风电场工程PHC 管桩桩基试验及检测大纲

1、 PAGE 2风电场工程PHC 管桩桩基试验及检测大纲目 录一、 工程概况二、 工程地质三、 试验桩方案四、 检测目的、方法一工程概况海上风电场位于马克市西北部。场内有多条现有道路经过，场区对外交通便利。风电场规划总装机容量为249.5MW， 设计安装30 台单机容量为3.3MW 的风力发电机组。本风电场配套拟建一座110kv 升压站，位于场区中部。二工程地质针对本次详细勘察工作，广泛收集工程区已有的工程地质勘察资料，并对资料进行了分析。按照成达设计院提交的钻孔资料成果8（个钻孔柱状图以及对应的室内试验成果表），为满足院设计进度要求， 2020 年 12 月下旬提交海上 1、海上 2 风电场工

2、程地质勘察报告(详细勘察阶段)（中间成果）。此报告主要以桩基参数为主，其余部分因勘察工作正在进行，各项室内外试验以及资料整理将在后续详勘报告完善。由于目前正在进行勘察，各岩土层分层编号可能有增减，下列越方提供的地层名称主要以室内试验定名为主，我方按照岩土工程勘察规范GB 50021-2001(2009 年版)，根据室内试验重新定名，各钻孔地基承载力及桩基设计参数表如下表 2-2。钻孔编号WT-16按照岩土工程勘察规范GB 50021-2001(2009 年版)按照ASTM 命名压缩承载力模量特征值地层编层底深标贯范标贯地层名称地层名称状态层厚液限指液限指数范围数平均限粉土含砂高液限粉土粘土，局

3、部夹少量粉细砂高液限粘土、高液限粉3土、含砂高液限粘土、粘土，局部夹少量粉细砂硬可塑-硬塑45.5014.0015-3322.50.21-0.390.3364.1120-2202.2 地基承载力及桩基设计参数表号度围值均值值值Efk1-2K耕植土耕植土可塑0.600.60kG/cm230.0kPa80-120高液限粉土、含砂高液1粘土可塑-硬可塑7.006.405-107.30.24-0.420.3635.9100-140高液限粘土、高液限粉2土、含砂高液限粘土、硬可塑31.5024.5012-1915.20.29-0.540.4261.2110-160含砂高液限粉土L玄武岩玄武岩质火ft弹强

4、风化49.003.504砂质粉土粉质粘土硬塑-坚硬50.451.456363.00.50.576.1220-2404kG/cm2kPakPaK耕植土可塑0.500.5026.080-120221高液限粉土粘土可塑9.509.003-86.20.52-0.750.6127.6100-14060硬可塑12.503.0010-1211.50.42-0.850.6228.6110-15065含砂高液限粉粘土夹少量粉细可塑15.503.005-76.00.56-0.700.6329.6100-14057土砂硬可塑-硬塑17.001.502121.00.430.4353.7150-16070可塑18.50

5、1.5088.00.420.4239.690-12060含砂高液限粉粘土夹少量粉细3硬可塑-硬塑 24.305.8016-2621.30.29-0.500.4346.4120-22080土、高液限粉土砂6玄武岩玄武岩质火ft弹强风化28.003.70300-400L高液限粘土粘土可塑28.800.80170-190626玄武岩玄武岩质火ft弹强风化31.202.40350-450含砂高液限粉4土、砂质高液限砂质粘土硬可塑-硬塑45.5014.3017-3225.60.22-0.440.3154.6220-24084钻孔编号WT-17按照岩土工程勘察规范GB 50021-2001(2009 年版

6、)按照ASTM 命名压缩模量承载力特征值地层编号地层名称地层名称状态层底层厚深度标贯范围值标贯液限指数均值范围值液限指数平均值极限侧阻力E1-2fkqsk2粉土6玄武岩玄武岩强风化-中等风化50.004.50500-15005钻孔编号WT-23按照岩土工程勘察规范GB 50021-2001(2009 年版)按照ASTM 命名压缩模量承载力特征值地层名称地层名称状态层底深度标贯范 标贯 液限指数地层编号层厚围值均值范围值液限指数平均值极限侧阻力E1-2fkqskK耕植土可塑1高液限粉土、含砂高液限粉土、砂质高液限粉土粘土夹少量粉细砂可塑3高液限粘土、高液限粉 粘土夹少土、含砂高液限粘土、量粉细砂

