張博寧

(華潤新能源投資有限公司寧夏分公司，寧夏 銀川 750000)

風(fēng)電工程在不同的區(qū)域進(jìn)行施工建設(shè)時，所選擇的樁基礎(chǔ)技術(shù)類型也有所不同。充分掌握風(fēng)電工程樁基礎(chǔ)類型，結(jié)合工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際對樁基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行分析研究，是風(fēng)電工程項(xiàng)目質(zhì)量到達(dá)預(yù)期目標(biāo)的必要條件。因此，在土建樁基礎(chǔ)施工技術(shù)選擇時，需因地制宜選擇更為恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行應(yīng)用。本文首先對幾種常見樁基礎(chǔ)原理進(jìn)行分析，結(jié)合具體的施工環(huán)境和項(xiàng)目背景，對獨(dú)立樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在風(fēng)電工程中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以期為同類工程項(xiàng)目建設(shè)提供支持和參考。

1 樁基礎(chǔ)在風(fēng)電工程的應(yīng)用背景

風(fēng)電工程的施工環(huán)境相對更為復(fù)雜，風(fēng)機(jī)設(shè)備對基礎(chǔ)承載能力、抗震性能、穩(wěn)定性等方面要求又比較高?？紤]到樁基礎(chǔ)本身具有穩(wěn)定性強(qiáng)、承載能力強(qiáng)、抗震性能強(qiáng)的特點(diǎn)，同時可在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，或出現(xiàn)一定程度的橫向偏移時，通過樁基礎(chǔ)的約束，可以有效降低此類問題發(fā)生的概率。另外，樁基礎(chǔ)通過樁體深入地基，實(shí)現(xiàn)下部土層與樁體的有力咬合。不管是摩擦型樁還是端承樁通過科學(xué)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工過程質(zhì)量把控，對于整個風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)承臺都能夠起到較好的承載和穩(wěn)固作用[1]。在具體施工建設(shè)時，一方面要對樁基礎(chǔ)沉降以及承載力變化狀態(tài)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注[2]，這就要求從施工開始至驗(yàn)收投運(yùn)后，必須定期做好基礎(chǔ)沉降觀測與數(shù)據(jù)分析。另一方面，需要在施工過程中做好對樁施工質(zhì)量把控，特別是對樁基礎(chǔ)施工完成后做好樁身完整性檢測和樁承載能力檢測。確保樁基礎(chǔ)施工驗(yàn)收完成在投運(yùn)之后，能夠?yàn)轱L(fēng)機(jī)設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮基礎(chǔ)性的重要作用。

2 風(fēng)電工程常見樁基礎(chǔ)類型

2.1 干作業(yè)成孔灌注樁

干作業(yè)成孔灌注樁是不采用泥漿或套管護(hù)壁而直接排土成孔的灌注樁，是在沒有地下水的情況下進(jìn)行施工作業(yè)的方法。目前干作業(yè)成孔的灌注樁具體可分為螺旋鉆孔灌注樁、螺旋鉆孔擴(kuò)孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、機(jī)動洛陽鏟挖孔灌注樁，在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用于地下水位以上一般粘性土、粉土、黃土以及密實(shí)的粘性土、砂土層。其中的鉆孔灌注樁具有適應(yīng)性強(qiáng)、抗震性好﹑承載力大、工程造價適中、施工操作簡單、施工噪音小等諸多優(yōu)點(diǎn),在工程中的應(yīng)用已極其廣泛。

2.2 長螺旋鉆孔壓灌樁

長螺旋鉆孔壓灌樁是通過長螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用混凝土泵把超流態(tài)細(xì)石混凝土從鉆頭底壓出，邊壓灌混凝土邊提升鉆頭直至成樁，混凝土灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并向壓灌混凝土內(nèi)插入鋼筋籠，從而形成鋼筋混凝土灌注樁。該樁型適用于粘性土、粉土、填土等各種土質(zhì)，能在有縮徑的軟土、流沙層、沙卵石層、有地下水等復(fù)雜低質(zhì)下成樁。長螺旋鉆機(jī)壓灌成樁由于施工設(shè)備行走靈活、成樁速度快，因適應(yīng)性強(qiáng)從而被廣泛應(yīng)用，同時能有效避免軟土、砂土地區(qū)出現(xiàn)成樁縮徑、斷樁的施工質(zhì)量問題，有效解決了泥漿污染問題，并用于地下水位以下土層的成樁[3]。

