 承 载 力 特 征 值 160 kPa;( 4) 黄 褐 色 、 灰 褐 色 ， 可 见 厚 度 1 10 m 4 10 m， 可 塑 状 态 ， 无 摇 振 反 应 ， 切 面 稍 有 光 泽 ， 干粉 质 粘 土 强 度 中 ， 韧 性 中 ， 土 质 不 均 ， 局 部 偏 粉 土 层 ， 地 基 承 载 力 特 征 值 1
10、15 kPa;( 5) 细 砂 灰 色 ， 单 层 厚 度 25 0 m 30 00 m， 饱 和 、 密 实 ， 以 石 英 及 长 石 颗 粒 为 主 ， 局 部 偏 粉 砂 ， 粒 度不 均 ， 地 基 承 载 力 特 征 值 200 kPa1 3 地 下 水在 本 次 勘 探 控 制 深 度 内 ， 勘 察 场 区 地 下 水 类 型 属 松 散 岩 类 孔 隙 潜 水 ， 含 水 层 岩 性 主 要 为 细 砂 ， 地 下 水 水位 埋 深 5 50 m 8 80 m 根 据 本 地 区 长 期 水 位 观 测 资 料 ， 地 下 水 位 历 年 在 八 九 月 份 最 高 ， 在
11、四 五 月 份 最 低 ，年 变 幅 1 50 m 左 右 根 据 地 区 经 验 和 区 域 地 下 水 水 质 分 析 资 料 可 知 ， 地 下 水 化 学 类 型 为 HCO3 CaNa 型 水 ( 重 碳 酸 钙 钠 型 水 ) ， 水 质 良 好 ， 对 混 凝 土 无 侵 蚀 性 ， 适 宜 作 为 建 筑 施 工 用 水 2 岩 土 工 程 分 析 评 价( 1) 本 次 岩 土 工 程 勘 察 等 级 为 乙 级 ， 地 基 基 础 设 计 等 级 为 乙 级 ， 勘 察 场 地 内 地 层 分 布 较 稳 定 ， 未 发 现 不良 地 质 作 用 ， 适 宜 作 为 建 筑
12、 场 地 使 用 ;( 2)三 类 ;本 场 地 抗 震 设 防 烈 度 7 度 ， 设 计 基 本 地 震 加 速 度 值 为 0 10 g， 设 计 地 震 分 组 为 第 一 组 ， 场 地 类 别 为( 3) 根 据 区 域 地 下 水 及 岩 土 侵 蚀 性 试 验 资 料 和 地 区 经 验 ， 地 下 水 和 岩 土 均 对 混 凝 土 无 侵 蚀 性 ， 场 地 土的 标 准 冻 深 为 1 50 m;( 4) 饱 和 砂 土 液 化 评 价 本 区 地 震 设 防 烈 度 7 度 ， 场 地 内 饱 和 砂 土 是 第 层 ( 细 砂 层 ) 和 第 层 ( 细砂 层 ) ，
13、 形 成 地 质 年 代 为 第 四 纪 中 更 新 世 ， 根 据 规 范 ( GB 500112010) 中 4 3 3 条 第 一 款 ， 可 判 定 为 不 液 化土 ;( 5) 不 良 地 质 作 用 与 地 质 灾 害 评 价 勘 察 场 地 位 于 西 辽 河 冲 积 平 原 之 上 ， 第 四 纪 地 层 厚 度 较 大 ， 地 层分 布 较 稳 定 勘 察 场 地 附 近 未 发 现 明 显 的 活 动 性 断 裂 痕 迹 和 影 响 建 筑 场 地 稳 定 性 的 不 良 地 质 作 用 ， 以 及 不 安全 隐 患 3 方 案 对 比依 据 勘 察 资 料 ， 在 地 面
