林志興 （中國電建集團福建工程有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概況

Syvash風(fēng)電項目是在烏克蘭南部開發(fā)的一個陸上風(fēng)電場，風(fēng)電場總裝機容量250MW，共計63臺風(fēng)機渦輪發(fā)電機組。本項目項目地質(zhì)剖面上部為第四紀(jì)和新近紀(jì)沉積的壤土、砂質(zhì)壤土、砂土和粘土（詳見圖1），分部厚度及深度略有差異，但地質(zhì)類型大體一致，礦物質(zhì)類型為鈉鎂硫酸鹽及氯離子，風(fēng)機承臺地基均采用樁基承載。樁基礎(chǔ)作為提高地基承載力的一種最有效的方式被廣泛采用，樁基礎(chǔ)一般分為灌注樁和預(yù)制樁，其中灌注樁占樁基礎(chǔ)施工中的比重約70%，鉆孔灌注樁的施工一般分為干作業(yè)和泥漿護壁作業(yè)。但是當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護政策及合同環(huán)境保護要求影響，本項目禁止采用泥漿護壁[1]，同時在松散砂層、細(xì)角礫石層、流砂層、厚淤泥質(zhì)層以及喀斯特地貌等地質(zhì)情況下，進行泥漿護壁難以保證孔壁穩(wěn)定，這種情況項目使用全護筒施工技術(shù)進行設(shè)計，因此項目設(shè)計初一共采用了兩種樁基形式，分別是適用于高水位地區(qū)的全護筒鉆孔灌注樁及無高水位地區(qū)的錘擊式預(yù)支樁，對應(yīng)的承臺型號分別是FM-2及FM-3。

2 長螺旋鉆孔灌注樁的應(yīng)用研究

圖1 現(xiàn)場典型地質(zhì)剖面圖

2.1 原因及目的

除了項目地下水位深的采用預(yù)制樁的機位外，在該項目中高地下水位含砂性土地質(zhì)條件的地質(zhì)條件下[2]，采用的是全護筒鉆孔灌注樁，該技術(shù)是該地質(zhì)條件下最穩(wěn)妥安全的施工方案，但前期施工實踐證明其施工效率低，綜合單價偏高，共24根樁基的每個基礎(chǔ)平均每12天才能完成一臺，平均日施工根數(shù)2根，遇到雨天等不利天氣，現(xiàn)場泥濘，護筒搭接及拔插困難，樁基鋼筋籠就位也因需要人工輔助在場地條件不佳的情況下而效率急劇降低，使得工期更加嚴(yán)峻，鑒于此，項目決定進行長螺旋鉆孔混凝土灌注樁(Continuous flight auger，下文統(tǒng)稱CFA)應(yīng)用的研究，并配套設(shè)計承臺基礎(chǔ)形式FM-4。

2.2 CFA樁介紹

CFA技術(shù)全稱為長螺旋鉆孔泵送流態(tài)混凝土后置鋼筋籠技術(shù)[3]，是由日本的CIP工法演變而來的，它與普通鉆孔樁不同，它采用專用長螺旋鉆孔機鉆至預(yù)定深度，通過鉆頭活門向孔內(nèi)連續(xù)泵注流態(tài)混凝土，至樁頂為止，然后插入鋼筋籠而形成的樁體，是一種新型的樁基礎(chǔ)施工手段，較普通的先成孔放置鋼筋籠后澆筑混凝土的技術(shù)，能更好地控制斷樁、縮徑、塌孔等施工通病，施工質(zhì)量容易得到保證；除此之外還有穿硬土層能力強、單樁承載力高、施工效率高、操作簡便、低噪音、不擾民、不需要泥漿護壁、不排污、不擠土、施工現(xiàn)場文明、綜合效益高的優(yōu)點，工程成本與其他樁型相比也比較低廉。

2.3 CFA試樁

圖2 長螺旋鉆孔灌注樁樁機

需要指出的是，在可能采用CFA施工的地基區(qū)域，由于水飽和砂土均勻，且均勻系數(shù)U=d60/d10≈2,根據(jù)特殊巖土工程鉆孔灌注樁施工規(guī)范[4]要求，指出1.5

根據(jù)當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)要求，制定了試樁程序 [Programme of pile testing by static loading for foundation FM-4 on CFA-piles]，經(jīng)過設(shè)計人員的取芯試驗，確認(rèn)了樁的均勻性及質(zhì)量，才可考慮采用CFA進行基礎(chǔ)設(shè)計，另外，由于地下水屬于腐蝕性硫酸鹽地質(zhì)，需要指出的是CFA灌注選用的混凝土選必須采用當(dāng)?shù)匾蟮目沽蛩猁}水泥進行配比。

