风电基础振冲施工方案讲解.doc

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1、西昌市黄联关风电场风电机组基础地基3-2#、4-7#、6-8#、6-10#、6-11#、5-1#机位振冲碎石桩复合地基设计及施工方案 四川中恩岩土工程有限公司二一六年十月目 录1、工程概况12、场地工程地质条件12.1 场地区域地质构造特征12.2 场地工程地质条件43、振冲法地基处理方案设计53.1处理原理53.2设计依据53.3设计计算64、振冲碎石桩施工方法94.1振冲施工工艺流程94.2测量放线定桩位104.3基坑开挖（由土方开挖单位负责）104.4基础处理深度范围内砂层、卵石层施工方法104.5振冲碎石桩施工要求114.6 振冲碎石桩施工工序控制114.7泥浆排放125、施工进度计划

2、126、施工机械投入计划及保证措施13附图：振冲桩平面布置图 1、工程概况拟建场地位于风电场工区位于省道S307以南至洼垴电站闸址区约13km的安宁河段。在基础下，主要分布人工填土层粘性土、砂土及砂层、砂卵石层。其承载力特征值及土的抗液化能力不能满足设计要求，故需对地基进行处理。根据设计单位所提地基处理技术要求，现采用振冲法处理以提高地基土的承载力及土的抗液化能力。根据类似工程经验，针对本工程成桩难度较大，故采用功率较大的ZCQ- 75型振冲器（成桩直径8001000 mm），其工艺参数为：ZCQ 55-75型振冲器主要技术参数 项 目ZCQ55-75电机功率（KW）55-75额定电流（A）1

3、20-150偏心力距（N.m）55-66激振力 （KN）12-16振动频率（r/min）1200-1450振 幅 （mm）8-10主机质量（kg）980-1263外形尺寸（mm）（振冲器外围振动叶子板宽度240-300mm未计算在内）长2500-2900直径351-4252、场地工程地质条件2.1 场地区域地质构造特征黄联关风电场工程区两侧山脉及安宁河走向近南北，与区域构造线方向基本一致。东侧为小相岭和螺髻山，属冰川刨蚀高山地貌，最高海拔4358m，相对高差20002500m；西侧牦牛山、磨盘山属侵蚀构造中高山地貌，山岭海拔27703345m，相对高差10001500m。以东西两侧山脊为分水岭

4、，两山间为安宁河及河谷平原。安宁河河谷属断陷侵蚀堆积平原地貌，北起漫水湾，南至德昌，长度100km，宽一般37km，最宽在西昌一带达11km。主要由河漫滩，阶地及山前洪积扇组成。地势一般较平坦，在横向上由两岸坡麓向河床倾斜呈阶梯状下降形成阶地地貌，河床纵坡降一般34。组成河谷平原的阶地类型有基座阶地和堆积阶地，在不同地段分别出现。风电场工区位于省道S307以南至洼垴电站闸址区约13km的安宁河段。该河段主要属堆积上迭阶地地貌，地势开阔、平缓，河床宽一般70130m。河床两岸漫滩及阶地高程基本一致。级阶地在两岸分布较连续，级阶地高出河水面210m，坡面微向河床倾斜，倾角23。级阶地高出河水面72

5、5m。场址位于西昌市区以南26km的安宁河河谷，平面上呈南北向狭长地形，南北长约13km，东西宽约34km，总面积约48km2。场址属于安宁河平原地段，风机机位海拔高度1460m1535m，与东西两侧山地相对高差1000m2500m，总体地形上具有山间河谷地势特点。从平面上看，黄联关风电场从北向南可细分为两种地形：北部平原区：麻地沟油草沟以北，风机机位海拔高度1460m1480m，相对高差小于20m，地形坡度一般小于5，总体地势表现为宽缓平原。该场地上主要布置有58台风机即HLG25HLG82。南部宽谷区：麻地沟油草沟以南至打结沟，风机机位海拔高度1460m1530m，相对高差70m。受左右岸

