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摘要：本工程属沿海风电场，地下多为砂层，且地下水位高，风机基础设计必须满足风机的整体抗拔性，采用钻孔灌注桩具有单桩抗拔能力大等优点，但砂层施工难度大，容易造成塌孔。本文主要过对灌注桩施工技术的介绍，介绍了灌注桩在沿海风电场中的应用。
关键词：沿海风电场、钻孔灌注桩、泥浆、成孔、单桩抗拔能力大
前言：钻孔灌注桩由于其与基础连接性好，有利于建筑物的抗拔、适用于多种地基条件等优点而被越来越多的采用．风电场场址区地形起伏较小，土层主要为第四系及上新统砂层及粘性土层，风机基础设计必须满足风机的整体抗拔性，固采用单桩抗拔能力大钻孔灌注桩。
1工程概况
海南东方感城风电场一期工程位于海南省西部的东方市感城镇至板桥镇沿海一带，平均海拔高度4m~15 m。风电场场址属热带湿润季风性海洋气侯，风力资源相对较为丰富，适宜建设大型风力发电场。
东方感城风电场场址区地下水埋藏深度在3.2m～11.0m，属空隙性潜水，受大气降水补给。根据工程地质报告，场址区地基土层主要为第四系全新统、上更新统和第三系上新统海相沉积的松散堆积物。由新到老将测区内的地层主要划分为五层（组），各地基土层工程性能评价如下：
第一层：中粗砂层，场地表部均有分布，局部上履细砂层，结构松散～稍密，承载力标准值为150～180kpa，工程性能较差。
第二层：砾砂层，分布连续、稳定，结构稍密～中密，承载力标准值为220～240kpa，工程性能较好。
第三层：细砂层，分布连续、稳定，结构稍密～中密，承载力标准值为160～200kpa,工程性能较好。该层局部夹有淤泥质粉质粘土层（③-1层），属高压缩性土，工程性能差。
第四层：含砂粉质粘土层，在感恩角以南场地分布连续、稳定，局部下伏中砂层（④-1层）。结构稍密～中密，压缩系数为0.24～0.46，平均为0.34，属中压缩性土，承载力标准值为220～240kpa，工程性能较好。
第五层：粉质粘土层，为第三系上新统（N2m），分布连续、稳定，结构稍密~中密，压缩系数为0.33～0.67，平均值为0.37，属中～高压缩性土，承载力标准值为220～260kpa，工程性能较好。
2基础设计
本工程采用中山明阳公司生产的MY1.5/s机组33台（风轮直径82.6m、轮毂中心高65m、安全风速59.5m/s）。该机组目前是国内单机容量较大的风力发电机组，其技术相对成熟，但风机基础设计并无太多同类型基础资料可参证。根据风机基础的受力条件和现场地质条件，并结合实际施工条件、工期、投资等多方面因素经过经济技术比较后确定。本工程最后选择通过承台自重和桩基础的抗拔作用来共同承担由基础环传至基础承台的荷载值，承台采用圆形基础，圆形基础的优点是布桩灵活，受力性较好。风机承台基础选用灌注桩基础，每个风机基础16根桩，桩径1000mm，长25m。
3本工程灌注桩施工的主要特点
本风电场工程坐落于海南西部沿海沙滩地上，工程地质条件较差，选择灌注桩时施工难度较大；风电场场址区地下水埋藏深度较浅且对钢筋有很强的腐蚀作用；根据风机设备定货和安装要求，基础施工工期较短；风电场风机台与台之间距离约300~400m，整个风电场施工点分散，管理难度大。但可以多个点同时施工，有利于施工进度。
4灌注桩施工艺
4.1施工准备
对整个施工范围内的场地进行平整。首先测放出灌注桩大概位置后，利用PC220反铲挖掘机初步平整，然后按照有关规范和设计要求进行灌注桩轴线的测量放线，设立测量标记。测量完成以后安装护筒，护筒采用8mm厚钢板卷制而成，护筒内径应比桩径大10cm，护筒接头处内部要求无突出物，能耐压、不漏水。护筒埋设应严格按施工规范，护筒平面位置偏差不得大于5cm，护筒倾斜度偏差不得大于1%，埋设深度不小于1.0m，护筒顶应高出地面30cm，顶部设溢浆口。要求护筒埋设牢固，四周与孔壁间用粘土分层夯实。
4.2成孔