14、 下 5 5 m 10 5 m 处 有 较 厚 软 弱 层 ， 承 载 力 低 ， 工 程 地 质 条 件 差 ， 采 用 天 然 地 基 不能 满 足 风 机 基 础 要 求 在 软 弱 层 下 层 细 砂 为 密 实 ， 承 载 力 高 ， 地 质 条 件 好 ， 可 采 用 该 层 土 为 持 力 层 的 人 工 处 理 地 基 ， 可 满 足 风 机 基 础 正 常 运 行 工 况 和 极 端 荷 载 工 况 等 要 求 风 机 基 础 采 用 混 凝 土 圆 板 基 础 ， 埋 深 3 m 该场 地 地 势 复 杂 ， 地 质 条 件 差 ， 在 满 足 使 用 功 能 、 符 合
15、规 范 、 标 准 、 保 证 技 术 指 标 等 前 提 下 ， 力 争 节 约 投 资 本 工 程 进 行 了 预 制 桩 、 换 填 法 、 强 夯 法 、 振 冲 地 基 法 和 混 凝 土 灌 注 桩 等 几 种 地 基 处 理 方 案 比 较 ， 总 结 出 各 种 方 案 的 优 缺 点 ， 提 出 最 优 方 案 3 1 预 制 桩 方 案3 1 1( 1)施 工 准 备整 平 场 地 ， 清 除 桩 基 范 围 内 的 高 空 、 地 面 、 地 下 障 碍 物 ; 架 空 高 压 线 距 打 桩 架 应 大 于 10 m; 修 设 桩 机进 出 、 行 走 道 路 ， 做
16、好 排 水 措 施 ;( 2) 按 设 计 布 置 进 行 测 量 放 线 ， 定 出 桩 位 轴 线 和 中 心 ， 将 桩 的 准 确 位 置 测 设 到 地 面 ， 每 一 个 桩 位 打 一 个19第 1 期 康 军 : 风 电 场 风 机 基 础 地 基 处 理 方 案小 木 桩 ; 测 出 每 个 桩 位 的 实 际 高 度 ， 场 地 外 设 2 3 个 水 准 点 ， 以 便 随 时 检 查 备 用 ;( 3) 检 查 桩 的 质 量 ， 根 据 平 面 布 置 图 将 需 用 的 桩 堆 放 在 打 桩 机 附 近 ， 不 合 格 的 桩 不 能 运 至 打 桩 现 场 ;(
17、 4) 检 查 打 桩 机 设 备 及 起 重 工 具 ， 铺 设 水 电 管 网 ， 进 行 设 备 架 立 组 装 和 试 打 桩 ， 在 桩 架 上 设 置 标 尺 或 在桩 的 侧 面 画 上 标 尺 ， 以 便 能 观 测 桩 的 入 土 深 度 ;( 5) 熟 悉 桩 基 图 纸 ， 进 行 会 审 ， 做 好 技 术 交 底 ， 特 别 是 地 址 情 况 、 设 计 要 求 、 操 作 规 程 和 安 全 措 施 的 交 底 ;( 6)3 1 2准 备 好 桩 基 工 程 沉 桩 计 录 和 隐 蔽 工 程 验 收 记 录 打 桩 程 序( 1) 根 据 地 质 土 的 情 况
18、 ， 桩 基 平 面 布 置 ， 桩 的 平 面 尺 寸 、 密 集 程 度 、 深 度 、 桩 移 动 方 便 ， 以 及 施 工 现 场 实际 情 况 等 因 素 确 定 ;( 2) 按 设 计 要 求 进 行 桩 定 位 放 线 ， 确 定 桩 位 ， 每 个 桩 中 心 钉 一 小 桩 ， 并 设 置 油 漆 标 志 3 1 3 打 桩 方 法( 1) 打 桩 用 锤 击 法 打 桩 时 应 用 导 板 夹 具 ， 桩 位 置 及 垂 直 度 经 校 正 后 ， 可 将 锤 连 同 桩 帽 压 在 桩 顶 ， 开 始 沉 桩 ， 桩 锤 、 桩 帽 与 桩 身 中 心 线 要 一 致
19、;( 2) 开 始 沉 桩 应 起 锤 轻 压 并 轻 击 数 锤 ， 观 察 桩 身 、 桩 架 、 桩 锤 等 垂 直 一 致 ， 才 可 以 转 入 正 常 3 1 4 接 桩 形 式 和 方 法混 凝 土 预 制 长 桩 受 运 输 条 件 和 打 桩 架 的 高 度 限 制 ， 一 般 分 成 数 节 制 作 ， 分 节 打 入 ， 在 现 场 接 桩 常 用 接 头 方 式 有 焊 接 、 法 兰 接 及 硫 磺 胶 泥 铆 接 3 1 5 打 桩 的 质 量 控 制( 1) 桩 端 位 于 一 般 土 层 时 ， 以 控 制 桩 端 设 计 标 高 为 主 ， 贯 入 度 可 作