2.3 沉管灌注樁

沉管灌注樁是工程樁基礎(chǔ)中的一種。是通過在與樁的設(shè)計(jì)尺寸相匹配的鋼管的端部套上樁尖，待沉入土中后在套管內(nèi)吊放鋼筋骨架，然后在澆筑混凝土的同時振動或錘擊拔管， 在拔管過程中充分振動搗實(shí)混凝土而形成灌注樁。這種樁主要適用于在有地下水、淤泥、流砂的情況。根據(jù)沉管方法和拔管時振動方式不同，沉管灌注樁可分為錘擊沉管灌注樁和振動沉管灌注樁。利用錘擊沉樁設(shè)備沉管，拔管成樁的施工方式稱為錘擊沉管灌注樁。利用振動器振動沉管，拔管成樁的施工方式稱為振動沉管灌注樁。前者多適用一般黏性土、砂土、淤泥質(zhì)土和人工填土地基。后者除以上地質(zhì)條件外，還可用于稍密及中密度的碎石土地基。

2.4 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁是通過樁機(jī)在泥漿護(hù)壁條件下緩慢鉆入， 將鉆渣通過泥漿帶出同時保護(hù)孔壁不致坍塌，成孔后再通過澆筑水下混凝土將泥漿置換出來而成的樁。 鉆孔機(jī)械成孔時為防止塌孔，通過在孔內(nèi)用泥漿進(jìn)行護(hù)壁的施工方式不論在地下水位高低的土層中都適用。根據(jù)泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁按成孔工藝和成孔機(jī)械的不同，常分為沖擊成孔灌注樁、沖抓成孔灌注樁、潛水鉆成孔灌注樁和回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁。其中回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁是國內(nèi)應(yīng)用范圍較廣的成樁方式。

3 常見樁基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

3.1 長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

此種施工技術(shù)應(yīng)用需對土壤類型以及鉆機(jī)定位位置進(jìn)行合理確認(rèn)，定位撞擊后要做好檢驗(yàn)工作，鉆孔時需根據(jù)樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行針對性試驗(yàn)。同時長螺旋施工設(shè)備因自重大，在設(shè)備進(jìn)場前應(yīng)對可能產(chǎn)生沉陷的地表進(jìn)行專門處理，確保場地有足夠的承重能力。在鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度并清孔后，先將鉆桿提升至一定高度，首批混凝土澆筑時需停頓10s～20s進(jìn)行加壓，再緩慢提升鉆桿開始作業(yè)?；炷翝仓翗俄敃r應(yīng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高一定距離，以保持在鑿除樁頂?shù)母{后，頂部的混凝土強(qiáng)度能符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 靜壓力樁施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

樁體的重力和樁架的壓力都會使預(yù)制樁同步產(chǎn)生反向的作用力。在相互作用力下，樁體會更加快速進(jìn)入土壤內(nèi)部，從而達(dá)到穩(wěn)定樁基礎(chǔ)的效果。在靜壓力環(huán)境下的土壤結(jié)構(gòu)、土壤穩(wěn)定性都會受到一定程度的影響而出現(xiàn)變化，因此，在選擇這種施工技術(shù)的時候，需提前制定專項(xiàng)施工方案從而降低該技術(shù)帶來的不良影響，確保工程質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

3.3 錘擊沉樁施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

此種施工技術(shù)需要對樁體周圍間隙指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般不超過10mm，樁插入土體過程中應(yīng)保持垂直度，垂直度偏差不得大于0.5%。另外需對打樁順序進(jìn)行合理選擇，作業(yè)開始不得從單一方向推進(jìn)。對于樁距小于3.5倍樁徑的打樁順序應(yīng)符合下列要求：①當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物時，應(yīng)從毗鄰建筑物的一側(cè)向另一側(cè)施打。②對于密集樁群，應(yīng)從中間向兩側(cè)或向四周對稱施打。③嚴(yán)格遵守先密后稀、先深后淺、先長后短三原則施工。在開始錘擊時，落距宜小，或通常采用“冷錘”。在沉樁過程中應(yīng)注意樁身是否發(fā)生位移或傾斜，并做好沉樁過程記錄。

3.4 干作業(yè)成孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

在實(shí)際沉樁過程中，受力方向與實(shí)際受力情況呈現(xiàn)反向關(guān)系。在實(shí)踐應(yīng)用中，此種樁體結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)上半段樁體強(qiáng)度無法維持穩(wěn)定狀態(tài)的現(xiàn)象。因此，需要在施工建設(shè)中對于常規(guī)的孔壁攤落孔位偏移以及樁體強(qiáng)度無法有效保持等多方面問題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和解決，下文主要以此種灌注樁施工為例，探討在相應(yīng)的施工環(huán)境中如何做好對施工技術(shù)要點(diǎn)的把控，以期為具體工程項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