主要采用300型回旋鉆机施工，泥浆护壁，正循环成孔。泥浆制备应选用高塑性粘土，制备泥浆主要性能指标必须满足：1.比重1.1～1.3kg/m3；2.粘度18～25s； 3.含砂量<5%；4.胶体率>95%； 5.失水量<30ml／30min；6.泥皮厚度1～3mm／30min。桩机就位前，应对钻机的各项工作进行检查，包括场地布置与钻机座落处的平整和加固、主要机具的检查和安装。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，并严格与桩位对中。
在钻进过程中根据不同地层采用不同的性能指标和相应的钻进速度，起下钻具必须轻稳，以防钻具刮损护壁，造成塌孔。每钻进2～4m深应检查一次成孔质量。钻孔时要随时检查桩位、垂直度、桩径的偏差，桩径偏差-50mm（个别断面），桩垂直度允许偏差0.5％。钻孔时还应随时测定和控制泥浆密度，保证泥浆供给，使孔内泥浆面稳定；在造孔时应及时将孔内残渣排出孔外，并及时补浆，以防亏浆造成孔内坍塌；如发现偏斜、弯孔、塌孔应立即停止钻进，采取措施进行处理。
4.3清孔
终孔后，及时进行清孔，清孔可采用正循环排渣。在清孔过程中，应不断向孔内泵送优质泥浆，以保持液面高度，防止塌孔，清孔工作直至达到设计要求，即沉渣厚度≤10cm，泥浆比重1.05～1.25 kg/m3，粘度18～22S，含砂率≤8%。
4.4钢筋笼制作与安装
钢筋笼制作场地安排在安装桩位附近，制作场地要求平整。钢筋笼分段制作，段长12m，然后用钻机吊至孔口进行拼接安装。加工制作严格按设计图纸要求进行，焊接接头及搭接长度严格按设计及有关规范控制。钢筋笼吊运时应采取适当措施防止扭转、弯曲。安装钢筋笼时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；还应设置定位钢筋环，以确保钢筋的保护层厚度。
各类桩的钢筋笼除按设计要求外，其制作允许偏差应符合下表的规定：
4.5水下砼浇注
在吊入钢筋笼后、灌注水下混凝土之前应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度，确保沉渣厚度不大于10cm，否则必须重新清孔。灌砼导管采用管径Φ250无缝钢管法兰盘连接，并在吊装前试拼，接口连接严密平直、气密性良好。导管应位于桩孔中央，导管长度应根据钻孔深度确定，并保证导管下口离孔底0.3～0.5m。通过计算，确保第一灌砼方量足以将导管底端一次性埋入水下砼中0.8m以上深度。
灌注前在现场复测混凝土坍落度、扩散度以及混凝土和易性，保证混凝土坍落度、流动性等符合规范和设计要求。不合格混凝土严禁灌入孔内。混凝土要求其坍落度控制在18～22cm，具有良好的和易性。水下砼浇灌过程必须连续快捷，保证砼上升速度大于2m/h。当管内砼不满时，应徐徐地灌注，防止导管内形成高压空气囊；在灌注过程中，随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，应经常探测井孔内砼面位置及时调整导管埋深，导管埋深一般不宜小于2m或大于6m，严禁将导管底端拔离砼面；灌注的桩顶标高应高出设计标高0.5m，以保证桩顶混凝土强度不低于设计强度。
4.6灌注桩与基础承台的连接技术
为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，灌注桩必须伸入承台10cm，同时灌注桩钢筋笼主筋必须伸入承台不小于90cm。
4.7桩检测
灌注桩完工后，按照设计图纸、有关施工规范及有关建设主管部门的要求，由有资质检测单位对灌注桩采取动测、超声波、抽芯等检测方法，按一定比例对所有灌注桩进行检测，以进一步检验灌注桩的施工质量。
5结论
钻孔灌注桩由于其与基础连接性好，有利于建筑物的抗拔，适用于多种地基条件等。在沿海地质条件较差，建筑物基础设计必须满足整体抗拔性时，可采用钻孔灌注桩，但必须严格控制整个施工过程，确保施工质量。风电场风机基础于2009年7月开工，2010年2月完工，在后期风机吊装、运行中经过监测，风机基础沉降位移值均在3mm以内，满足设计规范要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：沿海风电场、钻孔灌注桩、泥浆、成孔、单桩抗拔能力大