6、冲沟切割及其洪水堆积影响，总体地势表现为靠山侧较陡，临河侧较缓。该场地上主要布置有HLG1HLG24共24台风机以及黄水升压站。2.2 场地工程地质条件根据现场调查，场址区地层岩性较为简单，场区无基岩出露，皆为第四系堆积层，上部为粘性土，下部主要为砂卵石，厚度巨大。现按照地层年代从新到老分述如下：（1）填土（Q4ml）：灰褐色黄褐色人工填土或根植土，卵砾石含量10%20%，松散稍密，全场地分布，厚度一般0.51m，部分地段填土厚达3.2m，主要为当地村民在河漫滩上填土造地或耕作形成。（2）粘性土（Q4al）：为河流冲积形成，黄褐色棕褐色，可塑硬塑状，基本不含砾石等粗粒物质。全场地均有分布，厚度

7、一般12m。（3）砂卵石土（Qal）：为河流冲积形成，杂色，卵石含量50%70%，粒径一般为24cm，最大粒径达10cm。而在麻地沟以南的高台地上卵石粒径可达20cm以上，具有典型的级阶地漂卵石特征。该地层埋深为35m，厚度变化较大，一般为36m。（4）砂土（Q4al）：为河流冲积形成，从颗粒大小可细分为中砂、粗砂和砾砂三小类，稍密中密。该层分布于砂卵石层以下，厚度较大，据钻孔ZKHL31揭露厚度应大于20m。（5）粘土（Q4al）：为河流冲积形成，多分布于砂卵石地层内，黄褐色棕褐色，多呈硬塑状，据现场标准贯入试验测试成果，该土层力学性质略高于上覆粘性土但仅部分钻孔可见（如ZKHL29），厚度

8、一般小于1m。（6）粘性土（Q4al+pl）：主要为洪积形成，浅灰色灰黑色，可塑软塑状，含砾石、粗砂等粗粒物质，粗粒含量5%10%。该层土主要分布在中坝乡靠山一侧，厚度12m。（7）粗砂（Q4al+pl）：主要为洪积形成，多有粉土夹层，稍密中密。该层土主要分布在中坝乡靠山一侧，厚度24m。3、振冲法地基处理方案设计3.1处理原理本工程采用振冲置换法和振冲挤密法相结合的原理进行地基处理，以提高土的力学强度,提高土的抗液化能力,改善排水条件,加速孔压力消散,从而消除了喷水冒砂及水土流失的可能性。3.2设计依据A建筑地基处理技术规范JGJ 792012；B四川省西昌黄联关风电场工程岩土工程勘察报告；

9、C基础平面图；D桩基工程招标文件及图纸，合同及施工图纸等。E工程所在地自然地理条件、工程地质勘察报告、材料供应情况等有关施工条件。F国家、行业、地方现行的有关工程建设的法律、法规文件。G本工程相关的施工质量验收规范标准：H建筑地基基础设计规范GB50007-2012；I建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）；J建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）；K建筑桩基技术规范（JGJ94 -2008）；L建筑桩基检测技术规范（JGJ106 -2003）；M其他相关标准规范。N本公司质量保证体系文件、施工工艺标准及工程管理规定文件。O本公司现有施工机械设备、人员、物资等技术装

10、备与施工能力情况。P本公司以往类似工程施工经验。3.3设计计算3.3.1桩位平面设计本工程4-7#、3-2#、6-10#、6-8#、6-11#机位按正方形进行布桩，在基础内按桩距1.7m单排桩布置；5-1#机位按等边三角形进行布桩，在基础内按桩距1.6m单排桩布置（并在基础边缘外侧布置2排保护桩，并确保基础外缘扩大宽度不小于液化土层厚度的1/2），桩直径d=0.85m（选用ZCQ 55-75型振冲器）。3.3.2加固深度桩长的确定：在可液化地基中，桩长应按要求的抗液化处理深度和电流值双向控制确定，桩长不宜小于6.9m。3.3.3加固设计计算3.3.3.1 4-7#、3-2#、6-10#、6-8