20、 参 考 ;( 2) 桩 端 达 到 坚 硬 、 硬 塑 的 粘 土 ， 中 密 以 上 的 粉 土 、 砂 土 、 碎 石 土 、 风 化 岩 时 ， 以 贯 入 度 控 制 为 主 ， 桩 端 标高 可 作 参 考 预 制 桩 的 优 点 是 施 工 速 度 快 ， 场 地 干 净 ， 施 工 不 受 天 气 影 响 ; 缺 点 是 通 过 对 上 部 荷 载 和 布 桩 情 况 的 计 算 可 知 ， 桩 的 长 度 大 约 25 m， 地 质 持 力 层 在 15 5 m 左 右 的 细 砂 层 后 状 态 为 密 实 ， 预 制 桩 很 难 进 入 ， 不 能 发 挥 预 制 桩 的
21、 作 用 3 2 换 填 法砂 和 砂 石 地 基 ( 垫 层 ) 系 采 用 砂 或 砂 石 混 合 物 经 分 层 夯 实 作 为 地 基 的 持 力 层 ， 提 高 基 础 下 部 地 基 强 度 ， 并 通 过 垫 层 的 压 力 扩 散 作 用 ， 降 低 地 基 的 压 应 力 ， 减 少 变 形 量 ; 同 时 变 形 可 起 排 水 作 用 ， 地 基 土 中 孔 隙 水 可 通过 垫 层 快 速 排 除 ， 能 加 速 下 部 土 层 的 沉 降 和 固 结 3 2 1 材 料 要 求( 1) 砂 用 颗 粒 级 配 良 好 、 质 地 坚 硬 的 中 砂 或 粗 砂 ; 用
22、 细 砂 、 粉 砂 时 ， 应 掺 加 粒 径 20 mm 50 mm 的 卵 石或 碎 石 ， 分 布 均 匀 ;( 2) 砂 石 用 自 然 级 配 的 砂 砾 石 或 卵 石 、 碎 石 混 合 物 ， 粒 径 应 在 50 mm 以 下 3 2 2 施 工 工 艺( 1)( 2) ( 3)铺 设 垫 层 前 应 验 槽 ， 将 基 底 表 面 浮 土 、 淤 泥 、 杂 物 清 理 干 净 ， 两 侧 设 一 定 坡 度 ， 防 止 振 捣 时 塌 方 分 层 铺 设 时 ， 接 头 应 做 成 斜 坡 或 阶 梯 形 搭 接 ， 每 层 错 开 0 5 m 1 0 m， 并 充 分
23、 捣 实 垫 层 分 层 铺 设 ， 分 层 压 实 ， 基 坑 内 预 先 安 好 5 m 5 m 网 格 标 桩 ， 控 制 每 层 砂 垫 层 的 铺 设 厚 度 碾 压遍 数 、 振 实 时 间 应 通 过 试 验 确 定 接 触 下 卧 软 土 层 的 垫 层 ， 应 根 据 施 工 机 械 设 备 及 下 卧 层 土 质 条 件 的 要 求 应有 足 够 的 厚 度 ， 垫 层 的 分 层 铺 填 厚 度 可 取 200 mm 300 mm 为 保 证 分 成 压 实 质 量 ， 应 控 制 机 械 碾 压 速 度 及 含 水 率 垫 层 低 面 应 设 在 同 一 标 高 ， 垫
