高灵敏度淤泥质土“预制方桩-旋喷桩”风机基础施工顺序影响.pdf

水处理构筑物地下池体顶板开洞形式对上部结构抗震作用影响的分析张 皎?年 月第 卷第 期中 文 引 用 格 式：孙 大 勇，周 全 林，肖 飞高 灵 敏 度 淤 泥 质 土“预 制 方 桩旋 喷 桩”风 机 基 础 施 工 顺 序 影 响 特 种 结 构，（）：英 文 引 用 格 式：，（）：高 灵 敏 度 淤 泥 质 土“预 制 方 桩旋 喷 桩”风 机 基 础 施 工 顺 序影 响孙 大 勇周 全 林肖 飞华 东 新 华 能 源 投 资 有 限 公 司扬 州摘 要：“预 制 方 桩旋 喷 桩”组 合 基 础 形 式 适 用 于 高 灵 敏 度 淤 泥 质 土，但 预 制 方 桩 沉 桩 过 程 中 产 生 的 挤 土效 应 可 能 对 旋 喷 桩 造 成 影 响，且 预 制 方 桩 与 旋 喷 桩 的 施 工 顺 序 也 可 能 影 响 预 制 方 桩 的 水 平 承 载 力。依托 江 苏 连 云 港 某 风 电 场 工 程 开 展 现 场 试 验 研 究“预 制 方 桩旋 喷 桩”风 机 基 础，分 析 预 制 方 桩 与 旋 喷 桩 施工 顺 序 对 预 制 方 桩 承 载 力 和 水 平 位 移 的 影 响，以 及 预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 位 移 的 影 响。结 果 表 明，旋 喷 桩 可 提 高 预 制 方 桩 单 桩 水 平 极 限 承 载 力 并 减 小 水 平 位 移 量，但 先 进 行 旋 喷 桩 施 工 后 进 行 预 制 方 桩沉 桩 将 大 大 延 长 基 础 工 程 施 工 工 期。预 制 方 桩 在 沉 桩 过 程 中 存 在 挤 土 效 应，使 旋 喷 桩 产 生 明 显 的 侧 向位 移。建 议 实 际 工 程 中 先 进 行 预 制 方 桩 沉 桩 施 工，后 进 行 旋 喷 桩 地 基 加 固，既 不 影 响 工 程 周 期，又 可减 小 预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 的 影 响。关 键 词：预 制 方 桩旋 喷 桩地 基 处 理施 工 顺 序水 平 承 载 力：牞 牞 牞 牶 牞 牞 牞 牞 牞 牞 牞 牞 牞 牶 年 月第 卷第 期 引 言风 能 是 一 种 清 洁、可 再 生 的 能 源 形 式，大 力 推广 风 能 是 我 国 实 现 能 源 转 型 可 持 续 发 展 的 有 效 途 径，近 年 来 风 能 的 开 发 利 用 在 我 国 发 展 迅 速。我 国 东 南沿 海 地 区 经 济 发 达，海 岸 线 绵 长、电 力 需 求 巨 大，适 合 发 展 风 力 发 电。但 场 地 土 质 多 有 厚 达 数 十 米的 淤 泥 土，当 地 基 承 载 力 不 能 满 足 天 然 地 基 的 要求 时，风 机 基 础 多 采 用 桩 基 础 形 式 并 需 进 行 适 当的 地 基 处 理，以 保 障 风 机 的 安 全 性 与 稳 定 性。淤 泥 质 土 风 机 基 础 应 选 用 抗 变 形 能 力 好 的 方案，如 钻 孔 灌 注 桩、预 制 桩 等。与 灌 注 桩 相 比，预 制 桩 单 位 面 积 承 载 能 力 高，工 厂 预 制、桩 身 质量 好，成 桩 速 度 快，施 工 工 效 高，可 大 大 缩 短 施工 工 期，更 适 用 于 高 灵 敏 度 淤 泥 土 地 基。