11、#、6-11#机位设计计算根据基础平面图及设计要求，本工程设计采用振冲碎石桩复合地基，其承载力特征值fapk200 kpa。Esp 10 Mpa根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）：fspk=1+m(n-1)fak， （7.1.5-1）即： 200=1+m(2-1)1.45120 求得：m=0.15又有： m= d2/de2 求得： de =2.19其中，fspk复合地基承载力特征值（kpa），取值200kpa；fak天然地基承载力特征值（kpa），取值120kpa；m桩土面积置换率，m=d2/de2；de一根砂石桩承担的处理面积的等效圆直径（m）；d 砂石桩直径，取值0.85m。

12、n复合地基桩土应力比，在无实测资料时，可取 1.52.5； 计算得：m=0.15，de=2.19m，按正方形布置s=de/1.13=1.93m设计桩距1.70m，实际面积置换率m=d2/de2 =0.196则fspk=（1+0.196）1.45120 =208.1 200 kPa以上设计满足设计要求。压缩模量设计计算根据设计要求压缩模量Esp10 Mpa，开挖深度及建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012） Esp=1+m(n-1)Es （7. 2. 9）即：Esp=1+0.196（2-1）9 =10.76Mpa 10 Mpa其中， Esp复合土层压缩模量（MPa）；Es 桩间土压缩模量（M

13、Pa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基压缩模量。以上设计满足设计要求。根据施工经验，类似地层桩间土经处理后承载力将有较大提高，地基实际承载力、压缩模量大于计算值，因此本方案安全可行。3.3.3.2 5-1#机位设计计算根据基础平面图及设计要求，本工程设计采用振冲碎石桩复合地基，其承载力特征值fapk200 kpa。Esp 10 Mpa根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）：fspk=1+m(n-1)fak， （7.1.5-1）即： 200=1+m(2-1)1.45120 求得：m=0.15又有： m= d2/de2 求得： de =2.19其中，fspk复合地基承载力特征

14、值（kpa），取值200kpa；fak天然地基承载力特征值（kpa），取值120kpa；m桩土面积置换率，m=d2/de2；de一根砂石桩承担的处理面积的等效圆直径（m）；d 砂石桩直径，取值0.85m。n复合地基桩土应力比，在无实测资料时，可取 1.52.5； 计算得：m=0.15，de=2.19m，按等边三角形形布置s=de/1.05=2.08m设计桩距1.50m，实际面积置换率m=d2/de2 =0.321则fspk=（1+0.321）1.45120 =229.85 200 kPa以上设计满足设计要求。压缩模量设计计算根据设计要求压缩模量Esp10 Mpa，开挖深度及建筑地基处理技术规范

15、（JGJ79-2012） Esp=1+m(n-1)Es （7. 2. 9）即：Esp=1+0.321（2.5-1）7 =10.37Mpa 10 Mpa其中， Esp复合土层压缩模量（MPa）；Es 桩间土压缩模量（MPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基压缩模量。以上设计满足设计要求。根据施工经验，类似地层桩间土经处理后承载力将有较大提高，地基实际承载力、压缩模量大于计算值，因此本方案安全可行。由以上参数可计算出，4-7#、3-2#、6-10#、6-8#、6-11#单机位设计布桩221根，5个机位基础共设计布桩1105根。5-1#机位基础设计设计布桩313根。 3.3.4桩体材料根

16、据现场情况及我单位类似工程经验，要求桩体材料采用含泥量不大于5%的硬质卵石、硬质矿石，不宜用风化易碎的石料，粒径30100mm，最大粒径不超过150mm的卵石，为保证桩体密实度应选用级配较好的材料。3.3.5褥垫层设计在桩顶和基础之间铺设一层砂卵石垫层，施工时清除上部较大石块，在振冲施工中边打边铺，充分利用振冲器激振力使之趋于密实并在施工中掺加中砂、适量水泥灰和粉煤灰以减少散体材料间的空隙率，加强固结程度。桩施工完毕后，清除桩上部30cm厚不密实部分后再铺设32-35cm厚碎石，中砂：碎石：粉煤灰：水泥灰=2:7:0.5:0.5，碎石径粒520mm，最大不超过30mm，经机械拌和后采用平板振动