24、 层 的 搭 接 处 应 夯 压 密 实 垫 层 施 工 后 ， 应 及 时 进 行 上 部 的 基 础 施 工 3 2 3( 1) ( 2) ( 3)质 量 控 制施 工 前 应 检 查 砂 、 石 等 原 材 料 质 量 及 砂 、 石 拌 合 均 匀 程 度 ; 施 工 过 程 中 必 须 检 查 分 层 厚 度 、 分 段 施 工 时 搭 接 部 分 压 实 情 况 、 加 水 量 、 压 实 遍 数 及 压 实 系 数 ;施 工 结 束 后 ， 应 检 查 砂 及 砂 石 地 基 的 承 载 力 20 吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 30 卷换 填 法 施 工 受 天 气
25、 影 响 ， 工 期 长 ， 换 填 厚 度 约 在 3 m 10 5 m， 换 填 材 料 需 求 大 ， 当 地 不 能 解 决 需 到 外 地购 买 ， 工 程 造 价 高 3 3 强 夯 法强 夯 法 用 起 重 机 械 ( 起 重 机 或 起 重 机 配 三 角 架 、 龙 门 架 ) 将 8 t 30 t 夯 锤 起 吊 6 m 30 m 高 度 后 自 由 落下 ， 给 地 基 以 强 大 的 冲 击 能 量 的 夯 击 ， 在 土 体 中 产 生 很 大 的 冲 击 波 和 冲 击 应 力 ， 迫 使 土 层 空 隙 压 缩 ， 土 体 局 部液 化 ， 在 夯 击 点 周 围
26、 产 生 裂 隙 ， 形 成 良 好 的 通 道 ， 将 空 隙 的 水 和 气 体 逸 出 ， 使 土 料 重 新 排 列 ， 经 时 效 压 密 达 到 固 结 ， 从 而 提 高 地 基 承 载 力 ， 降 低 其 压 缩 性 的 一 种 有 效 的 地 基 加 固 方 法 3 3 1 强 夯 法 加 固 的 特 点使 用 工 地 常 用 简 单 设 备 ; 施 工 工 艺 操 作 简 单 ; 适 用 土 质 范 围 广 ; 加 固 效 果 显 著 ， 可 取 得 较 高 的 承 载 力 ， 一 般 的 地 基 强 度 可 提 高 2 5 倍 ; 变 形 沉 降 量 小 ， 压 缩 性
27、可 降 低 2 10 倍 ， 加 固 影 响 深 度 可 达 6 m 10 m; 土 粒 结合 紧 密 ， 有 较 高 的 结 构 强 度 ; 工 效 高 ， 施 工 速 度 快 ， 一 套 设 备 每 月 可 加 固 5 000 m2 10 000 m2 地 基 ， 较 桩 基 和换 填 法 可 缩 短 工 期 ; 节 省 加 固 原 材 料 ; 施 工 费 用 低 ， 节 省 投 资 同 时 耗 用 劳 动 力 少 ， 现 场 施 工 文 明 3 3 2 适 用 范 围适 用 加 固 碎 石 土 、 砂 土 、 低 饱 和 度 粉 土 、 粘 性 土 、 湿 陷 性 黄 土 、 高 填 土
28、 、 杂 填 土 ， 以 及 围 海 造 地 的 地 基 、 工 业 废 渣 、 垃 圾 地 基 等 的 处 理 ; 也 可 用 于 防 止 粉 土 及 粉 砂 的 液 化 ， 消 除 或 降 低 大 孔 土 的 湿 陷 性 等 级 3 3 3 机 械 设 备夯 锤 ， 用 钢 板 做 外 壳 ， 内 部 焊 接 钢 筋 骨 架 后 浇 筑 C 30 混 凝 土 ， 或 者 用 钢 板 做 成 组 合 成 的 钢 锤 ， 以 便 于 使 用 和 运 输 夯 锤 底 面 有 圆 形 和 方 形 两 种 ， 圆 形 不 宜 旋 转 ， 定 位 方 便 ， 稳 定 性 和 重 合 性 好 ， 采 用
