淺析高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在風(fēng)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用

李俊峰

(山東電力建設(shè)第一工程公司,山東濟(jì)南 250131)

淺析高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在風(fēng)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用

李俊峰

(山東電力建設(shè)第一工程公司,山東濟(jì)南 250131)

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)具有單樁承載力高、抗彎抗裂性能好、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、穿透力強(qiáng)、耐久性好、樁身耐錘擊性好、施工方便快捷、低噪聲、運(yùn)輸?shù)跹b方便、造價(jià)便宜等特點(diǎn)。本文結(jié)合龍?jiān)瓷綎|濱州沾化五機(jī)部風(fēng)電場工程,從施工的角度總結(jié)PHC預(yù)應(yīng)力管樁在施工方面的體會(huì)。

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁 風(fēng)電場 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)

1 工程概況

龍?jiān)瓷綎|濱州沾化五機(jī)部風(fēng)電場工程,處于海濱沖積平原地帶,風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)采用重力式現(xiàn)澆鋼筋混凝土圓形基礎(chǔ),基礎(chǔ)下設(shè)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁(PHC樁)?；A(chǔ)直徑為18m,厚0．9-2．1m,埋深3．1m。根據(jù)不同的地質(zhì)條件,風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)采用三種不同的布樁形式:形式Ⅰ每個(gè)基礎(chǔ)下共布置28根PHC樁,分兩圈布置,外圈25根,內(nèi)圈3根,樁長35～45m；形式Ⅱ每個(gè)基礎(chǔ)下共布置37根PHC樁,分三圈布置,外圈22根,中圈12根,內(nèi)圈3根,20～25m；形式Ⅲ每個(gè)基礎(chǔ)下共布置41根PHC樁,分三圈布置,外圈22根,中圈16根,內(nèi)圈3根,樁長15～20m；樁外徑為0．6m,樁的型號(hào)分為以下幾種:PHC-AB600(130)-15、PHC-A600(130)-15a、PHC-A600(130)-7、PHC-A600(130)-8、PHC-A600(130)-9。

2 工程地質(zhì)情況

場址區(qū)內(nèi)地形較平坦,地勢較為開闊,海拔高度約1．83～4．91m,場地地貌成因類型為黃河三角洲沖積平原,地貌類型為平地、洼地。場區(qū)自上而下分為5個(gè)地質(zhì)層,分別為①粉質(zhì)粘土,①-1粉土；②粉砂,②-1粉砂、②-2粉質(zhì)粘土、②-3粉土；③粉質(zhì)粘土；④粉砂,④-1粘土；⑤細(xì)砂,⑤-1粉質(zhì)粘土。

地下水穩(wěn)定水位埋深1．00～2．40m,根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、氣象條件,地下水位主要受季節(jié)影響,豐水期(雨季)時(shí)最高地下水位可至地表,地下水年變化幅度約2．50m。根據(jù)水質(zhì)腐蝕性分析試驗(yàn)成果,地下水在干濕交替作用及長期浸水條件下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)均具有弱腐蝕性；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長期浸水條件下具有微腐蝕性。

該地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0．05g,相當(dāng)于地震基本烈度6度區(qū),風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)防分類定為丙類,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期均為0．65s。

3 施工機(jī)械選型

根據(jù)本工程特點(diǎn)采用D80履帶式柴油打樁錘施工,動(dòng)力使用200KW柴油發(fā)電機(jī)組,樁架為KLB8T-18C液壓步履式柴油錘樁架。該樁架具有就位快、不需要輔助機(jī)械起升樁架等特點(diǎn)。

4 主要施工方法及控制要點(diǎn)

4.1 施工工序

錘擊預(yù)制管樁的施打順序?yàn)?先內(nèi)圈、再中圈、再外圈,同一圈樁需間隔至少一根跳打。一般采用分段打入,逐段接長的方法,其程序?yàn)?定位放樣→樁機(jī)就位及拖放樁→錘擊沉樁→接樁→再錘擊沉樁→送樁→終止錘樁→截樁頭。

4.2 施工要點(diǎn)控制

4.2.1 定位放樣

工程樁打樁前,應(yīng)放出定位軸線及控制點(diǎn),控制點(diǎn)位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離打樁區(qū)域。在打樁過程中,要經(jīng)常對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核,根據(jù)控制點(diǎn)成片測量出樁的中心點(diǎn)并插上毛竹簽,毛竹簽要插牢并與地面平或稍低,在毛竹簽頂部涂上紅油漆。對(duì)于成片放出的樣樁位,在打樁過程中,測量人員要對(duì)每條軸線進(jìn)行校核,記錄人員要對(duì)每個(gè)樁位進(jìn)行復(fù)核,并做好驗(yàn)收記錄。