7、含砂高液限粉土可塑-硬可塑硬可塑-硬塑硬可塑硬可塑-硬塑kG/cm2kPakPa0.500.50298015.304-107.70.53-0.790.6130.3100-1406019.503.7020-2723.50.37-0.540.4856.1110-1607837.5018.0020-2723.10.17-0.470.3757.3150-1808239.502.001414.00.370.3742.1140-1607050.4510.9519-3326.80.34-0.430.3948.6160-190866钻孔编号WT-24按照岩土工程勘察规范GB 5002

8、1-2001(2009 年版)按照ASTM 命名预压缩模量地层编号地层名称地层名称状态标贯液限指层底深标贯层厚范围数范围度均值值值液限指数平均值承载力特征值 极限侧 极阻力阻E1-2fkqskK耕植土1高液限粉土、高液限粘土夹少量粘土、含砂高液限粉粉细砂土、含砂高液限粘土2含砂高液限粘土、含 粘土夹少量砂高液限粉土粉细砂3高液限粘土、高液限 粘土夹少量粉土粉细砂4砂质高液限粉土、砂砂质粘土质高液限粘土kG/cm2kPakPak可塑0.600.6030.080-12022可塑14.2013.603-106.60.42-0.840.6331.0100-140601可塑-硬可塑22.508.309-

9、1513.00.17-0.580.3137.3110-160702硬可塑-硬塑43.1020.6017-2622.30.18-0.450.2954.9120-220805硬塑50.457.3526-3529.70.09-0.400.2648.3160-1908667钻孔编号WT-25按照岩土工程勘察规范GB 50021-2001(2009 年版)按照ASTM 命名压缩承载力特模量征值层底深标贯范 标贯均状态液限指 液限指数范围极限侧阻高液限粉土、高液限量粉细砂砂高液限粉土量粉细砂硬塑液限粉土量粉细砂硬塑6玄武岩玄武岩地层编号地层名称地层名称度层厚围值值值数平均力值Efkq1-2skkG/cm2

10、kPakPaK耕植土可塑0.500.5030.080-14022粘土夹少1粘土、含砂高液限粉可塑17.30土、含砂高液限粘土16.803-86.00.46-0.740.5933.5100-14060含砂高液限粘土、含粘土夹少 硬可塑-329.8012.5015-2920.40.21-0.550.3947.9120-22080含砂高液限粉土、高粘土夹少 硬可塑-435.705.9030-3833.00.34-0.460.4248.0220-24086强风化37.702.00350-500中等风化41.003.301000-15008L高液限粘土、高液限粉土粘土硬可塑19.804.0012-171

11、4.50.18-0.390.2857.0130-1601高液限粉土粘土可塑-硬可塑21.902.106-1912.50.360.3638.8110-150钻孔编号WT-26按照岩土工程勘察规范 GB 50021-2001(2009 年版)按照ASTM 命名压缩地层编号地层名称地层名称状态标贯液限指层底标贯层厚范围数范围深度均值值值液限指数平均值承载力特模量征值K1耕植土高液限粉土，局部高液限粘土夹少量粉可塑0.50 0.50Efk1-2kG/cm2kPa30.080-120粘土，含砂高液限粘土细砂可塑-硬可塑 15.80 15.30 3-106.60.47-0.70 0.5940.2100-1

