超高噸位錨樁法在海上風電場基樁中檢測

賁能慧+孟歡+許樸

摘要：對某處風電場的試驗樁進行錨樁法垂直靜載荷試驗，抗壓試驗最大加載量為50000kN，抗拔試驗最大加載量為26000kN，并依據(jù)預埋元件所測的應變值，計算得出了試樁在該區(qū)域的側摩阻力及樁端阻力值。為工程的設計優(yōu)化提供了有力的數(shù)據(jù)佐證，并為超高噸位錨樁法靜載荷試驗積累了寶貴的經(jīng)驗。

關鍵詞：風電場 錨樁法 超高噸位 最大加載量

近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢喜人，風電裝機容量持續(xù)高增長，對風機基礎要求也越來越高，單樁設計承載力也越來越大。樁的垂直靜載荷試驗是確定單樁承載力的最基本方法。根據(jù)反力裝置的不同可分為錨樁法、堆載法、錨堆聯(lián)合法、自平衡法等。錨樁法是指將試樁周圍的幾根錨樁用錨桿與反力架連接起來，依靠放置在樁頂?shù)那Ы镯攲⒎戳茼斊穑杀贿B接的錨樁提供反力，這種受力情形與基樁的實際受力情形基本類似。由于受到反力架強度和錨樁的抗拔力限制，目前錨樁法抗壓試驗最大加載量為40000kN左右，抗拔試驗最大加載量為24000kN。下面主要介紹某處風電場的試樁進行錨樁法垂直靜載荷試驗。

工程概況

該海上風電場位于江蘇某縣東部外側近海海域，規(guī)劃總裝機容量150MW。該地區(qū)風力資源非常豐富，是理想的風電場址。風電場區(qū)中心離岸約25km，海底高程在-3.7m～-15.3m（1985國家高程基準，下同）之間，海底地形變化較為平緩。

本次試驗用樁均為鋼管樁，試樁樁長93.7m，樁徑2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度71.49m；錨樁樁長87.5m，樁徑2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度63.5m；基準樁樁長52.2m，樁徑1000mm，壁厚10mm～20mm，入土深度31m。為測得試樁樁側分層摩阻力及樁端阻力，驗證地質報告提出的相關數(shù)據(jù)，在試樁外側對稱埋設2列分布式光纖傳感器。

試樁采用IHC S-800液壓錘錘擊沉樁，并經(jīng)高應變全程監(jiān)測，整個沉樁過程中未出現(xiàn)異常。該樁初打靜土阻力為35844kN，3天后進行復打，CAPWAPC擬合的極限承載力為48907kN。

單樁豎向抗壓靜載試驗

試驗反力裝置選用由3根主梁和4根邊梁組合的大于50000kN級荷載的“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)，由四根錨樁提供試驗反力，加載系統(tǒng)由16只5000kN級油壓千斤頂、70MPa超高壓油路和油泵組成，數(shù)據(jù)采集由RS-JYC靜態(tài)測試系統(tǒng)自動完成。反力系統(tǒng)及千斤頂布置圖見圖1。

沉樁30天后對該樁進行錨樁法抗壓靜載荷試驗。加載方式采用快速維持荷載法。為了確保試驗過程的安全，試樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗荷載分級如下：試驗加載過程先按每級加載量4000kN加載至預估最大荷載44000kN，若仍未達到終止試驗條件時，繼續(xù)加載至50000kN。后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

試樁加載至44000kN時，加載段的荷載～沉降曲線仍基本保持線性，繼續(xù)加載至50000kN，該級沉降增量平穩(wěn)亦無加大趨勢。此時樁頂沉降為40.28mm，樁端沉降為8.28mm，卸載至零1h后樁頂殘余沉降2.47mm，樁端殘余沉降1.29mm。試驗所得Q～s及s～lgt曲線見圖2。由圖2可見，該樁的Q（荷載）～s（沉降）曲線加載段基本保持線性，s～lgt曲線尾部亦未出現(xiàn)向下的折線。根據(jù)規(guī)范判斷該樁單樁軸向抗壓極限承載力不小于50000kN。

圖1 反力系統(tǒng)及千斤頂布置圖

圖2 試樁抗壓試驗Q～s及s～lgt曲線及相應數(shù)值

在計算樁身抗壓側摩阻力時，僅按樁身外側面積考慮。根據(jù)分布式光纖傳感器測試結果，計算得到抗壓試驗試樁的樁身軸力及側摩阻力值，如圖3，并得出各土層抗壓側摩阻力及樁端阻力數(shù)值，見表1。

