王亮亮

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)

越南樂(lè)和風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)于越南南部朔莊省永州市沿海潮間帶紅樹林區(qū)域內(nèi)，地基常年受海水侵蝕，承載力較差。地基表層為非常柔軟的棕灰色、灰色、黑灰色有機(jī)沙質(zhì)黏土，該土層主要由6.0%的砂、50.6%的淤泥及43.4%的黏土組成，平均含水率約為53.3%，平均自然密度約為1.642g/cm3，塑性指數(shù)Ip約為26.7%，層厚在19.5m～21.0m，平均厚度為20.08m，N30SPT擊次在1～3，平均SPT值為1擊次。該地層主要物理參數(shù)如表1所示。

表1 地基表層土壤物理參數(shù)

1.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮項(xiàng)目地質(zhì)條件較差，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為摩擦型群樁基礎(chǔ)，風(fēng)機(jī)通過(guò)承臺(tái)結(jié)構(gòu)將上部荷載傳遞至樁基礎(chǔ)。為提高地基承載力，降低不均勻沉降值，承臺(tái)底部設(shè)置一層厚30cm的碎石墊層，并澆筑一層厚20cm的C15混凝土墊層，在墊層混凝土中心位置、錨栓籠安裝區(qū)域設(shè)置一層φ12mm@200mm鋼筋網(wǎng)。錨栓籠支撐、調(diào)平系統(tǒng)固定于墊層混凝土上。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

雖然設(shè)計(jì)人員已考慮項(xiàng)目地質(zhì)情況，在地基上鋪設(shè)碎石層、澆筑墊層混凝土，但是因地基承載力差、結(jié)構(gòu)混凝土澆筑一次性完成，新澆筑液態(tài)混凝土的重力短時(shí)間內(nèi)急劇增加，在結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不足以將新澆筑混凝土的重力傳遞給樁基時(shí)，地基將受到墊層混凝土、碎石層傳遞過(guò)來(lái)的壓力而產(chǎn)生沉降，甚至產(chǎn)生不均勻沉降。當(dāng)不均勻沉降超出允許值時(shí)，將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)安裝不可進(jìn)行，承臺(tái)基礎(chǔ)必須進(jìn)行處理，甚至重新施工。

1.3 工程施工

在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，首先進(jìn)行群樁基礎(chǔ)施工，項(xiàng)目樁基均采用D600PHC高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，采用打入的方式進(jìn)行施工；在樁基施工完成后，開始進(jìn)行基坑開挖和樁頭切除工作，開挖時(shí)，基坑周邊開挖深50cm排水溝，進(jìn)行基坑降排水工作，保證工作面無(wú)積水；在基坑降水工作滿足施工要求后，開始進(jìn)行碎石層填筑工作，碎石層必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壓實(shí)，然后進(jìn)行混凝土墊層施工；墊層混凝土澆筑前，必須將錨栓籠預(yù)埋板進(jìn)行固定，防止傾斜；在墊層混凝土澆筑完成且強(qiáng)度滿足要求后，首先進(jìn)行風(fēng)機(jī)錨栓籠安裝，然后進(jìn)行鋼筋、模板及其他預(yù)埋件施工工作，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土澆筑工作[1]。

2 基礎(chǔ)處理方式及沉降觀測(cè)

為控制錨栓籠總體沉降值和不均勻沉降值，該院三個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目根據(jù)項(xiàng)目具體情況及業(yè)主要求，分別采用了不同的地基處理方式。綜合分析三個(gè)項(xiàng)目對(duì)基礎(chǔ)處理的具體方式，根據(jù)承臺(tái)中心有無(wú)試驗(yàn)樁、是否進(jìn)行利用及具體處理方式，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)處理方式分以下四種。1）基礎(chǔ)中心無(wú)試驗(yàn)樁，采用打入木樁的方式對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。2）基礎(chǔ)中心無(wú)試驗(yàn)樁，采用設(shè)置連系梁的方式對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。3）基礎(chǔ)中心有試驗(yàn)樁，按結(jié)構(gòu)樁進(jìn)行處理。4）基礎(chǔ)中心有試驗(yàn)樁，利用其支撐上部結(jié)構(gòu)荷載。