12、403高液限粘土、高液限粉土粘土夹少量粉细 砂 砂质粘土玄武岩质火ft弹硬可塑-硬塑 28.40 6.5020-2322.00.3-0.35 0.3348.7120-2204砂质粉土硬塑36.30 7.9032-4741.50.15-0.33 0.2569.7220-2406a玄武岩强风化39.30 3.00350-5005粘土质砂、含砾粘土质砂、砂质高液限粘土砂质粘土密实47.80 8.50 32-4336.5122.7200-2606玄武岩玄武岩强风化48.50 0.70中等风化50.00 1.50350-5001000-15009钻孔编号WT-30按照岩土工程勘察规范 GB 50021-

13、2001(2009 年版)按照ASTM 命名压缩承载力特模量征值极限液限标贯液限指侧阻量粉细砂限粉土、砂质高液限粘土、砂质高液限粉土高液限粘土、砂质高液限粘土量粉细砂硬可塑42.80 17.3010-22 14.25 0.38-0.52 0.4655.4120-160723粘土夹少量粉细砂硬可塑-硬塑5玄武岩玄武岩中等风化地层编地层名称地层名称层底状态标贯层厚范围指数数范围力号深度均值平均值值值E1-2fkqskkG/cm2kPakPaK耕植土可塑0.500.5030.080-12022粘土夹少1高液限粉土可塑15.5015.003-86.30.27-0.710.5240.3100-14060

14、含砂高液限粘土、含砂高液硬可塑24.008.509-1512.00.41-0.540.4847.8110-16070限粉土、高液限粘土、高液 粘土夹少可塑225.501.507.007.000.540.5447.4100-1406045.502.7013-3122.0 0.42-0.470.4552.4120-2208050.004.501000-150010度围值均值围值平均值E1-2fkkG/cm2kPaK耕植土可塑0.500.5030.080-1201高液限粉土粘土可塑5.204.704-85.70.54-0.760.6331.8100-140含砂高液限粘土、砂L2质粉土、含砾砂质高液限

15、粘土砂质粘土可塑9.804.605-65.70.35-0.760.5237.780-130钻孔编号WT-31按照岩土工程勘察规范 GB 50021-2001(2009 年版)按照ASTM 命名压缩承载力模量特征值层底深地层编号地层名称地层名称状态层厚液限标贯范 标贯 液限指数范 指数2高液限粘土、含砂高 粘土夹少量粉细液限粉土砂可塑-硬可塑15.705.906-129.80.55-0.610.5736.5110-1603砂质高液限粘土、含 粘土夹少量粉细砂高液限粉土硬可塑-硬塑27.9012.2012-2016.70.27-0.530.3942.5120-2205砂质高液限粉土砂砂质粘土，局部

16、含少量砾砂硬可塑-硬塑30.802.9017-3124.00.340.3470.9150-1906玄武岩玄武岩中等风化36.005.201000-150011 PAGE 20根据地质资料及本次勘探结果(中间成果)，依目前拟定的建筑物 形式，根据工程经验，基础埋深按照 3.5m 考虑，粘土层，高压缩性，可塑状态，地基承载力低，工程性质差不满足风电机基础天然地 基持力层的规范要求。由于部分机位地层存在玄武岩质火ft弹，埋深不一，这些机位预制桩施工存在一定风险。总包合同中风机基础方案采 用钻孔灌注桩，总包方出于加快施工进度的考虑，建议风机基础地基形式采用PHC 桩基础。三、试验桩方案桩基概况：1、桩

17、型：预应力管桩2、桩径：5003、桩长：25m32m4、混凝土强度：C805、试验桩总桩数：15 根（15 根桩均做抗压静载试验，选取WT24 机位 1 根桩做抗拔和水平静载试验） 6、单桩承载力见下表；水平允许位移值为6mm。风机编号机位中心坐标（VN2000）单桩竖向抗压承载力极单桩抗拔承载力极限值单桩水平承载力极限值工程桩桩长表 1单桩承载力一览表限值（kN）（kN）（kN）（m）WT2431007005025WT163100-25WT012700-30WT063100-29WT143100-32WT282700-30注：单桩承载力基于马克市海上、海上二风电场工程地质勘察报告（中间成果）

