□付振濤

一、工程概況

三峽新能源大連莊河海上海上風(fēng)電項(xiàng)目220KV海上升壓站建造及安裝工程，下部基礎(chǔ)包括導(dǎo)管架和鋼管樁兩部分，導(dǎo)管架為4條豎直腿式桁架結(jié)構(gòu)，主立柱規(guī)格為Φ2720mm，主立柱中心的尺寸24m×24m，導(dǎo)管架高度約33m；鋼管樁共4根，規(guī)格為Φ2500mm，單根鋼管樁長(zhǎng)為107.7m，重量為301t。導(dǎo)管架吊裝就位完成后，進(jìn)行鋼管樁的吊裝和沉樁作業(yè)。樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高-91.5m；樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為+11.5m。

圖1 升壓站示意圖

二、地質(zhì)情況

①1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土混砂：層厚4.50～6.50m，層頂標(biāo)高-20.20～-20.45m。

②層粉質(zhì)粘土：層厚1.50～3.50m，層頂標(biāo)高-24.90～-26.80m。

③層粉細(xì)砂：層厚2.30～7.90m，層頂標(biāo)高-27.15～-28.70m。

⑤1層中細(xì)砂：層厚3.60～7.50m，層頂標(biāo)高-29.45～-36.60m。

⑤2層中粗砂：層厚10.20～14.20m，層頂標(biāo)高-36.95～-40.20m。

⑤2t層粘土：厚度為0.40～1.50m，軟塑狀，土質(zhì)不均勻。

⑥2層砂卵礫石：以卵礫石為主，中粗砂充填，上部卵石粒徑一般2～5cm，層厚6.50～9.90m，層頂標(biāo)高-50.10～-51.30m。

全風(fēng)化泥巖：層厚12.40～22.60m，層頂標(biāo)高-57.60～-60.10m。

強(qiáng)風(fēng)化巖：石該層層厚大于20m，層頂標(biāo)高為-72.40～-80.20m。

中風(fēng)化灰?guī)r：石質(zhì)地堅(jiān)硬，巖芯多呈柱狀，巖芯采取率較高，層頂標(biāo)高為-101.25m。

綜上所述，站址內(nèi)第⑥2層砂卵礫石及以下全、強(qiáng)風(fēng)化泥巖力學(xué)性質(zhì)良好，均可考慮作為本工程海上升壓站基礎(chǔ)的樁基持力層，根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，從場(chǎng)地地層分布和試樁情況看，鋼管樁穿透①1層、②層、③層、④層、⑤1層、⑤2、⑤2t層無(wú)難度；進(jìn)入或穿透⑥2層砂卵礫石沉樁有一定的難度，尤其是局部卵石含量較高時(shí)沉樁存在較大難度，穿透全風(fēng)化泥巖難度較小，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖深度較大時(shí)，沉樁有一定難度。

表1 海上升壓站巖土層主要物理性能力學(xué)指標(biāo)及樁基參數(shù)推薦值一覽表

三、施工工藝流程

圖1

四、采用MHU800S液壓錘進(jìn)行沉樁施工

性能參數(shù)：如表2所示。

表2 MHU800S液壓錘性能參數(shù)

五、沉樁準(zhǔn)備

第一，根據(jù)施打鋼管樁的直徑為Φ2.50米，套筒內(nèi)部筋板改造，考慮鋼管樁的橢圓度，間隙控制在30mm～35mm。第二，錘組的組裝；根據(jù)施工需要，液壓管和控制線選擇160米。組裝海水泵，安裝控制柜動(dòng)力電纜。第三，通過(guò)打開(kāi)錘體上的手動(dòng)液壓旁路閥，油流量控制在160～200升/分鐘，運(yùn)轉(zhuǎn)20分鐘以上，以此排出液壓管中的氣體。第四，檢測(cè)高壓蓄能器的壓力；高壓壓力為165bar～180bar；低壓蓄能器壓力為4.5bar。檢測(cè)減震環(huán)的充氣壓力，壓力為200bar～300bar；如果樁墩傾斜度超過(guò)1:29或2度，減震環(huán)充氣壓力為300bar。第五，進(jìn)行功能測(cè)試和水平測(cè)試，用以檢測(cè)液壓和電氣元件的技術(shù)狀態(tài)；海水泵系統(tǒng)測(cè)試。第六，根據(jù)海上沉樁經(jīng)驗(yàn)和地質(zhì)情況，沉樁要盡可能一次沉樁到位，減少中間停滯時(shí)間。由于在沉樁過(guò)程要進(jìn)行鋼樁的應(yīng)力檢測(cè)，需要3～4個(gè)小時(shí)安裝應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備。結(jié)合地質(zhì)情況，經(jīng)過(guò)協(xié)商，綜合考慮“不排水抗剪切強(qiáng)度”、“樁的極限側(cè)阻力”、“樁的極限端阻力”的參數(shù)推薦值，選擇樁端進(jìn)入⑤2中粗砂地層停錘并安裝應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備。第七，對(duì)于摩擦型樁是以標(biāo)高為主，貫入度為輔。樁基依靠地層的摩阻力和嵌擠力實(shí)現(xiàn)樁基的承載力。為了減少本次沉樁可能發(fā)生的困難，將樁的下端部加工成刃角形式。如圖2所示。