29、 较 广 ; 锤 底 面 积 按土 的 性 质 和 锤 重 确 定 ， 锤 底 净 压 力 值 可 取 25 kPa 40 kPa; 对 于 粗 颗 粒 土 ( 砂 质 土 和 碎 石 土 ) 选 用 较 大 值 ， 一般 锤 底 面 积 3 m2 4 m2 10 t 夯 锤 底 面 积 用 4 5 m2 ， 15 t 夯 锤 用 6 m2 较 适 宜 垂 重 一 般 为 8 t， 10 t， 12 t， 16 t， 25 t 夯 锤 中 宜 设 1 4 个 直 径 250 mm 300 mm 上 下 贯 通 的 排 气 孔 ， 以 利 空 气 迅 速 排 走 ， 减 少 起 锤 时 ， 锥
30、底 与 土面 间 形 成 真 空 产 生 的 强 吸 附 力 和 夯 锤 下 落 时 的 空 气 主 力 ， 以 保 证 夯 击 的 有 效 性 3 3 4 起 重 设 备 及 脱 钩 装 置由 于 履 带 式 起 重 机 重 心 低 ， 稳 定 性 好 ， 行 走 方 便 ， 多 使 用 起 重 量 为 15 t， 20 t， 25 t， 30 t， 50 t 的 履 带 式 起 重 机 采 用 履 带 式 起 重 机 作 强 夯 起 重 设 备 ， 目 前 使 用 较 多 的 是 通 过 动 滑 轮 组 用 脱 钩 装 置 来 起 落 夯 锤 脱 钩 装 置要 求 有 足 够 的 强 度
31、， 使 用 灵 活 ， 脱 钩 快 速 、 安 全 常 用 的 工 地 自 制 自 动 脱 钩 器 由 吊 环 、 耳 板 、 销 环 等 组 成 ， 系 由钢 板 焊 接 制 成 3 3 5 施 工 技 术 参 数( 1) 垂 重 与 落 距 垂 重 M ( t) 与 落 距 h ( m) 是 影 响 夯 击 能 和 加 固 深 度 的 重 要 因 素 ， 它 直 接 决 定 每 一 击的 夯 击 能 量 垂 重 一 般 不 小 于 8 t， 落 距 一 般 不 小 于 6 m， 多 采 用 8 m， 10 m， 12 m， 15 m， 18 m， 20 m， 25 m 等 几种 ;( 2)
32、 夯 击 点 布 置 及 间 距 夯 击 点 布 置 应 根 据 基 础 的 形 式 和 加 固 要 求 而 定 ， 对 大 面 积 一 般 采 用 等 边 三角 形 、 等 腰 三 角 形 或 正 边 形 ; 夯 实 点 的 间 距 取 夯 锤 直 径 的 3 倍 ， 一 般 第 一 遍 夯 实 点 间 距 为 5 m 9 m， 以 便 夯 实能 向 深 部 传 递 ， 以 后 各 便 夯 实 点 可 与 第 一 遍 相 同 ， 也 可 适 当 减 小 强 夯 施 工 过 程 中 应 有 专 人 负 责 监 测 工 作 ， 开 夯 前 应 检 查 夯 锤 重 和 落 距 ， 以 确 保 单
33、击 夯 击 能 量 符 合 设 计 要 求 ， 在 每 遍 夯 击 前 ， 应 对 夯 点 放 线 进 行 复 核 ， 夯 击 后 检 查 夯 坑 位 置 ， 如 有 偏 差 或 漏 夯 应 及 时 修 正 ， 检 查 每 个 夯点 的 夯 击 次 数 和 每 击 的 夯 沉 量 强 夯 对 土 的 含 水 率 要 求 很 高 ， 土 样 的 试 验 工 作 量 大 ， 施 工 受 天 气 影 响 很 大 3 4 振 冲 法振 冲 法 就 是 振 动 水 冲 法 ， 起 重 机 吊 起 振 冲 器 ， 起 动 潜 水 电 机 带 动 偏 心 块 ， 使 振 动 器 产 生 高 频 振 动 ，