2.1 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置及觀測(cè)頻率

在承臺(tái)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中及澆筑后的一段時(shí)間內(nèi)，均需對(duì)承臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行持續(xù)性地沉降觀測(cè)。為使沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)具有可對(duì)比性，沉降觀測(cè)點(diǎn)必須固定。為觀測(cè)錨栓籠總體沉降量和不均勻沉降量，在錨栓籠上錨板上對(duì)稱設(shè)置四個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，沉降觀測(cè)時(shí)，按編號(hào)順序依次進(jìn)行觀測(cè)、記錄觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，計(jì)算總體沉降量和不均勻沉降值。沉降觀測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

圖2 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖

在承臺(tái)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前，首先進(jìn)行初測(cè)，依次記錄各沉降觀測(cè)點(diǎn)初始標(biāo)高，作為初始值。在結(jié)構(gòu)混凝土開始澆筑后，每小時(shí)測(cè)量一次，以便在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)采取處理措施。

2.2 基礎(chǔ)中心無(wú)試驗(yàn)樁，打木樁進(jìn)行加固

項(xiàng)目1在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工過(guò)程中，在業(yè)主、監(jiān)理同意的情況下，未進(jìn)行基礎(chǔ)中心試驗(yàn)樁施工?；娱_挖完成后，采用打木樁的方式對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固，木樁長(zhǎng)度為2.0m，間排距為20cm。木樁施工完成后，鋪設(shè)直徑為8cm的塊石（碎石層），厚度30cm，采用挖掘機(jī)進(jìn)行平整壓實(shí)，壓實(shí)完成后，碎石頂部鋪設(shè)一層土工布，以保證墊層混凝土澆筑質(zhì)量?；炷翂|層以上結(jié)構(gòu)按圖紙進(jìn)行施工。其沉降觀測(cè)值如表2所示。由表中數(shù)據(jù)可知，采用木樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固時(shí)，最大沉降量平均值為-27.2mm，最小沉降量平均值為-20.4mm，不均勻沉降量平均值為6.8mm。

表2 項(xiàng)目1風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工錨栓籠沉降觀測(cè)值

2.3 基礎(chǔ)中心無(wú)試驗(yàn)樁，設(shè)置連系梁進(jìn)行加固

項(xiàng)目2第一臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工時(shí)，未進(jìn)行中心試驗(yàn)樁施工。為減少施工過(guò)程中錨栓籠總沉降量和不均勻沉降量，在基坑開挖完成后，做好基礎(chǔ)降排水工作，然后采用小型機(jī)械對(duì)土層進(jìn)行嚴(yán)格壓實(shí)；壓實(shí)完成后，鋪設(shè)0mm～31.5mm標(biāo)準(zhǔn)碎石，并進(jìn)行嚴(yán)格壓實(shí)；碎石壓實(shí)完成后，在結(jié)構(gòu)中心增設(shè)連系梁對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。墊層以上結(jié)構(gòu)按圖紙進(jìn)行施工。連系梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。采取增設(shè)連系梁的方式對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固時(shí)，結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中，錨栓籠沉降觀記錄如表3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，采用連系梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)加固時(shí)，其最大沉降量為-11mm，最大不均勻沉降量為2mm。

圖3 連系梁布置及典型斷面圖（單位：mm）

表3 錨栓籠沉降觀測(cè)記錄

2.4 基礎(chǔ)中心有試驗(yàn)樁，按結(jié)構(gòu)樁進(jìn)行處理

項(xiàng)目3第一臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工時(shí)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工，基礎(chǔ)中心試驗(yàn)樁在完成相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)后，按結(jié)構(gòu)樁進(jìn)行處理。在承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)，因地基承載力太差，錨栓籠總沉降量平均值約為50mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出采取地基加固措施情況下的總沉降值。因此，有必要對(duì)地基進(jìn)行加固處理。