前言：钻孔灌注桩由于其与基础连接性好，有利于建筑物的抗拔、适用于多种地基条件等优点而被越来越多的采用．风电场场址区地形起伏较小，土层主要为第四系及上新统砂层及粘性土层，风机基础设计必须满足风机的整体抗拔性，固采用单桩抗拔能力大钻孔灌注桩。
1工程概况
海南东方感城风电场一期工程位于海南省西部的东方市感城镇至板桥镇沿海一带，平均海拔高度4m~15 m。风电场场址属热带湿润季风性海洋气侯，风力资源相对较为丰富，适宜建设大型风力发电场。
东方感城风电场场址区地下水埋藏深度在3.2m～11.0m，属空隙性潜水，受大气降水补给。根据工程地质报告，场址区地基土层主要为第四系全新统、上更新统和第三系上新统海相沉积的松散堆积物。由新到老将测区内的地层主要划分为五层（组），各地基土层工程性能评价如下：
第一层：中粗砂层，场地表部均有分布，局部上履细砂层，结构松散～稍密，承载力标准值为150～180kpa，工程性能较差。
第二层：砾砂层，分布连续、稳定，结构稍密～中密，承载力标准值为220～240kpa，工程性能较好。
第三层：细砂层，分布连续、稳定，结构稍密～中密，承载力标准值为160～200kpa,工程性能较好。该层局部夹有淤泥质粉质粘土层（③-1层），属高压缩性土，工程性能差。
第四层：含砂粉质粘土层，在感恩角以南场地分布连续、稳定，局部下伏中砂层（④-1层）。结构稍密～中密，压缩系数为0.24～0.46，平均为0.34，属中压缩性土，承载力标准值为220～240kpa，工程性能较好。
第五层：粉质粘土层，为第三系上新统（N2m），分布连续、稳定，结构稍密~中密，压缩系数为0.33～0.67，平均值为0.37，属中～高压缩性土，承载力标准值为220～260kpa，工程性能较好。
2基础设计
本工程采用中山明阳公司生产的MY1.5/s机组33台（风轮直径82.6m、轮毂中心高65m、安全风速59.5m/s）。该机组目前是国内单机容量较大的风力发电机组，其技术相对成熟，但风机基础设计并无太多同类型基础资料可参证。根据风机基础的受力条件和现场地质条件，并结合实际施工条件、工期、投资等多方面因素经过经济技术比较后确定。本工程最后选择通过承台自重和桩基础的抗拔作用来共同承担由基础环传至基础承台的荷载值，承台采用圆形基础，圆形基础的优点是布桩灵活，受力性较好。风机承台基础选用灌注桩基础，每个风机基础16根桩，桩径1000mm，长25m。
3本工程灌注桩施工的主要特点
本风电场工程坐落于海南西部沿海沙滩地上，工程地质条件较差，选择灌注桩时施工难度较大；风电场场址区地下水埋藏深度较浅且对钢筋有很强的腐蚀作用；根据风机设备定货和安装要求，基础施工工期较短；风电场风机台与台之间距离约300~400m，整个风电场施工点分散，管理难度大。但可以多个点同时施工，有利于施工进度。
4灌注桩施工艺
4.1施工准备
对整个施工范围内的场地进行平整。首先测放出灌注桩大概位置后，利用PC220反铲挖掘机初步平整，然后按照有关规范和设计要求进行灌注桩轴线的测量放线，设立测量标记。测量完成以后安装护筒，护筒采用8mm厚钢板卷制而成，护筒内径应比桩径大10cm，护筒接头处内部要求无突出物，能耐压、不漏水。护筒埋设应严格按施工规范，护筒平面位置偏差不得大于5cm，护筒倾斜度偏差不得大于1%，埋设深度不小于1.0m，护筒顶应高出地面30cm，顶部设溢浆口。要求护筒埋设牢固，四周与孔壁间用粘土分层夯实。
4.2成孔