34、同 时 启动 水 泵 ， 通 过 喷 嘴 喷 射 高 压 水 流 ， 在 边 振 边 冲 的 共 同 作 用 下 ， 将 振 动 器 沉 到 土 中 的 预 定 深 度 ， 经 清 孔 后 ， 从 地面 向 孔 内 逐 段 填 入 碎 石 ， 使 其 在 振 动 作 用 下 被 挤 密 ， 达 到 要 求 的 密 实 度 后 即 可 提 升 振 动 器 ， 如 此 重 复 的 填 料 和 振 密 直 至 地 面 ， 在 地 基 中 形 成 一 个 大 直 径 的 密 实 桩 体 与 原 地 基 构 成 复 合 地 基 ， 从 而 提 高 地 基 的 承 载 力 ， 减少 沉 降 和 不 均 匀
35、 沉 降 ， 是 一 种 快 速 、 经 济 有 效 的 加 固 方 法 21第 1 期 康 军 : 风 电 场 风 机 基 础 地 基 处 理 方 案3 4 1 特 点 及 适 用 范 围技 术 可 靠 ， 机 械 设 备 简 单 ， 操 作 技 术 易 于 掌 握 ， 施 工 简 便 ， 可 节 省 钢 材 、 水 泥 、 木 材 ， 采 用 碎 石 、 卵 石 及 砂 等作 填 料 ; 加 固 速 度 快 ， 节 约 投 资 ; 碎 石 具 有 良 好 的 透 水 性 ， 可 加 固 地 基 固 结 ， 可 使 地 基 承 载 力 提 高 1 1 35 倍 振 冲 法 适 用 于 处 理
36、 砂 土 地 基 ， 加 固 地 基 的 深 度 可 达 18 m， 直 径 为 0 7 m 1 2 m( 1) 处 理 范 围 应 大 于 基 底 面 积 ， 基 础 外 缘 扩 大 1 2 排 桩 桩 位 布 置 采 用 等 边 三 角 形 ， 间 距 取 1 5 m 25 m 桩 长 根 据 地 质 情 况 按 地 基 的 变 型 容 许 值 确 定 ， 初 步 确 定 为 12 m， 桩 顶 铺 设 300 厚 碎 石 垫 层 ， 桩 径 取 1 m;( 2) 振 冲 器 电 动 功 率 为 13 kW 75 kW， 操 纵 振 冲 器 的 起 吊 设 备 采 用 10 t 履 带 式
37、 起 重 机 水 泵 要 求 水 压力 为 600 Pa， 流 量 30 m3 / h， 每 台 振 冲 器 备 用 1 台 水 泵 ;( 3) 控 制 设 备 控 制 电 流 操 作 台 、 150 A 电 流 表 、 500 V 电 压 表 及 供 水 管 道 、 加 料 设 备 ( 吊 斗 或 翻 斗车 ) ;( 4) 填 料 用 碎 石 、 中 砂 3 4 2 施 工 工 艺( 1) 施 工 前 应 先 进 行 振 冲 试 验 ， 以 确 定 成 孔 合 适 的 水 压 、 水 量 、 成 孔 速 度 和 填 料 方 法 ， 以 及 达 到 土 体 密 实 时 的 电 流 、 填 料
38、量 和 流 振 时 间 振 冲 置 换 法 施 工 顺 序 为 : 定 位 成 孔 清 孔 填 料 振 实 水 压 可 用 400 kPa 600 kPa， 水 量 可 用 200 L / min 400 L / min， 使 振 冲 器 徐 徐 进 入 土 中 ， 直 至 达 到 设 计 处 理 深 度 以 上 0 3 m;( 2) 填 料 和 振 料 方 法 成 孔 后 ， 将 振 冲 器 提 起 少 许 ， 从 孔 口 往 下 填 料 ， 填 料 从 孔 壁 间 隙 下 落 ， 边 填 边振 ， 直 至 该 段 振 实 ， 然 后 将 振 冲 器 提 升 0 5 m， 再 从 孔 口 往
39、 下 填 料 ， 逐 段 施 工 质 量 控 制3 4 3施 工 前 应 检 查 振 冲 器 的 性 能 ; 电 流 表 、 电 压 表 的 准 确 度 ; 填 料 的 性 能 施 工 中 应 检 查 密 实 电 流 、 供 水 压 力 、供 水 量 、 填 料 量 、 孔 低 留 振 时 间 、 振 冲 点 位 置 和 振 冲 器 施 工 参 数 ( 振 冲 参 数 有 振 冲 试 验 确 定 ) 施 工 结 束 后 ， 应 在 有 代 表 性 的 地 段 作 地 基 强 度 ( 标 准 贯 入 、 静 力 触 探 ) 或 地 基 承 载 力 检 验 振 冲 法 适 用 于 处 理 砂 土