4.2.2 預(yù)應(yīng)力管樁的現(xiàn)場全數(shù)檢查

檢查管樁的外觀,有無蜂窩、露筋、裂縫；色感均勻、樁頂處無孔隙。對(duì)管樁尺寸進(jìn)行檢查:樁徑(±5mm)、管壁厚度(±5mm)、樁尖中心線(＜2mm)、頂面平整度(＜10mm)、樁體彎曲(＜1/1000L)。檢查管樁強(qiáng)度等級(jí)必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,并且要達(dá)到齡期。

4.2.3 樁機(jī)就位及托送樁

(1)樁位復(fù)合無誤后,樁機(jī)就位并起吊管樁對(duì)中,對(duì)中要求誤差≤1cm。成樁設(shè)備安裝就位平穩(wěn)和穩(wěn)固后,要確保其在施工過程中不發(fā)生傾斜、移動(dòng),并在樁架上設(shè)置用于施工中觀測深度和斜度的裝置。

(2)樁運(yùn)至樁架以下后,利用樁架上的滑輪組進(jìn)行提升就位。首先綁好吊索,將樁水平提升一定高度(為樁長的一半加0．3～0．5m),然后提升其中的一組滑輪組使樁尖漸漸下降,從而使樁身旋轉(zhuǎn)至垂直于地面的位置,此時(shí)樁尖離地面約0．3～0．5m。

(3)樁提升到垂直狀態(tài)后,即可送人樁架的龍門導(dǎo)桿內(nèi),然后把樁準(zhǔn)確的安放在樁位上。隨即將樁和導(dǎo)桿相連接,保證沉樁時(shí)不發(fā)生移動(dòng)和傾斜。在樁頂墊上厚布?jí)|,安上樁帽,緩緩將樁錘落到樁頂上面,在裝的自重和樁錘作用下,樁向土中沉入一定深度達(dá)到穩(wěn)定位置,這時(shí),再校正一次樁垂直度,然后進(jìn)行沉樁。

4.2.4 錘擊沉樁

(1)錘擊法沉樁時(shí)應(yīng)選擇適宜的樁帽和襯墊,樁帽內(nèi)徑宜大于樁徑20～30mm,其深度為300～400mm并應(yīng)有排氣孔。錘和樁帽之間的錘墊可用豎向硬木,厚度為150～200mm。樁帽與樁頂之間必須嵌入富有彈性、韌性的樁墊,以減少樁頭的破損,樁墊錘擊后的厚度宜為120～150mm。一根樁原則上應(yīng)一次打入,中途不得人為停錘；確需停錘時(shí),亦應(yīng)盡量縮短停錘時(shí)間。

(2)第一節(jié)管樁插入地面時(shí)的垂直度偏差不得超過0．5%,樁帽或送樁器應(yīng)與樁身在同一中心線上。沉樁過程中應(yīng)經(jīng)常觀測樁身的垂直度,若樁身垂直度偏差超過1%時(shí),應(yīng)找出原因并設(shè)法糾正；當(dāng)樁尖進(jìn)入較硬土層厚,嚴(yán)禁用移動(dòng)樁機(jī)強(qiáng)行回扳的方法糾偏。沉樁過程中,出現(xiàn)進(jìn)尺反常、樁身傾斜、位移、樁身或樁頂破損等異常情況時(shí),應(yīng)停止沉樁,待查明原因并進(jìn)行必要的處理后,方可繼續(xù)進(jìn)行施工。

放下電話后，我不禁想，從柳江古鎮(zhèn)回來的路上，我就琢磨過：我們要不要懷念許春花呢？不過這個(gè)問題隨著后來不斷的交際應(yīng)酬，最后便被擱淺了。

(3)在沉樁過程中要認(rèn)真記錄樁入土深度和錘擊數(shù)的關(guān)系,以判斷樁身質(zhì)量及承載力。當(dāng)錘擊數(shù)突然上升或下降時(shí),要停機(jī)對(duì)照地質(zhì)資料進(jìn)行分析,判斷是否遇到障礙物或產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象等。

(4)沉樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,每一根樁應(yīng)一次連續(xù)打(送)到底。如需接樁,可沉至樁頂距地面0．8m-1．0m時(shí)用焊接法接樁,接樁應(yīng)避免樁端停在砂土層上,以免再壓樁時(shí)阻力增大,壓入困難。