2.4 試樁情況

為了使試驗結(jié)果可靠并且具有代表性，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件分布，綜合地質(zhì)勘查結(jié)果情況，選取了兩個代表性區(qū)域（24及28號機位）進行工程試樁，每個試驗區(qū)5根樁，樁的具體排列以及測試項目，根據(jù)合同及當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)及合同規(guī)定，采用了原位樁測試法[5]進行。

試樁單位及設(shè)計單位根據(jù)以往類似土壤中的經(jīng)驗提出試樁方案。并結(jié)合擬承包樁基施工單位具備的施工能力，提出調(diào)整試驗方案的建議。最終確認(rèn)CFA樁的直徑為820mm，設(shè)計長度為11m[6](樁長度為12 m樁端1 m作為樁頭混凝土砍去)，此設(shè)計長度的優(yōu)點是不需要進行鋼筋籠主筋接長，減少因鋼筋連接不穩(wěn)定造成的結(jié)構(gòu)鋼筋造成的結(jié)構(gòu)承載力風(fēng)險，設(shè)計單位根據(jù)計算給出CFA樁的具體配筋[7]，完成這些工作后，試樁承包單位根據(jù)試樁程序分別在兩個試樁區(qū)域分別完成了5根試驗樁的施工。

在完成足夠的養(yǎng)護期后分別進行了樁基的抗壓試驗、抗拉試驗以及樁的水平荷載試驗，形成了如下測試記錄：

①Log 018/1C of static testing of piles with tensile load(WTG 28);

②Log 018C of static testing of piles with compressive load(WTG 28);

③Log 018/2C of static testing of piles with lateral load(WTG 28);

④Log 020C of static testing of piles with tensile load(WTG 24);

⑤Log 020/2C of static testing of piles with lateral load(WTG 24);

⑥Log 020/1C of static testing of piles with compressive load(WTG 24)。

但需要注意的是，所有的需要進行試驗的樁試驗前應(yīng)采用低應(yīng)變法進行樁的完整性試驗，只有確保樁的完整性，才能確保試樁數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可用。根據(jù)上述6個試樁結(jié)果報告，CFA-pile的設(shè)計承載力總結(jié)如下表。

另外，在完成所有試驗數(shù)據(jù)的采集后，需要對CFA施工技術(shù)在項目具體的土質(zhì)條件下發(fā)生縮頸的情況進行確認(rèn)，此步驟非常關(guān)鍵，為了不影響CFA承載力試驗結(jié)果，此確認(rèn)步驟放在了所有試驗數(shù)據(jù)采集之后進行，具體操作為將所有10根試驗樁周邊的土體開挖至砂性土層，將樁體清洗干凈，目測法觀察并沒有任何試驗樁發(fā)生任何的縮頸情況，證明該技術(shù)在本項目具體地質(zhì)條件下能夠很好地抑制縮頸情況的發(fā)生。

設(shè)計承載力總結(jié)

2.5 試樁結(jié)論

所有的試驗項目數(shù)據(jù)表明，確認(rèn)應(yīng)用該CFA樁施工技術(shù)在烏克蘭錫瓦什風(fēng)電項目具體地址條件下并不會發(fā)生縮頸情況，并且其承載力達到該類型樁其設(shè)計長度及樁徑應(yīng)有的承載力，得出該CFA樁基技術(shù)在本項目地質(zhì)情況下可行性的結(jié)論，但具體的風(fēng)機承臺基礎(chǔ)還需要將該樁基具體的試驗結(jié)果數(shù)據(jù)另外進行承臺設(shè)計，并最終確認(rèn)是否可以采用該CFA樁基用于整體的風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計?？剐砸?，為配合比設(shè)計提供參考，通過對最終確認(rèn)形成的“Calculation report on WTG foundations utilising foundation raft on continuous flight auger(CFA)piles”計算書，計算結(jié)果顯示，該CFA技術(shù)可用于烏克蘭錫瓦什風(fēng)電項目基礎(chǔ)承臺樁基施工，經(jīng)過最終的優(yōu)化配筋后，最終形成施工圖。由于其施工速度快，且單個基礎(chǔ)總造價相較于采用全護筒鉆孔灌注樁的節(jié)省5%，最終完成現(xiàn)場CFA樁技術(shù)對全護筒灌注樁技術(shù)的替換，大大推動了項目進度并節(jié)約了施工成本。

3 結(jié)論及成果

確認(rèn)了CFA具體的技術(shù)參數(shù)后，根據(jù)試驗結(jié)果的樁基承載力，進行最后的承臺基礎(chǔ)設(shè)計，由于承臺設(shè)計為常規(guī)性計算，這里不做贅述，需要注意的是因為高地下水位，又處在錫瓦什湖邊上的硫酸鹽、氯鹽地質(zhì)中，不管是樁基設(shè)計還是承臺的設(shè)計，都需要考慮混凝土抗腐蝕性要求，在最后的設(shè)計成果中提出具體