17、器进行压实处理，要求其夯填度不小于0.97。褥垫层厚度300mm，垫层应宽出基础边缘300mm。 3.3.6检测施工完毕后由甲方委托具有法定检测资格的单位进行检测，应按照根据四川省建筑地基基础检测技术规程 (DBJ51/T014-2013)、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022013）及四川省建设工程地基基础质量检测若干规定(2012 版)的有关规定进行，采用重型动力触探及载荷试验相结合的方式进行检测。承载力检验应采用复合地基载荷试验，复合地基载荷试验数量不应少于总桩数的 0.5，且每个单体建筑不应少于 3 点。抽取碎石桩体总桩数的2%进行重型动力触探随机检验。对桩间土的检验采用

18、标准贯入法，下覆砂层桩间土标惯击数不低于对应深度的液化判别临界值，检验数量不小于孔数2%。 4、振冲碎石桩施工方法 4.1振冲施工工艺流程根据工程内容和现场情况选用机械。本工程选用ZCQ 55-75型振冲器。由于地下水埋置较浅（约在地面下1.5米处），宜在基坑周边打1-2口降水井或开挖到基底标高处采用明排进行降水，降水高度宜控制在基底垫层下部50cm以上。振冲碎石桩施工必须严格按照施工操作规程及施工的先后程序进行施工，才能达到成桩的目的。其施工工艺流程如下： 机具准备测量放线定小木桩振冲器就位对桩位成孔拔管清桩抽水排水填充料运输填料震实成桩记录。振冲桩施工示意图如下表所示： 4.2 测量放线定

19、桩位根据桩位图及建设单位提供的圆心点、轴线用钢尺放线，并用小木桩固定好位置，然后进行校核。在基础四周留设四个基准点，便于复核和后续工作测量放线。 4.3 基坑开挖（由土方开挖单位负责）依据桩位平面布置图、地勘剖面及现场情况，以振冲碎石桩最外排桩中心外放3.0m为基坑底开挖线。边坡按规范要求进行放坡，必要时进行护壁施工，挖出沙土不得堆放基坑周边3米范围内。现场施工污水排放的位置应满足施工需要。在基坑外20米以内设置1-2个（30-50m）沉淀池。 4.4基础处理深度范围内砂层、卵石层施工方法 基底下部的处理分机位区别对待，现场情况复杂致振冲器成孔不成功，则使用人工或机械成孔，成孔深度通过砂卵石夹

20、层，利于振冲器成孔施工速度加快，进入砂卵石层填料成桩更为密实，降低了密实砂卵石层的固结度，使复合地基趋于均匀沉降在可控范围内。1）6-8#、6-11#基底下部是砂层，将场地一次性整体开挖至垫层底50cm-100cm处，并采用砂卵石回填30-80cm，利用装载机和挖机自重对回填的不密实部分进行碾压后再进行振冲处理。2）4-7#、3-2#、6-10#基底下部是砂卵石层，将场地一次性整体开挖至垫层底50cm-100cm处。3）5-1#基底下部是软塑土，将场地一次性整体开挖至垫层底100-150cm处，并采用砂卵石回填80-130cm，利用装载机和挖机自重对回填的不密实部分进行碾压后再进行振冲处理。5