4 干作業(yè)成孔灌注樁施工要點(diǎn)問題分析

4.1 施工環(huán)節(jié)要點(diǎn)問題分析

4.1.1 塌孔問題分析

塌孔問題在干作業(yè)成孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用中屬于常見問題，這主要與外部土壤環(huán)境緊密相關(guān)。對于本文探討的寧夏地區(qū)來說，主要以濕陷性黃土為主土壤復(fù)雜程度相對較高，土體的穩(wěn)定性相對比較差。因此，在鉆孔操作的過程中，若鉆孔速度控制不合理或成孔后放置時間過長，鋼筋籠在沉籠過程中碰撞孔壁等現(xiàn)象發(fā)生，都會直接導(dǎo)致出現(xiàn)塌孔?？梢娡寥拉h(huán)境和土體結(jié)構(gòu)是直接影響風(fēng)電工程施工的關(guān)鍵性因素。一旦出現(xiàn)塌孔，會直接導(dǎo)致鉆孔操作中斷，影響整個施工技術(shù)應(yīng)用和整體工程項(xiàng)目推進(jìn)進(jìn)度。

4.1.2 孔位偏移問題分析

孔位偏移主要是指在鉆孔過程中，既定孔位鉆孔點(diǎn)位在鉆孔過程中出現(xiàn)了偏移。具體來說引發(fā)孔位偏移問題的原因主要包括以下幾種。①施工現(xiàn)場環(huán)境在平整度和密實(shí)度方面有所不足，這會直接影響鉆機(jī)設(shè)備安裝后操作平臺的穩(wěn)定性，鉆孔過程中的震動也會導(dǎo)致不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生，在這類問題持續(xù)出現(xiàn)后，就會進(jìn)一步引發(fā)鉆孔位置偏移。②鉆桿整體結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致偏移。這類問題主要是指鉆桿在施工過程中出現(xiàn)了彎曲或鉆頭與鉆桿之間孔隙過大[4]，都會造成鉆孔作業(yè)時出現(xiàn)孔位偏移。③鉆頭翼板域出現(xiàn)磨損導(dǎo)致偏移。這類偏移主要是由于設(shè)備本身出現(xiàn)了質(zhì)量問題或鉆頭受力不均勻，鉆孔位置失穩(wěn)而造成。

4.1.3 導(dǎo)管堵塞問題分析

導(dǎo)管堵塞主要是由于導(dǎo)管在施工過程中出現(xiàn)變形所致，或在初步選擇導(dǎo)管時，直徑規(guī)格選擇不符合要求，導(dǎo)致在澆筑操作時混凝土出現(xiàn)了離析現(xiàn)象。粗骨料會在導(dǎo)管內(nèi)部出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，樁體澆筑質(zhì)量會因此受到影響。另外，混凝土在澆筑的過程中，若導(dǎo)管下端距孔底的間距過小，也會導(dǎo)致導(dǎo)管輸送不暢。若導(dǎo)管的預(yù)埋深度缺乏有效的數(shù)據(jù)計(jì)算，預(yù)埋長度過長，也會導(dǎo)致混凝土無法順暢流動堵塞導(dǎo)管。最后，混凝土配合比若沒有嚴(yán)格的過程質(zhì)量控制及檢測措施，也會影響混凝土拌合物的坍落度指標(biāo)，竟而成為誘發(fā)導(dǎo)管堵塞的又一要因。不僅如此，混凝土澆筑之前必須考慮到溫度及周圍環(huán)境因素，確保混凝土在拌合、運(yùn)輸、澆筑過程中必須要有良好的和易性，特別是在炎熱夏季杜絕在施工澆筑過程中出現(xiàn)人為私自給混凝土加水。

4.2 干作業(yè)成孔灌注樁技術(shù)問題優(yōu)化措施分析

干作業(yè)成孔灌注樁技術(shù)對寧夏地區(qū)地質(zhì)環(huán)境來說，具有一定的適宜性。在風(fēng)電工程建設(shè)中，干作業(yè)成孔灌注樁施工技術(shù)的選擇需要結(jié)合具體工程項(xiàng)目實(shí)際情況，提前做好施工準(zhǔn)備與過程控制。結(jié)合上文暴露的典型問題，下文提出幾點(diǎn)針對性的優(yōu)化措施。