18、WD164-3300（110m 轮毂高度）风机载荷进行计算。1、试验桩位置：本风电场拟安装 30 台单机容量 3.3MW 风机机位，装机容量为 249.5MW，本阶段选取风机WT24、WT16、WT06、WT14 和WT28 五台风机机位各打 3 根试验桩（试验桩坐标见表 2），其中 WT24、WT16、WT06、 WT14 和 WT28 五台风机机位共 15 根桩均应进行抗压静载试验，选取WT24 机位 1 根桩进行抗拔、水平力静载试验。试验中可取自然地面为试桩桩顶标高，但试验桩桩长应考虑实际工程桩桩顶至场平高程的高差。（场平标高为0.000，工程桩设计桩顶标高为-3.400m）。WT24

19、机位吊装平台场平绝对标高为 724.85m； WT16 机位吊装平台场平绝对标高为 695.54m；WT01 机位吊装平台场平绝对标高为 641.50m；WT06 机位吊装平台场平绝对标高为 659.95m；WT14 机位吊装平台场平绝对标高为 698.10m；WT28 机位吊装平台场平绝对标高为 658.64m。桩基施工前应对试验桩的位置及标高进行复核，复核无误后方可施工。2、试验桩类型：试验桩类型为 PHC 500 B 90，十字型桩尖。上下两段桩长相差不宜超过 4m。3、沉桩及接桩：可考虑采用锤击法沉桩。采用锤击时，宜采用重锤轻击。应选择适宜的桩帽和衬垫，桩帽内径宜大于桩径 2030mm

20、，其深度为 300 400mm，并应有排气孔。锤和桩帽之间的锤垫可用竖向硬木，厚度为 150200mm；桩帽与桩顶之间须嵌入富有弹性韧性的桩垫，如足够厚度的纸垫，木夹 板及橡胶制品等，以减少桩头的破损，桩垫锤击后的厚度宜为120150mm。当 衬垫被打硬或烧焦时，应及时更换。沉桩时，如管桩孔充满水，应抽干后方可进 行锤击作业。桩身、桩帽、送桩的桩锤应在同一中心线上，防水平偏打。锤击沉桩时宜重锤低击，开始落距较小，待入土一定深度且桩身稳定后再按要求落距进行。一根桩原则上应一次打入，中途不得人为停锤。如确需停锤，亦应尽量缩短停锤时间。管桩的总锤击数不宜超过 2500，最后 1m 的锤击数不宜超过

21、200。接桩均采用钢端板焊接法，桩段顶端距地面1m 左右就可以接桩，接桩前先将下段桩顶清洗干净，加上定位板，然后把上段桩吊放在下段桩端上，依靠定位板将上下桩段接直，接头处如有空隙，应采用锲形铁片全部填实焊牢，拼接处坡口槽电焊应分层对称进行，焊接时应采用措施减小焊接变形，焊缝应连续饱满（满足三级焊缝），焊后应清除焊渣，检查焊缝饱满程度。接桩宜在桩尖穿过较硬的土层后进行，接桩时上下段桩的中心线偏差不宜大于 2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的 0.1%。停锤标准以标高控制为主，并按最后一阵10 击总贯入度达到 50mm 时即可 停锤。当沉桩贯入度比较小而达不到设计桩端标高时，应及时通知设计单位共同协

22、商解决，当基桩达到设计桩端标高，但最后一阵 10 击总贯入度仍较大时，其控制贯入度根据试验桩确定。沉桩结束时，贯入度如果出现异常要停打，应与设计 部门商量后及时处理。四、检测目的、方法本工程风机基础设计等级为甲级，风机桩基需根据有关规程进行承载力检测。承载力检测前先采用低应变法进行桩身完整性检测。承载力检测标准为：单桩竖向（抗拔/水平）承载力极限值见表 1。水平静载试验以桩顶变形控制， 当桩顶最大变形为 6mm 时即停止加载。承载力检测完成后进行高应变检测。承载力检测试验在试验桩沉桩完成后 15 天后进行。1、低应变检测检测目的：通过低应变法检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。