圖2 下端部加工成刃角

六、錘擊沉樁過(guò)程

根據(jù)項(xiàng)目需要，將項(xiàng)目名稱、鋼樁規(guī)格、鋼樁名稱(E1、E5、A1、A5)、時(shí)間等參數(shù)提前預(yù)設(shè)輸入，為沉樁記錄的導(dǎo)出做好準(zhǔn)備。

通過(guò)“宇航3000”起重船的500T鉤頭吊起液壓錘進(jìn)行吊打施工，考慮錘套筒完全套入鋼樁后，在錘體自重的作用下，樁身可能下沉。要求錘頂卸扣鋼絲繩不能過(guò)于松弛。

為防止溜樁現(xiàn)象，開(kāi)始打擊時(shí)，采用最低能量80KJ，低油速100升/分鐘進(jìn)行單次沖擊。進(jìn)行多次單擊，密切關(guān)注鋼樁的灌入情況。如果灌入距離小，進(jìn)行小能量的持續(xù)打擊。然后逐步增加能量和打擊頻率，并且做到能量與頻率相互匹配，否則會(huì)出現(xiàn)報(bào)警并停機(jī)。錘擊頻率一般控制在28～34擊/分鐘。

當(dāng)發(fā)生“跳樁”現(xiàn)象時(shí)，可增加低反轉(zhuǎn)時(shí)間即主油缸的換向時(shí)間來(lái)改變。調(diào)節(jié)范圍10ms～60ms；在沉樁間隙，減震環(huán)氣缸壓力要進(jìn)行檢測(cè)，按照以下原則進(jìn)行：正常施打1～2萬(wàn)錘后；貫入度較小的沉樁，要加密抽測(cè)；每次抽測(cè)4個(gè)減震器氣缸，若4個(gè)氣缸中有一個(gè)失去壓力，必須對(duì)所有氣缸進(jìn)行檢測(cè)的原則實(shí)施。

本工程的沉樁過(guò)程中，共檢測(cè)3次，每次抽測(cè)4個(gè)減震器氣缸壓力。

圖3 減震環(huán)檢測(cè) 圖4 A5打設(shè)到設(shè)計(jì)標(biāo)高

表3 大連莊河液壓錘沉樁主要數(shù)據(jù)

在唐山樂(lè)亭菩提島海上風(fēng)電場(chǎng)300兆瓦示范工程220KV升壓站平臺(tái)安裝工程中，升壓站樁基礎(chǔ)為Φ2.50m，樁長(zhǎng)102m，單根重量235t，共4根。樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高-90m；樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高+8.5m。該次沉樁工程與大連莊河工程類(lèi)似，但方案采取兩次沉樁，即四根樁依次打到樁尺標(biāo)高-20m后調(diào)整導(dǎo)管架標(biāo)高并進(jìn)行加固；樁下端未制造成刃角形式。間隔2～3天后，再依次施打到設(shè)計(jì)標(biāo)高。由于貫入度過(guò)小，未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高+8.5m的設(shè)計(jì)要求。主要沉樁數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 唐山樂(lè)亭液壓錘沉樁主要數(shù)據(jù)

對(duì)比表3、表4的數(shù)據(jù)可以看出，大連莊河工程每根沉樁結(jié)束的總錘擊數(shù)控制在4,000～5,000錘，而唐山樂(lè)亭工程每根沉樁結(jié)束總錘擊數(shù)在1.5萬(wàn)錘以上。最后20cm的平均貫入度差別也相當(dāng)大。

七、沉樁結(jié)束

對(duì)減震環(huán)和蓄能器進(jìn)行壓力檢測(cè)，為了便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，宜將所有減震環(huán)氣缸壓力釋放至10～20bar，蓄能器壓力釋放到0bar。在拆除液壓管前，打開(kāi)錘體手動(dòng)旁路閥進(jìn)行泄壓，并對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行吹風(fēng)，使液壓管中的油吹回油箱。

八、結(jié)語(yǔ)

在施打摩擦型鋼管樁的過(guò)程中，宜將樁下端加工成刃角形式。在沉樁過(guò)程中盡量減少中間停滯時(shí)間；必須停滯時(shí)，根據(jù)地層狀況選擇易液化、不排水抗剪強(qiáng)度低的土巖層。另外，隨著液壓錘能量的提高，打擊頻率宜相應(yīng)提高，宜控制在30擊～38擊/分鐘。出現(xiàn)錘芯“跳錘”現(xiàn)象時(shí)，提高低反轉(zhuǎn)時(shí)間。