张 艳丽以 山 东 利 津 三 期 风 电 场 工 程 为 例，对 比 预 制桩 与 灌 注 桩 的 工 程 造 价，结 果 发 现 滩 涂 地 区 单 个风 机 预 制 桩 基 础 造 价 比 灌 注 桩 基 础 低。关庆 华 等 人以 吉 林 某 风 电 场 工 程 为 研 究 对 象，从工 程 量、施 工 控 制、质 量 保 证 等 方 面 对 比 分 析 钻孔 灌 注 桩 和 预 制 桩，结 果 表 明 当 地 基 具 有 较 厚 的黏 土 层 或 淤 泥 质 土 时，宜 采 用 预 制 桩 基 础。淤 泥 质 土 的 灵 敏 度 一 般 在 之 间，其 中高 于的 属 于 高 灵 敏 度 淤 泥 质 土。高 灵 敏 度 淤 泥质 土 相 对 罕 见，其 触 变 性 极 强，欠 固 结，强 度 易失 效，受 震 动 荷 载 后，易 产 生 侧 向 滑 动、沉 降 等现 象，仅 采 用 预 制 方 桩 可 能 无 法 满 足 基 础 沉 降 的要 求，可 采 用 高 压 旋 喷 桩 进 行 地 基 加 固。高 压 旋喷 桩 是 以 高 压 水 泥 浆 喷 射 流 水 平 喷 出 切 割 土 体，并 与 土 拌 和 形 成 水 泥 土 竖 向 增 强 体 的 复 合 地 基。高 压 旋 喷 桩 具 有 桩 土 结 合 紧 密、成 桩 形 状 灵 活、施 工 设 备 简 单 和 环 境 影 响 较 小 等 优 点，多 用 于 软土 的 地 基 处 理 中。李 洁 如 等 人以 舟 山 某 风 电场 高 灵 敏 软 土 地 基 为 研 究 对 象，通 过 试 验 研 究 高压 旋 喷 桩 的 加 固 效 果，结 果 表 明 旋 喷 桩 处 理 范 围内 沉 降 较 小，仅 占 总 沉 降 的。潘 晓 飞 等 人通 过 高 压 旋 喷 桩 施 工 现 场 试 验，研 究 土 体 水 平 位移 及 超 静 孔 隙 水 压 力 随 时 间 和 深 度 的 变 化 规 律，结 果 表 明 高 压 旋 喷 桩 施 工 的 影 响 范 围 约 为。“预 制 方 桩旋 喷 桩”基 础 承 载 力 高、基 础 沉降 小，适 用 于 高 灵 敏 度 淤 泥 质 土。然 而，预 制 桩为 挤 土 桩，在 沉 桩 施 工 过 程 中 往 往 存 在 挤 土 效 应且 作 用 力、影 响 范 围 较 大，施 工 时 易 引 起 周 围 地面 的 隆 起 和 水 平 位 移，对 先 前 施 工 的 桩 造 成 影 响。因 此 淤 泥 质 土 风 机 基 础 选 用 预 制 桩 基 础 并 采 用 高压 旋 喷 桩 加 固 方 式 时，施 工 顺 序 的 选 择 至 为 重 要。本 文 结 合 实 际 工 程 现 场 试 验，研 究 预 制 方 桩 和 旋喷 桩 施 工 先 后 顺 序 对 预 制 方 桩 水 平 承 载 力 的 影 响以 及 预 制 方 桩 的 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 位 移 的 影 响。现 场 试 验 概 况 工 程 概 况 及 试 验 区 地 质 情 况拟 建 风 电 场 项 目 位 于 江 苏 省 连 云 港 市 灌 云县，包 含台 风 力 发 电 机 组，风 机 轮 毂 高 度。拟 建 工 程 地 处 海 陆 交 互 沉 积 的 滨 海 平 原，地 势 较 开 阔，呈 西 高 东 低 微 倾 斜 状，拟 建 风 机 机组 位 主 要 沿 水 渠 分 布。根 据 地 质 勘 察 报 告，拟 建 场 址 内 为 全 新 世 滨海 浅 海 相 及 更 新 世 河 湖 相 地 层，广 泛 分 布 厚 度 较大 的 淤 泥 质 土 层。