23、检测依据：按中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规范GJ1062014 低应变法条款进行。检测方法：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。2、单桩水平静载荷试验检测目的：采用接近于水平受力桩的实际工作条件的试验方法确定单桩水平承载力特征值。不做破坏性试验。检测依据：单桩水平静载荷试验按中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ1062014 单桩水平静载荷试验要点进行。检测方法：水平推力加载装置宜采用油压千斤顶，加载能力不得小于最

24、大试验荷载的 1.2 倍。水平推力的反力可由相邻桩提供；当专门设置反力结构时，其承载能力和刚度应大于试验桩的 1.2 倍。水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致；千斤顶和试验桩接触处应安置球形支座，千斤顶作用力应水平通过桩身轴线；千斤顶与试桩的接触处应适当补强。在水平力作用平面的受检桩两侧对称安装两个位移计；当需要测量桩顶转角时，尚应在水平力作用下平面以上 50cm 的受检桩两侧对称安装两个位移计。位移测量的基准点设置不应受试验和其他因素的影响，基准点应设置在与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，基准点与试桩净距不应小于 1 倍桩径。试验加载方法：采用单向多循环加卸载法或慢速维持

25、荷载法进行试验。多循环加卸载试验法，按下列规定进行加卸载和位移观测： 荷载分级：取预估水平极限承载力的 1/10 作为每级荷载的增量。 加载程序与位移观测：每级荷载施加后，恒载 4min 后可测读水平位移，然后卸载至零，停 2min 测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环 5 次，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。终止试验的条件：a.当桩身折断；b.水平位移超过 3040mm（软土取 40mm）； c.水平位移达到设计要求的水平位移允许值。资料整理内容：单桩水平静载试验变形汇总表；绘制单桩水平试验荷载-变形（U-）曲线图；单桩水平极限承载力的判定：水平允许位移值为 6mm，

26、根据水平位移量和-lgt 曲线变化综合判定。3、单桩抗拔静载荷试验检测目的：通过抗拔静载试验确定单桩抗拔极限承载力。不做破坏性试验。检测依据：中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规JG范J106-2014“单桩竖向抗拔静载试验”要点进行。检测方法：试验加载装置：采用油压千斤顶加载（千斤顶的加载反力装置可根据现场情况确定，应尽量利用工程桩为支座反力），用联于千斤顶的标准压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。试桩上拔变形采用百分表测量。试验加载方式：采用慢速维持荷载法。加卸载与上拔观测：加载分级：加荷分级为10 级，每级加载量宜为预估极限荷载的1/10，其中第一级可取分级荷载的 2 倍。上

27、拔观测：每级荷载施加后按第 5、15、30、45、60min 测读一次， 以后每隔 30min 测读一次。上拔相对稳定标准：每一小时内的桩顶上拔量不超过 0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第 30min 开始，按 1.5h 连续三次每 30min 的上拔观测值计算）。当桩顶上拔速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量的 5 倍；按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过 100mm 时；按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准的 0.9 倍；对于验收抽样检测的工程桩，达

28、到设计要求的最大上拔荷载值。资料整理内容：单桩竖向抗拔静载试验变形汇总表；绘制单桩竖向抗拔试验荷载-变形（U-）曲线图；单桩竖向抗拔极限承载力的判定：对于陡变形 U- 曲线，取陡升起始点荷载为极限荷载；对于缓变形 U- 曲线，根据上拔量和 -lgt 曲线变化综合判定，即取-lgt 曲线尾部显著弯曲的前一级荷载为极限荷载。4、单桩竖向抗压静载荷试验检测目的：通过单桩竖向抗压静载荷试验确定基桩单桩竖向极限承载力。不做破坏性试验。检测依据：单桩竖向静载荷试验按中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ1062014 单桩竖向抗压静载荷试验条款进行。检测方法：试验时，加载反力装置采用压重平台，用连于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定系数换算荷载。试验桩的沉降采用百分表观测。试验