4.2.5 接樁

樁段頂端距地面1m左右即可接樁,接樁均采用鋼端板焊接法。接樁前,先將下端樁頂清洗干凈,加上定位板,然后把上段樁吊放在下段樁端上,依靠定位板將上下樁段接直,接頭處如有空隙,應(yīng)采用楔形鐵片全部填實(shí)焊牢,拼接處坡口槽電焊應(yīng)分層、對(duì)稱、多人同時(shí)進(jìn)行,盡量在15min內(nèi)完成。焊接時(shí),應(yīng)采用措施減小焊接變形。接樁宜在樁尖穿過較硬的土層后進(jìn)行,接樁時(shí)上下樁段的中心線偏差不宜大于3mm。在兩節(jié)樁施焊連接后約5min涂刷環(huán)氧粉末防腐涂層,涂刷完成后約10min后繼續(xù)沉樁。

4.2.6 終止沉樁

(1)第一根樁控制。第一根樁按設(shè)計(jì)的樁頂高程施打:第一根樁總錘擊數(shù)應(yīng)控制在400～1500擊且最后1m錘擊數(shù)應(yīng)控制在80～200擊之間。若總錘擊數(shù)小于400擊或最后1m錘擊數(shù)小于80擊時(shí),應(yīng)繼續(xù)施打,直至滿足上述標(biāo)準(zhǔn)；若總錘擊數(shù)大于1500擊或最后1m錘擊數(shù)大于200擊,可以停止施打并記錄樁頂高程。

(2)確定該臺(tái)風(fēng)機(jī)的樁頂高程。若按上述(1)條控制的樁頂高程高于設(shè)計(jì)高程時(shí),截樁至設(shè)計(jì)高程,后續(xù)樁按原設(shè)計(jì)高程施工并截樁；若按上述第(1)條控制的樁頂高程低于設(shè)計(jì)高程時(shí),接樁至設(shè)計(jì)高程,后續(xù)樁按原設(shè)計(jì)高程施工并接樁。

(3)后續(xù)樁控制。后續(xù)樁按第(2)條確定的樁頂高程施打。后續(xù)樁的總錘擊數(shù)根據(jù)第一根樁的施工記錄控制。

(4)沉樁時(shí)當(dāng)錘擊數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)特征值的2．0～2．2倍時(shí),即可停止沉樁。如果樁頂接近地面,而錘擊數(shù)尚未達(dá)到規(guī)定值,則可以送樁。如果樁頂高出地面一段距離,而錘擊數(shù)已達(dá)到規(guī)定值時(shí)則要截樁,以便打樁機(jī)移位。沉樁時(shí)應(yīng)按試驗(yàn)樁報(bào)告確定的錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn),控制好終止條件。

4.2.7 截樁及樁頂連接

(1)預(yù)應(yīng)力管樁不宜截樁,如遇特殊情況確需截樁時(shí),要征得監(jiān)理工程師批準(zhǔn),可采用混凝土切割器、液壓千斤頂式截樁器等,不得采用人工鑿樁。截樁后,將原設(shè)計(jì)采用的焊接于樁頂鋼板的鋼筋全部改用插芯鋼筋；截樁后,樁頂與承臺(tái)的連接根據(jù)施工圖施工。發(fā)生斷樁、碎樁時(shí)應(yīng)征得現(xiàn)場監(jiān)理工程師的同意并予以處理:當(dāng)樁頂高程高于設(shè)計(jì)高程時(shí),應(yīng)將樁頭截至設(shè)計(jì)高程,樁頂與基礎(chǔ)的連接根據(jù)施工圖施工；否則,應(yīng)將破碎的部分樁段用機(jī)械切割截去,用鋼筋砼結(jié)構(gòu)接樁。接樁時(shí),樁頂與承臺(tái)的連接應(yīng)根據(jù)施工圖施工。截樁面應(yīng)完整、無裂縫,否則應(yīng)繼續(xù)向下截樁,直至截樁面完整。

(2)預(yù)應(yīng)力管樁樁頂與承臺(tái)應(yīng)可靠連接,樁頂內(nèi)應(yīng)設(shè)置托板并放入鋼筋骨架,再在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承臺(tái)施工前至少7d澆筑填芯混凝土。澆灌填芯混凝土前,應(yīng)先將管樁內(nèi)壁的浮漿清除干凈。

5 結(jié)語

選擇合理的打樁施工順序,先施工中心區(qū)域管樁,再施工外圍管樁,對(duì)于減小樁的側(cè)向位移和減低成樁難度都非常有利。施工時(shí)遵循“對(duì)稱施工”的原則,確保了基礎(chǔ)內(nèi)擠壓應(yīng)力的平衡。另外,“重錘低打”能有效降低錘擊應(yīng)力。樁錘對(duì)樁頭的錘擊速度越快,在樁身上產(chǎn)生的應(yīng)力波強(qiáng)度也越高,所以為降低錘擊應(yīng)力并保持較好的貫入度,采用了較重的樁錘(樁錘重8t)和較低的速度施打,效果良好。