根 据 岩 土 物 理 力 学 性 能，在 勘探 深 度范 围 内 可 分 为个 主 层，自 上 而 下各 工 程 地 质 层 的 分 布 及 土 质 类 型 描 述 如 表所示。经 原 状 土 样 固 结 试 验 测 得 土 层 先 期 固 结 压 力平 均 值 为。经 无 侧 限 抗 压 强 度 试 验 测 得淤 泥 层 平 均 灵 敏 度 为，为 高 灵 敏 度 淤 泥 质土，宜 采 用 桩 基 础。表试 验 区 地 层 分 布 层 号类 型厚 度 耕 土 黏 土 淤 泥 粉 质 黏 土 黏 土 粉 质 黏 土 粉 质 黏 土 粉 砂 粉 砂 夹 粉 质 黏 土 粉 质 黏 土 粉 砂 粉 质 黏 土 粉 质 黏 土 粉 质 黏 土 细 砂 粉 质 黏 土 高灵敏度淤泥质土“预制方桩旋喷桩”风机基础施工顺序影响孙 大 勇周 全 林肖 飞?试 验 步 骤为 研 究 预 制 方 桩 和 旋 喷 桩 施 工 先 后 顺 序 对 预制 方 桩 水 平 承 载 力 的 影 响 以 及 预 制 方 桩 的 挤 土 效应 对 旋 喷 桩 位 移 的 影 响，选 取号 风 机 基 础 进行 现 场 试 验。试 验 区 桩 基 础 布 置 及 编 号 如 图所 示。预 制方 桩 截 面 为，桩 长 为，其 中于 试 验 区 内 已 施 工 完 毕，、及待 施 工；旋 喷 桩 直 径 取 为，每 六 根 为一 组 分 别 环 预 制 方 桩、及均匀 排 布 于 直 径的 圆 周 上，总 计根 旋 喷 桩。图 试验区预制方桩及旋喷桩布置示意 试 验 与 施 工 同 步 开 展，试 验 步 骤 如 下：（）施 工 预 制 方 桩“、”，施 工 完 毕 采用 单 向 多 循 环 加 载 法 对 预 制 方 桩进 行 单 桩 水平 静 载 试 验。（）施 工根 旋 喷 桩，待 旋 喷 桩 施 工 完 毕 待强 后，定 位 各 旋 喷 桩 桩 顶，测 量 其 坐 标。（）施 工 预 制 方 桩“、”，施 工 完 毕 后采 用 慢 速 维 持 荷 载 法 进 行单 桩 水 平 静 载 试验，通 过 对 比 预 制 方 桩及的 力位 移 数据，研 究 预 制 方 桩 及 旋 喷 桩 施 工 顺 序 对 预 制 方 桩水 平 承 载 力 的 影 响，并 测 量 各 旋 喷 桩 桩 顶 坐 标，用 于 研 究 预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 位 移 的影 响。施 工 顺 序 对 预 制 方 桩 水 平 承 载 力 的 影 响现 场 采 用 单 向 多 循 环 加 载 法 对 预 制 方 桩、进 行 水 平 承 载 力 试 验，试 验 加 载 至，预 制 方 桩及均 未 出 现 桩 身 裂 缝 和折 断 现 象。根 据 现 场 试 验 结 果 进 行 分 析 整 理，得 到 预 制方 桩、水 平 力作 用 点 位 移（）关 系曲 线 及 水 平 力位 移 梯 度（）关 系 曲 线，如 图、图所 示。图 预制方桩 水平静载试验关系曲线 图 预制方桩 水平静载试验关系曲线 预 制 方 桩 单 桩 水 平 临 界 荷 载 可 取 曲 线 上 第 一 拐 点 对 应 的 水 平 荷 载 值，单 桩 水平 承 载 力 特 征 值 则 为 水 平 临 界 荷 载 的 倍。由 图可 知，预 制 方 桩在 曲 线上 第 一 拐 点 对 应 的 水 平 荷 载 值 为，故 无 地基 处 理 的 预 制 方 桩单 桩 水 平 承 载 力 特 征 值为。