40、地 基 本 工 程 软 弱 层 为 粉 质 粘 土 ， 效 果 不 显 著 ， 而 且 换 填 材 料 需 求 大 ， 当 地 不 能 解 决 换 填 材 料 ， 需 到 外 地 购 买 3 5 混 凝 土 灌 注 桩混 凝 土 灌 注 桩 用 冲 击 式 钻 机 或 卷 扬 机 悬 吊 冲 击 钻 头 上 下 往 复 冲 击 ， 将 粉 质 土 或 砂 土 岩 层 破 碎 成 孔 ， 部 分碎 渣 和 泥 浆 挤 入 空 隙 中 ， 大 部 分 成 为 泥 渣 ， 用 掏 渣 桶 掏 出 成 孔 ， 然 后 再 浇 筑 混 凝 土 成 桩 特 点 是 设 备 构 造 简单 ， 适 用 范 围
41、 广 ， 操 作 方 便 ， 所 成 孔 壁 较 坚 实 、 稳 定 ， 坍 孔 少 ， 不 受 施 工 场 地 限 制 ， 无 噪 音 和 振 动 影 响 3 5 1 机 具 设 备主 要 机 具 设 备 为 回 转 钻 机 ， 多 用 转 盘 式 ， 钻 架 多 用 龙 门 式 ( 高 6 m 9 m) ， 钻 头 常 用 三 翼 或 四 翼 式 钻 头 、牙 轮 合 金 钻 头 配 套 机 具 有 钻 杆 、 卷 扬 机 、 泥 浆 泵 ( 或 离 心 式 水 泵 ) 、 空 气 压 缩 机 ( 6 m3 / h 9 m3 / h) 、 测 量 仪 器 及 混 凝 土 配 制 、 钢 筋
42、 加 工 系 统 设 备 等 3 5 2 施 工 方 法( 1) 平 整 场 地 ， 铺 好 枕 木 并 用 水 平 尺 效 正 ， 保 证 钻 机 平 稳 、 牢 固 在 桩 位 置 埋 设 6 8 厚 钢 板 护 筒 ， 内 径比 孔 大 100 mm 200 mm， 埋 深 1 m 1 5 m， 同 时 挖 好 水 源 坑 、 排 泥 槽 、 泥 浆 池 等 ;( 2) 成 孔 采 用 正 循 环 工 艺 ， 钻 进 时 如 土 层 情 况 良 好 ， 可 采 取 清 水 钻 进 ， 自 然 造 浆 护 壁 ， 或 者 加 入 红 粘 土或 膨 润 土 泥 浆 护 壁 ， 泥 浆 密 度
43、 为 1 3 t / m3 ;( 3) 钻 进 时 根 据 土 层 情 况 加 压 ， 开 始 用 轻 压 力 、 慢 转 速 ， 逐 步 转 入 正 常 ， 一 般 土 层 按 钻 具 自 重 钢 绳 加 压 ， 不 超 过 10 kN; 基 岩 中 钻 进 15 kN 25 kN， 对 合 金 钻 头 180 r / min， 钢 粒 钻 头 100 r / min 在 松 软 土 层 中 或 岩 层 中 的 钻 进 速 度 ， 以 钻 机 不 发 生 跳 动 为 主 ;( 4) 桩 钻 孔 完 ， 用 空 气 压 缩 机 清 孔 ， 可 将 30 mm 左 右 石 块 排 出 ， 直 至
44、 孔 内 沉 渣 厚 度 小 于 100 mm 清 孔 后 泥 浆 密 度 不 大 于 1 2 t / m3 ;( 5) 清 孔 后 测 量 孔 径 ， 然 后 用 吊 车 吊 放 钢 筋 笼 ， 进 行 隐 蔽 工 程 验 收 ， 合 格 后 浇 筑 水 下 混 凝 土 ， 混 凝 土 强度 为 C30 水 下 混 凝 土 的 砂 率 为 40 % 45 % ， 用 中 粗 砂 ， 粗 骨 料 最 大 粒 径 小 于 40 mm， 水 泥 用 量 不 少 于 360kg / m3 ， 塌 落 度 为 180 mm 220 mm， 配 合 比 通 过 试 验 确 定 ;22 吉 林 建 筑 工