主要采用300型回旋鉆机施工，泥浆护壁，正循环成孔。泥浆制备应选用高塑性粘土，制备泥浆主要性能指标必须满足：1.比重1.1～1.3kg/m3；2.粘度18～25s； 3.含砂量<5%；4.胶体率>95%； 5.失水量<30ml／30min；6.泥皮厚度1～3mm／30min。桩机就位前，应对钻机的各项工作进行检查，包括场地布置与钻机座落处的平整和加固、主要机具的检查和安装。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，并严格与桩位对中。
在钻进过程中根据不同地层采用不同的性能指标和相应的钻进速度，起下钻具必须轻稳，以防钻具刮损护壁，造成塌孔。每钻进2～4m深应检查一次成孔质量。钻孔时要随时检查桩位、垂直度、桩径的偏差，桩径偏差-50mm（个别断面），桩垂直度允许偏差0.5％。钻孔时还应随时测定和控制泥浆密度，保证泥浆供给，使孔内泥浆面稳定；在造孔时应及时将孔内残渣排出孔外，并及时补浆，以防亏浆造成孔内坍塌；如发现偏斜、弯孔、塌孔应立即停止钻进，采取措施进行处理。
4.3清孔
终孔后，及时进行清孔，清孔可采用正循环排渣。在清孔过程中，应不断向孔内泵送优质泥浆，以保持液面高度，防止塌孔，清孔工作直至达到设计要求，即沉渣厚度≤10cm，泥浆比重1.05～1.25 kg/m3，粘度18～22S，含砂率≤8%。
4.4钢筋笼制作与安装
钢筋笼制作场地安排在安装桩位附近，制作场地要求平整。钢筋笼分段制作，段长12m，然后用钻机吊至孔口进行拼接安装。加工制作严格按设计图纸要求进行，焊接接头及搭接长度严格按设计及有关规范控制。钢筋笼吊运时应采取适当措施防止扭转、弯曲。安装钢筋笼时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；还应设置定位钢筋环，以确保钢筋的保护层厚度。
各类桩的钢筋笼除按设计要求外，其制作允许偏差应符合下表的规定：
4.5水下砼浇注
在吊入钢筋笼后、灌注水下混凝土之前应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度，确保沉渣厚度不大于10cm，否则必须重新清孔。灌砼导管采用管径Φ250无缝钢管法兰盘连接，并在吊装前试拼，接口连接严密平直、气密性良好。导管应位于桩孔中央，导管长度应根据钻孔深度确定，并保证导管下口离孔底0.3～0.5m。通过计算，确保第一灌砼方量足以将导管底端一次性埋入水下砼中0.8m以上深度。
灌注前在现场复测混凝土坍落度、扩散度以及混凝土和易性，保证混凝土坍落度、流动性等符合规范和设计要求。不合格混凝土严禁灌入孔内。混凝土要求其坍落度控制在18～22cm，具有良好的和易性。水下砼浇灌过程必须连续快捷，保证砼上升速度大于2m/h。当管内砼不满时，应徐徐地灌注，防止导管内形成高压空气囊；在灌注过程中，随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，应经常探测井孔内砼面位置及时调整导管埋深，导管埋深一般不宜小于2m或大于6m，严禁将导管底端拔离砼面；灌注的桩顶标高应高出设计标高0.5m，以保证桩顶混凝土强度不低于设计强度。
4.6灌注桩与基础承台的连接技术
为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，灌注桩必须伸入承台10cm，同时灌注桩钢筋笼主筋必须伸入承台不小于90cm。
4.7桩检测
灌注桩完工后，按照设计图纸、有关施工规范及有关建设主管部门的要求，由有资质检测单位对灌注桩采取动测、超声波、抽芯等检测方法，按一定比例对所有灌注桩进行检测，以进一步检验灌注桩的施工质量。
5结论
钻孔灌注桩由于其与基础连接性好，有利于建筑物的抗拔，适用于多种地基条件等。在沿海地质条件较差，建筑物基础设计必须满足整体抗拔性时，可采用钻孔灌注桩，但必须严格控制整个施工过程，确保施工质量。风电场风机基础于2009年7月开工，2010年2月完工，在后期风机吊装、运行中经过监测，风机基础沉降位移值均在3mm以内，满足设计规范要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。