由 图可 知，预 制 方 桩在 曲 线 上 第 一 拐 点 对 应 的 水 平 荷 载 值 为，故 地 基 处 理 后 的 预 制 方 桩单 桩 水 平 承 载 力 特征 值 为。由 此 可 见，旋 喷 桩 对 预 制 方 桩 的 水 平 承 载 能 力有 一 定 的 提 高 作 用，本 项 目 提 高 幅 度 约 为。施 工 顺 序 对 预 制 方 桩 位 移 的 影 响根 据 预 制 方 桩 现 场 单 桩 水 平 静 载 试 验 的 试 验结 果 绘 制 各 级 荷 载 下 预 制 方 桩、水 平 位移 量 统 计 图，如 图所 示。由 图可 知，在 加 载 过程 中，预 制 方 桩的 最 大 水 平 位 移 量 为，年 月第 卷第 期 图 预制方桩水平位移及残余位移量 预 制 方 桩的 最 大 水 平 位 移 量 为，相 比 于减 少。卸 载 过 程 中，预 制 方 桩最 大 回弹 量 为，最 终 水 平 位 移 量为；预 制 方 桩最 大 回弹 量 为，最 终 水 平 位 移 量 为，相 比 于减 少。由 此 可 见，旋 喷 桩 的 地 基 加 固 作 用可 适 当 减 小 预 制 方 桩 水 平 荷 载 下 的位 移 量。但 是，旋 喷 桩 的 地 基 加 固 作 用 需 在 旋 喷桩 施 工 完 毕 并 固 结 后 方 能 发 挥，若 先 进 行 旋 喷 桩地 基 加 固，待 达 到 预 定 承 载 力 后 再 进 行 预 制 方 桩沉 桩，则 将 大 大 延 长 基 础 施 工 工 期，甚 至 影 响 发电 塔 工 程 进 度。预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 位 移 的 影 响通 过 对 预 制 方 桩“、”施 工 前 后 旋 喷桩 桩 顶 坐 标 的 测 量，可 得 到 预 制 方 桩 施 工 前 后 旋喷 桩 相 对 位 移 值，从 而 判 断 预 制 方 桩 挤 土 效 应 对其 的 影 响。图为 各 旋 喷 桩轴 位 移、轴 位 移及 总 位 移 柱 状 图，其 中轴、轴 方 向 见 图，总 位 移 以 绝 对 值 表 示。由 图可 见，各 旋 喷 桩 在、轴 方 向 均 发 生 水 平 位 移，说 明 预 制 方 桩 在施 工 过 程 中 存 在 明 显 的 挤 土 效 应。图 各旋喷桩、轴及总位移柱状图 由 图可 知，向 位 移 最 大 的 旋 喷 桩 为号 旋 喷 桩，且预 制 方 桩 附 近 旋 喷 桩 位 移 相 对较 大，说 明 预 制 方 桩 挤 土 效 应 较 明 显。在 预 制 方桩、及 周 边 旋 喷 桩 共 同 影 响 下，、号 旋 喷 桩 位 移 略 小 于、号 旋 喷桩。随 着 与 预 制 方 桩、水 平 距 离 的 加 大，旋 喷 桩 沿轴 方 向 位 移 逐 渐 减 小，表 明 预 制 方 桩的 挤 土 效 应 随 距 离 的 增 加 逐 渐 减 弱。向 位 移 最 大 的 旋 喷 桩 为号 旋 喷 桩，且 距离 预 制 方 桩、较 近 的、等 旋 喷 桩向 位 移 较 大，但号 旋 喷 桩 由 于同 时 受 到 预 制 方 桩及沿 相 反 方 向 的 作 用力，挤 土 效 应 出 现 抵 消，使 得 沿轴 方 向 的 水 平位 移 相 对 较 小。对 比根 旋 喷 桩 在 预 制 方 桩 施 工 前 后 的 总位 移 可 知，预 制 方 桩 的 挤 土 效 应 使 大 部 分 旋 喷 桩均 产 生 较 大 位 移。