45、 程 学 院 学 报 第 30 卷( 6) 浇 筑 混 凝 土 的 导 管 直 径 为 200 mm 250 mm， 壁 厚 不 小 于 3 mm， 分 节 长 度 为 2 m 2 5 m， 导 管 与 钢筋 应 保 持 100 mm 距 离 ， 导 管 使 用 前 应 试 拼 装 ， 以 水 压 力 0 6 MPa MPa 进 行 试 压 ;( 7) 开 始 浇 筑 水 下 混 凝 土 时 ， 管 底 至 孔 底 的 距 离 为 300 mm 500 mm， 并 使 导 管 一 次 埋 入 混 凝 土 面 以 下0. 8 m 以 上 ， 在 以 后 的 浇 筑 中 导 管 埋 深 宜 为 2
46、 m 6 m;( 8) 桩 顶 浇 筑 高 度 不 能 偏 低 ， 应 使 在 凿 除 泛 浆 层 后 ， 桩 顶 混 凝 土 要 达 到 设 计 强 度 等 级 混 凝 土 灌 注 桩 适 用 于 本 工 程 岩 土 工 程 条 件 和 风 机 基 础 形 式 ， 可 以 很 好 地 与 基 础 结 合 ; 施 工 时 噪 音 小 ， 桩 质 量 容 易 控 制 ; 设 备 构 造 简 单 ， 操 作 方 便 ， 所 成 孔 壁 较 坚 实 、 稳 定 ， 坍 孔 少 ; 不 受 施 工 场 地 限 制 ， 无 噪 音 和 振 动 影 响 4 结 论综 上 所 述 ， 根 据 场 地 的 工
47、 程 地 质 条 件 和 岩 土 特 征 ， 在 分 析 地 基 土 的 工 程 特 性 基 础 上 ， 结 合 本 工 程 的 具 体情 况 ， 经 过 多 方 案 比 较 ， 混 凝 土 灌 注 桩 机 以 其 具 有 设 备 简 单 、 操 作 方 便 、 费 用 较 低 ， 适 用 于 粘 性 土 、 砂 土 和 软 质 岩 ， 符 合 本 工 程 地 质 条 件 及 基 础 形 式 等 工 程 特 点 ， 确 定 该 工 程 选 用 混 凝 土 灌 注 桩 实 践 证 明 ， 采 用 混 凝 土 灌 注 桩 不 仅 保 证 了 工 程 建 设 质 量 ， 而 且 取 得 了 良 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 参 考 文 献 1 工 程 地 质 手 册 ( 第 四 版 ) M 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ， 2007: 18 25 2 建 筑 抗 震 设 计 规 范 ( GB50011 2010) S 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ， 2010 3 建 筑 地 基 处 理 技 术 规 范 ( JGJ79 2002) S 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ， 2003 4 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 ( GB50007 2011) S 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ， 2012