圖3 試樁抗壓試驗樁身軸力及樁身側摩阻力分布圖

表1 試樁抗壓樁側土阻力及樁端阻力值

單樁豎向抗拔靜載試驗

對風電場的基樁來說，試樁的抗拔承載力顯得尤為重要，而此樁的抗拔試驗加載量為26000kN，當屬國內最高抗拔噸位。

試驗反力裝置選用由2根主梁和4根邊梁組合的30000kN級荷載的“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)，由四根錨樁提供試驗反力，加載系統(tǒng)由6只5000kN級油壓千斤頂、70MPa超高壓油路和油泵組成，數(shù)據(jù)采集仍由RS-JYC靜態(tài)測試系統(tǒng)自動完成。

抗壓結束7天后對該樁進行錨樁法抗拔靜載荷試驗。加載方式采用快速維持荷載法。試驗荷載分級如下：先按每級加載量2000kN加載至預估最大荷載20000kN，若仍未達到終止試驗條件時，繼續(xù)加載至26000kN。后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

試驗加載至26000kN時，加載段的荷載～上拔量曲線仍基本保持線性。此時樁頂上拔量為32.11mm，樁端上拔量為8.85mm，卸載至零1h后樁頂殘余上拔量15.24mm，樁端殘余上拔量5.49mm。實測U～δ曲線及δ～lgt曲線見圖4。由圖4可見，該樁的U（荷載）～δ（上拔量）曲線加載段基本保持線性，δ～lgt曲線尾部亦未出現(xiàn)向上的折線。根據(jù)規(guī)范判斷該樁單樁軸向抗拔極限承載力不小于26000kN。

圖4 試樁抗拔試驗U～δ曲線及δ～lgt曲線

與抗壓試驗類似，減去試樁自重，考慮計算得到抗拔試驗試樁的樁身軸力，并得出各土層抗壓側摩阻力及樁端阻力數(shù)值，見表2。

表2 試樁抗拔樁側土阻力及樁端阻力值

結論

整個試樁工程歷時4個月，完成了高達50000kN的錨樁法垂直靜載荷試驗，為該海上風電場樁長的最終確定提供了可靠的數(shù)據(jù)，也為該機組采用導管架基礎的設計施工提供了第一手資料，取得了十分顯著的經(jīng)濟效益。

50000kN超高噸位錨樁法靜載荷試驗的成功，說明“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)、加載裝置（并聯(lián)千斤頂、油泵）、數(shù)據(jù)采集儀系統(tǒng)（測控主機、傳感器、油泵控制器）是先進、可靠、安全的，為超高噸位錨樁法試驗積累了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 宋礎，劉漢中.海上風力發(fā)電場開發(fā)現(xiàn)狀及趨勢[J].電力勘測設計，2006，2：55～58.

[2] 中華人民共和國交通部. JTJ254-98港口工程樁基規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.

[3] 中華人民共和國交通部. JTJ255-2002.港口工程基樁靜載荷試驗規(guī)程[S].北京：人民交通出版社.

[4] 孫洋波，李林云. 超長大直徑灌注樁超高噸位錨樁法抗壓試驗研究[J].浙江建筑，2009，26（6）：33～39.

（作者單位：上海港灣工程質量檢測有限公司）endprint

摘要：對某處風電場的試驗樁進行錨樁法垂直靜載荷試驗，抗壓試驗最大加載量為50000kN，抗拔試驗最大加載量為26000kN，并依據(jù)預埋元件所測的應變值，計算得出了試樁在該區(qū)域的側摩阻力及樁端阻力值。為工程的設計優(yōu)化提供了有力的數(shù)據(jù)佐證，并為超高噸位錨樁法靜載荷試驗積累了寶貴的經(jīng)驗。

關鍵詞：風電場 錨樁法 超高噸位 最大加載量

近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢喜人，風電裝機容量持續(xù)高增長，對風機基礎要求也越來越高，單樁設計承載力也越來越大。樁的垂直靜載荷試驗是確定單樁承載力的最基本方法。根據(jù)反力裝置的不同可分為錨樁法、堆載法、錨堆聯(lián)合法、自平衡法等。錨樁法是指將試樁周圍的幾根錨樁用錨桿與反力架連接起來，依靠放置在樁頂?shù)那Ы镯攲⒎戳茼斊穑杀贿B接的錨樁提供反力，這種受力情形與基樁的實際受力情形基本類似。由于受到反力架強度和錨樁的抗拔力限制，目前錨樁法抗壓試驗最大加載量為40000kN左右，抗拔試驗最大加載量為24000kN。下面主要介紹某處風電場的試樁進行錨樁法垂直靜載荷試驗。