2.5 基礎(chǔ)中心有試驗(yàn)樁，利用其承載上部結(jié)構(gòu)荷載

項(xiàng)目2和項(xiàng)目3在進(jìn)行后續(xù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工時(shí)，為減少沉降量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約施工成本，均對(duì)中心試驗(yàn)樁和墊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，利用其支撐上部結(jié)構(gòu)荷載。其主要做法如下：1）在墊層混凝土內(nèi)增設(shè)一層鋼筋網(wǎng)；2）中心試驗(yàn)樁頂部高程設(shè)置在墊層結(jié)構(gòu)中心位置，對(duì)上層鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支撐；3）在中心試驗(yàn)樁和周圍四根結(jié)構(gòu)樁之間增設(shè)加強(qiáng)筋。調(diào)整后，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4所示。在利用中心試驗(yàn)樁承載上部結(jié)構(gòu)荷載的情況下，結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中，錨栓籠沉降觀記錄如表4所示。由表中數(shù)據(jù)可知，利用中心試樁承載上部結(jié)構(gòu)荷載時(shí)，其最大沉降量為-7mm，最大不均勻沉降量為1mm。

圖4 利用中心試驗(yàn)樁承載上部結(jié)構(gòu)荷載簡(jiǎn)圖

表4 錨栓籠沉降觀測(cè)記錄

3 基礎(chǔ)處理方式對(duì)比分析

根據(jù)項(xiàng)目3第一臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)，在不進(jìn)行基礎(chǔ)加固的情況下，錨栓籠平均沉降量約為50mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出可控范圍，存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)，因此，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。

當(dāng)未進(jìn)行中心試驗(yàn)樁施工時(shí)，可采取打木樁的方式或設(shè)置聯(lián)系梁的方式對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。將木樁打入地基內(nèi)，其本質(zhì)是提高了地基的承載力；設(shè)置連系梁，其本質(zhì)是將荷載通過(guò)梁傳遞給樁基，減少地基受力。根據(jù)前述分析結(jié)果，設(shè)置連系梁的方式可有效降低錨栓籠沉降量，效果較好，但施工程序較為復(fù)雜，成本較打木樁的方式高。

當(dāng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中心有試驗(yàn)樁時(shí)，應(yīng)對(duì)其加以利用，承載上部結(jié)構(gòu)荷載，以降低施工風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目2和項(xiàng)目3后續(xù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工時(shí)，均采用此種處理方式，取得良好效果。

4 施工建議

地基承載力差是錨栓籠在施工過(guò)程中產(chǎn)生沉降的主要原因，同時(shí)也與承臺(tái)混凝土澆筑過(guò)程存在較大的聯(lián)系。由表3中“觀測(cè)時(shí)間”和“沉降觀測(cè)平均值”可得出如下沉降曲線（如圖5）。由此曲線可以看出，錨栓籠沉降存在一個(gè)“先慢后快再慢”的過(guò)程，其原因如下：1）前期混凝土澆筑方量較少、厚度較薄，液態(tài)混凝土對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的作用力較小。2）隨著混凝土澆筑方量增大，液態(tài)混凝土對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的作用力增加，因此沉降加快。3）在澆筑過(guò)程中，底部混凝土逐漸初凝，結(jié)構(gòu)混凝土重力逐漸通過(guò)已初凝的混凝土傳遞給樁基，錨栓籠沉降速度減慢。4）當(dāng)?shù)撞炕炷翉?qiáng)度足以支撐上部結(jié)構(gòu)荷載時(shí)，沉降停止。

圖5 錨栓籠沉降曲線

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上述分析，為減少軟弱地基上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中錨栓籠沉降值，可以從三個(gè)方面進(jìn)行處理：①對(duì)地基進(jìn)行處理，提高地基承載力；②調(diào)整墊層混凝土與樁基的連接結(jié)構(gòu)，將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給樁基；③控制結(jié)構(gòu)混凝土澆筑速度，合理控制混凝土初凝強(qiáng)度。

除以上施工措施外，仍可采用變更結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式來(lái)解決該問(wèn)題：1）將錨栓籠調(diào)平系統(tǒng)固定在結(jié)構(gòu)鋼筋上；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土分兩次澆筑，待底部混凝土強(qiáng)度滿足要求后，再進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)混凝土澆筑。2）除控制錨栓籠總沉降量外，還應(yīng)控制錨栓籠不均勻沉降值。在結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中，嚴(yán)格按照“對(duì)稱”澆筑的方式，可有效控制錨栓籠不均勻沉降值。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取合理的措施，以降低施工風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約施工成本。