探讨风电工程土建施工中的桩基础施工技术

探讨风电工程土建施工中的桩基础施工技术

郭飞鹏

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东省济南市 250102

摘要：风能作为清洁的可再生能源，越来越受世界各国的重视。近年来，随着国内风力发电低风速区域的快速开发，市场竞争日趋激烈。为获得更大的风电资源生产能力、降低单位成本，轮毂高度不断增加。风力发电机组对基础工程承载力和施工质量要求越来越高。科学运用桩基础施工技术，可以保证风电工程基础的安全稳定，保证风力发电机组的稳定与安全。文章首先对桩基础技术的概念进行分析总结，并结合实际探究桩基础技术在风电工程施工中的应用情况。

关键词：风电工程；土建施工；桩基础技术

中图分类号：U415 文献标识码：A

1 引言

为了推动风电工程的可持续发展，必须严格把控施工质量，而桩基础技术作为土建施工中的一项重要技术手段，更是质量工作所应侧重的内容。在实际的工程建设期间，合理应用桩基础技术能有效地解决地基不平、由于自然灾害导致地基的稳定性降低等问题，进一步增强地基的稳定性和牢固度，从而保障风力发电机组的整体质量，更好地满足发电与收益的需求。

2 桩基础技术的概述

风电工程施工环境非常复杂，桩基础结构的稳固性对整个风电工程的安全和使用以及结构变形等情况都会起到有效的保障。桩基础施工就是将每一根桩体嵌入到地基深部，通过桩体与土层之间的相互作用，从而对整个风机基础承台起到稳固效果。在具体施工之前，需要结合现场工程图纸和风机基础的施工设计要求，保证整个桩基施工的顺利实施。桩基础施工技术在具体应用过程中分为预制桩和灌注桩两种。桩基础的竖向承载力比较强，可以有效抵抗地震和暴雨等恶劣天气，确保建筑工程的稳固性。这样不仅可以保证建筑工程整体结构安全，同时可以有效地降低坍塌倾斜的危害。在风电工程桩基础施工过程中，需要对地基的变形以及承载力的变化提高重视。通过严格的勘察作业保证桩基础发挥其重要作用，增加整个风机基础的稳定性。

3 桩基础施工技术应用的重要性

基础是风力发电机组的固定端，与塔筒一起将风机竖立在百米高空，是保证风机正常发电的重要组成部分。在设计上，风机应归属高耸结构，对于一般高耸结构设计而言，采用的是简洁的结构形式，以尽量减少风荷载，但是风机的动力来源主要是风，要正常发电就要捕获足够的风力，这就使得基础不可避免要承受巨大的水平荷载，较之传统的高耸结构设计有很大的差别，设计时要考虑地质情况、风向影响。另外，风机基础也是造成风力发电成本高的主要因素之一，基础的成本约占总成本的10%~30%。桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉陷速率低且收敛快等特性，因此桩基础在风力发电工程领域得到广泛应用。

4 风电工程土建施工中桩基础技术的应用

4.1 施工前准备

为保障工程质量，在施工之前对工程进行勘察。在勘察中需要深入了解整体的地质水文信息、气候、地理条件信息，掌握信息后进行汇总分析，确定地下水的情况以及开挖的深度。施工前应当调查土壤的性质和特点，并根据土体的特点确定地基承载力的特征值，并对其侧阻力特征值等进行分析。例如，素填土地基承载力特征值为90kPa，呈现欠压实状态，其预制桩的侧阻力特征为-10kPa，在素填土、淤泥、砂砾、轻质黏土中都不可作为持力层。强风化花岗岩地基承载力特征值为700kPa，是最佳的桩端持力层，其预制桩的侧阻力特征为120kPa，建议采用Ф400桩径的预制管桩，建立在经济角度和技术条件的统筹上，都需要落实基本的持力层的选择问题，保证建设工程的整体稳定性。

4.2 振动沉桩技术

在桩基工程施工前，技术人员将振动器提前进行安装，通常需要安装在桩顶的位置，以便将桩的自重与振动紧密结合，对建筑地基施加足够的压力，起到沉桩的效果，提高地基土地的密实度。在具体操作时，需要对振动器安装的位置、振动器锤击的高度进行实际测量与调试，保证每一次振动位置的准确性，确保桩基施工的效率和施工技术水平。该技术主要运用于沙土、黏土或软土中，不适合运用在土壤水分多或是土质过硬的环境。该类型技术的优点是在建筑工程土建施工时操作简单方便、工艺简单，施工人员能够快速掌握操作，且占地面积小。振动沉桩技术的缺点主要为在实际作业过程中会产生较大的噪声。在施工过程中，噪声会在一定程度上对施工工人的施工效果和效率产生影响，因此在使用该类型技术的前期，施工单位应做好相应的噪声预防工作。

4.3 静力压桩施工技术

通常情况下，静力压桩施工技术对施工环境要求比较严格，一般应用在高压缩黏土层的软黏土层工程中。静力压桩施工技术的原理是通过静压力，将桩基压进土壤之中，静压桩的重力和桩架的压力使预制桩产生相反的作用力，从而使其深入到土层中。但是在实际施工过程中，可能会使周边的土质结构受到不同程度的破坏。施工单位需要通过严格把控，确保施工的连续进行。静力压桩可以在一定程度上降低施工对土壤产生的不良影响，从而确保施工质量符合预期要求。例如：山河智能静力压桩机充分实现了“精益求精”，2018年山河智能静力压桩机正式出厂了双层快压成孔桩机，山河智能ZYJ系列液压静力压桩机已经成为具有中国特色的大型绿色基础施工设备，荣获15项专利，山河智能静力压桩机开发的12种静力压桩机，在现有市场的占有率已经远远超过50%，在中国、东南亚等多个国家进行大范围使用。山河智能ZYJ还荣获了国家科技进步二等奖，有效推进了国内外桩基础技术的应用。

4.4锤击沉桩

锤击沉桩是利用桩锤下落时的瞬时冲击机械能，克服土体对桩的阻力，使其静力平衡状态遭到破坏，导致桩体下沉，达到新的静压平衡状态，如此反复地锤击桩头，桩身也就不断地下沉。锤击沉桩是预制桩最常用的沉桩方法。

4.5 泥浆护壁钻孔灌注桩施工

泥浆护壁钻孔灌注桩是通过桩机在泥浆护壁条件下慢速钻进，将钻渣利用泥浆带出，并保护孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来而成的桩。泥浆护壁是国内最为常用的成桩方法，应用范围较广，可用于各种地质条件，各种大小孔径(300~2000mm)和深度(40~100m)，护壁效果好，成孔质量可靠施工无噪声、无振动，无挤压机具设备简单，操作方便，费用较低。但此法成孔速度慢效率低，用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制，适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土，软质岩等土层。

5 结束语

为了保证风电工程的使用安全和使用寿命，在桩基础施工过程中要选择合理的桩基础施工技术，结合工程的施工特点和施工要求，加强对桩基础施工技术的合理应用，为整个风力发电机组工程的质量和安全提供有力的保障，从而实现我国风电行业的稳健发展。

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