21、-1#机位乃此次工程难点，软塑土开挖后厚度仍超过4米，产生泥浆量大，必要时使用人工或机械取孔，以减少泥浆排放量。土方开挖时应结合现场实际情况采取有效的施工措施。4.5振冲碎石桩施工要求（1）振冲碎石桩施工机具采用功率ZCQ55-75型振冲器。施工前应检查振冲器的性能，电流表、电压表的准确度。（2）正式施工前，在桩位原位上试打5-10根桩，以采集施工参数、验证打桩参数的可行性，包括桩长、震密电流、留振时间、水压以及填料量等。（3）打桩电压为380V（20）、造孔电流宜不小于120A、造孔水压0.6-0.8MPa，制桩振密电流为80-95A、制桩水压0.4MPa左右，每米留振时间10-15s。（4

22、）振冲器喷水中心于桩位中心偏差不得大于50mm，成桩后桩中心位移不得大于50mm。（5）造孔深度与设计桩底标高允许偏差200mm。（6）打桩时记录造孔时间，振密电流、填料量等。施工记录表要详实、准确、整洁填写。（7）施工时应严格进行质量自检，检验批数量按规定要求执行。（8）石料为硬质卵石(压碎指标16%)、硬质矿石，粒径3-10cm，最大粒径不得超过15cm，含泥量不得小于5%，石料不得使用强风化岩、泥岩、不含植物根须。（9）现场施工污水排放的位置应满足施工需要。在基坑外20米以内设置沉淀池，泥浆经沉淀池沉淀后排入基坑附近甲方指定排水口。4.6 振冲碎石桩施工工序控制（1）测放桩位，并报建设、

23、监理方复核。（2）施工机具就位，使振冲器对准桩位。（3）启动供水泵和振冲器，将振冲器徐徐沉入土中，造孔速度宜为2.0m/min左右，直至达到设计深度。（4）重复上一步骤1-2次进行洗孔。（5）填料，当电流达到规定的密实电流值IA=85-100A时上提振冲器。（6）留振时间10-15s/m。（7）重复以上步骤，自下而上逐段施工至设计桩顶。（8）记录时间、水压及各段深度的密实电流值。（9）关闭振冲器和水泵，移至下一桩施工。（10）施工顺序按排桩法施工。4.7泥浆排放根据软基处理位置，充分利用现场空间，在碎石桩施工区空余位置设置泥浆池、沉淀池，现场产生的泥浆通过高压泵泵送到泥浆池，在沉淀池沉淀后，最

24、后将清水用水泵排放至可排放的沟渠。经常清理泥浆池，经现场晾晒后，收集处理。沉淀泥浆及时外运。5、施工进度计划根据我司类似工程经验及本工程实际情况，拟定本工程单一机位工期9天（5-1#机位由于回填量较大，预计15天），具体工期安排详见施工进度计划。单一机位施工进度计划表 日期工序123456789施工准备测放桩位成孔成桩复合地基检测褥垫层铺设机械设备退场及清理场地6、施工机械投入计划及保证措施 6.1施工机械投入计划施工现场应具备通过施工机械的道路。序号设备名称型号规格数量制造年份额定功率（KW）生产能力用于施工部位备注1装载机成工30型1201282良好填料2汽车吊QYZ161201250KW

25、良好桩基施工电动机3振冲器ZCQ754201375KW良好桩基施工4清水泵QS220142KW良好桩基施工5污水泵WS220133KW良好桩基施工6泥浆泵PNL120125KW良好排污水备用7配电箱/102012良好8发电机WC15012013150KW良好 6.2施工机械保证措施（1）施工机械设备进场前进行检查保养，保证进场设备状态完好，运转正常，在设备的配备中充分考虑了使用和储备。（2）现场施工机械设备安排专人定期检查、维护保养，保证设备运转正常，使用安全，加强对设备的维修保养，对机械易损零部件的采购储存。（3）为保证设备运行状态良好，备齐两套常用设备配件，现场长驻一套维修班子，确保发生故障能及时修复。如遇特殊情况，因设备故障不能正常使用时，由公司及时调配相应设备，以保证工程正常进行。（4）现场考虑国电不能正常使用，使用发电机带动振冲设备及配套设备作业。