4.2.1 塌孔問題優(yōu)化措施分析

塌孔問題優(yōu)化措施要點(diǎn)主要包括以下幾方面。①由于土壤環(huán)境因素，需要在塌孔隱患高發(fā)區(qū)域按照技術(shù)要求預(yù)埋護(hù)筒裝置。護(hù)筒必須保證垂直狀態(tài)，并至少高出地面0.3m。在護(hù)筒周邊區(qū)域，要選擇含水量適當(dāng)?shù)恼惩猎牧线M(jìn)行回填。為確保護(hù)筒作用發(fā)揮，還需在周邊區(qū)域設(shè)置排水裝置。②在選擇鉆孔土層時，應(yīng)盡可能選擇松軟砂層進(jìn)行鉆孔操作。沖孔速度需結(jié)合地質(zhì)情況，以及結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)做好施工過程控制。當(dāng)進(jìn)入到砂層、砂礫層土層的鉆孔區(qū)域時，若速度控制不合理會導(dǎo)致樁體出現(xiàn)徑向擺動問題，就會導(dǎo)致孔壁塌孔。因此，需要在鉆孔方法上進(jìn)行合理選擇，適當(dāng)應(yīng)用跳鉆方法進(jìn)行成孔操作并做好孔邊輔助澆筑施工。③成孔過程中，速度控制需保持在2m/h的范圍內(nèi)，在鋼筋等安裝完成后，馬上進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)，澆筑持續(xù)時間也應(yīng)控制在3h之內(nèi)。

4.2.2 孔位偏移問題優(yōu)化措施

為了避免孔位偏移問題出現(xiàn)，施工作業(yè)前應(yīng)當(dāng)對場地平整度進(jìn)行測量與修正。在安裝鉆機(jī)過程中，轉(zhuǎn)盤中心與鉆架起吊滑輪要保持在同一軸線范圍內(nèi)，鉆桿偏差也不應(yīng)大于20cm。若遇不均勻地層，可能會導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)穩(wěn)定性不足的現(xiàn)象。因此，需選用鉆桿強(qiáng)度更高、鉆桿和鉆進(jìn)設(shè)備自重更大的設(shè)備，用低速開展豎向鉆孔作業(yè)。若已經(jīng)發(fā)生斜孔現(xiàn)象，則可采用回填技術(shù)避免孔位偏移過大，也可通過人為輔助矯正的方式達(dá)到預(yù)防孔位偏移的目標(biāo)。在實(shí)踐操作中，需在鉆孔過程反復(fù)進(jìn)行調(diào)整和矯正操作，并同步對孔位位置進(jìn)行監(jiān)測，避免出現(xiàn)孔位偏移現(xiàn)象。

4.2.3 導(dǎo)管堵塞問題優(yōu)化措施

導(dǎo)管堵塞問題的優(yōu)化需在澆筑前就做好預(yù)防處理，并且在澆筑過程中采取針對性措施解決堵塞問題。問題處理要點(diǎn)包括以下幾部分。①在前期準(zhǔn)確測量孔深與導(dǎo)管長度，確保單獨(dú)區(qū)域?qū)Ч荛L度整齊統(tǒng)一。另外，導(dǎo)管距孔底深度也應(yīng)準(zhǔn)確控制，一般不得超過50cm。②在階段性澆筑操作完成時，需依據(jù)混凝土強(qiáng)度等級嚴(yán)格控制配合比和加強(qiáng)對混凝土原材料攪拌。盡可能保持坍落度指標(biāo)和混凝土易和性保持在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。③整體灌注操作開展前，需針對設(shè)備質(zhì)量及運(yùn)行過程可靠性進(jìn)行有效檢驗(yàn)分析，避免由于設(shè)備自身因素導(dǎo)致灌注操作出現(xiàn)堵管問題。

5 結(jié) 語

綜合本文分析可知，在風(fēng)電工程項(xiàng)目建設(shè)中，風(fēng)機(jī)設(shè)備及地質(zhì)環(huán)境對風(fēng)電工程項(xiàng)目樁基礎(chǔ)選型會產(chǎn)生直接影響。因此，在項(xiàng)目建設(shè)流程推進(jìn)的過程中，需結(jié)合不同地質(zhì)環(huán)境合理選擇樁技術(shù)類型進(jìn)行應(yīng)用。以本文探討的寧夏地區(qū)為例，由于此地區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征，干作業(yè)成孔灌注樁技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中的效果更好，需要工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理人員、施工技術(shù)人員等結(jié)合常見問題進(jìn)行系統(tǒng)性分析，并進(jìn)一步提出優(yōu)化樁技術(shù)施工措施。