其 中 最 小 位 移 发 生 于号 旋 喷桩，为；最 大 位 移 发 生 于号 旋 喷 桩，达；此 外，第、号 等 旋 喷 桩 的总 位 移 均 已 超 过。由 此 推 断，在 旋 喷 桩 地基 加 固 后 进 行 预 制 方 桩 沉 桩，若 旋 喷 桩 养 护 时 间过 短 或 未 固 结 完 全，预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩造 成 的 位 移 可 能 会 使 旋 喷 桩 产 生 桩 身 偏 移，甚 至断 桩 等 现 象；而 若 待 旋 喷 桩 固 结 完 全 或 达 到 预 定承 载 能 力 方 进 行 预 制 方 桩 施 工，则 需 延 长 基 础 施工 工 期。因 此，在 工 程 中 宜 先 进 行 预 制 方 桩 沉 桩施 工，后 进 行 旋 喷 桩 地 基 加 固，从 而 减 小 预 制 方桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 的 影 响，保 证 旋 喷 桩 的 地 基加 固 作 用。结 论本 文 通 过 实 际 工 程 现 场 试 验，研 究 并 分 析 了预 制 方 桩 与 旋 喷 桩 施 工 顺 序 对 预 制 方 桩 水 平 位 移及 承 载 力 的 影 响，以 及 预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷桩 位 移 的 影 响，主 要 结 论 如 下：旋 喷 桩 对 预 制 方 桩 的 单 桩 水 平 极 限 承 载 力有 一 定 提 升 作 用，本 项 目 提 高 幅 度 约 为。在 旋 喷 桩 地 基 处 理 后 进 行 预 制 方 桩 施 工，可 减 小 水 平 荷 载 作 用 下 预 制 方 桩 的 水 平 位 移 量，但 将 大 大 延 长 基 础 工 程 施 工 工 期。高灵敏度淤泥质土“预制方桩旋喷桩”风机基础施工顺序影响孙 大 勇周 全 林肖 飞?预 制 方 桩 在 沉 桩 过 程 中 存 在 明 显 的 挤 土 效应，使 旋 喷 桩 均 产 生 侧 向 位 移，部 分 旋 喷 桩 位 移已 超 过。旋 喷 桩 的 位 移 量 随 与 预 制 方 桩 的水 平 距 离 减 小 而 增 大，且 不 同 方 向 的 挤 土 效 应 存在 抵 消 作 用。在 实 际 工 程 中 宜 先 进 行 预 制 方 桩 沉 桩 施 工，后 进 行 旋 喷 桩 地 基 加 固，既 不 影 响 工 程 周 期，又可 减 小 预 制 方 桩 挤 土 效 应 对 旋 喷 桩 的 影 响。参 考 文 献张 艳 丽沿 海 滩 涂 地 区 风 机 桩 基 础 优 化 设 计 电 力 与能 源，（）：，（）：关 庆 华，张 立 英钻 孔 灌 注 桩 与 预 制 桩 在 软 土 地 区 风 机 基础 中 的 对 比 分 析 施 工 技 术，（）：，（）：余 东 辉旋 喷 桩 地 基 加 固 方 案 及 效 果 研 究 西 安 工 业大 学，建 筑 地 基 处 理 技 术 规 范 北 京：中 国 建筑 工 业 出 版 社，：，李 洁 如，王 宽 君，汪 明 元，等高 压 旋 喷 桩 加 固 沿 海 滩 涂风 电 场 高 灵 敏 软 土 地 基 原 位 试 验 研 究 太 阳 能 学 报，（）：，（）：潘 晓 飞，张 康 荣，缪 昌 文，等高 压 旋 喷 桩 加 固 软 土 地 基现 场 试 验 分 析 年 工 业 建 筑 学 术 交 流 会 论 文 集（上 册），（）