工程概況

該海上風電場位于江蘇某縣東部外側近海海域，規(guī)劃總裝機容量150MW。該地區(qū)風力資源非常豐富，是理想的風電場址。風電場區(qū)中心離岸約25km，海底高程在-3.7m～-15.3m（1985國家高程基準，下同）之間，海底地形變化較為平緩。

本次試驗用樁均為鋼管樁，試樁樁長93.7m，樁徑2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度71.49m；錨樁樁長87.5m，樁徑2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度63.5m；基準樁樁長52.2m，樁徑1000mm，壁厚10mm～20mm，入土深度31m。為測得試樁樁側分層摩阻力及樁端阻力，驗證地質報告提出的相關數(shù)據(jù)，在試樁外側對稱埋設2列分布式光纖傳感器。

試樁采用IHC S-800液壓錘錘擊沉樁，并經(jīng)高應變全程監(jiān)測，整個沉樁過程中未出現(xiàn)異常。該樁初打靜土阻力為35844kN，3天后進行復打，CAPWAPC擬合的極限承載力為48907kN。

單樁豎向抗壓靜載試驗

試驗反力裝置選用由3根主梁和4根邊梁組合的大于50000kN級荷載的“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)，由四根錨樁提供試驗反力，加載系統(tǒng)由16只5000kN級油壓千斤頂、70MPa超高壓油路和油泵組成，數(shù)據(jù)采集由RS-JYC靜態(tài)測試系統(tǒng)自動完成。反力系統(tǒng)及千斤頂布置圖見圖1。

沉樁30天后對該樁進行錨樁法抗壓靜載荷試驗。加載方式采用快速維持荷載法。為了確保試驗過程的安全，試樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗荷載分級如下：試驗加載過程先按每級加載量4000kN加載至預估最大荷載44000kN，若仍未達到終止試驗條件時，繼續(xù)加載至50000kN。后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

試樁加載至44000kN時，加載段的荷載～沉降曲線仍基本保持線性，繼續(xù)加載至50000kN，該級沉降增量平穩(wěn)亦無加大趨勢。此時樁頂沉降為40.28mm，樁端沉降為8.28mm，卸載至零1h后樁頂殘余沉降2.47mm，樁端殘余沉降1.29mm。試驗所得Q～s及s～lgt曲線見圖2。由圖2可見，該樁的Q（荷載）～s（沉降）曲線加載段基本保持線性，s～lgt曲線尾部亦未出現(xiàn)向下的折線。根據(jù)規(guī)范判斷該樁單樁軸向抗壓極限承載力不小于50000kN。

圖1 反力系統(tǒng)及千斤頂布置圖

圖2 試樁抗壓試驗Q～s及s～lgt曲線及相應數(shù)值

在計算樁身抗壓側摩阻力時，僅按樁身外側面積考慮。根據(jù)分布式光纖傳感器測試結果，計算得到抗壓試驗試樁的樁身軸力及側摩阻力值，如圖3，并得出各土層抗壓側摩阻力及樁端阻力數(shù)值，見表1。

圖3 試樁抗壓試驗樁身軸力及樁身側摩阻力分布圖

表1 試樁抗壓樁側土阻力及樁端阻力值

單樁豎向抗拔靜載試驗

對風電場的基樁來說，試樁的抗拔承載力顯得尤為重要，而此樁的抗拔試驗加載量為26000kN，當屬國內最高抗拔噸位。

試驗反力裝置選用由2根主梁和4根邊梁組合的30000kN級荷載的“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)，由四根錨樁提供試驗反力，加載系統(tǒng)由6只5000kN級油壓千斤頂、70MPa超高壓油路和油泵組成，數(shù)據(jù)采集仍由RS-JYC靜態(tài)測試系統(tǒng)自動完成。

抗壓結束7天后對該樁進行錨樁法抗拔靜載荷試驗。加載方式采用快速維持荷載法。試驗荷載分級如下：先按每級加載量2000kN加載至預估最大荷載20000kN，若仍未達到終止試驗條件時，繼續(xù)加載至26000kN。后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

試驗加載至26000kN時，加載段的荷載～上拔量曲線仍基本保持線性。此時樁頂上拔量為32.11mm，樁端上拔量為8.85mm，卸載至零1h后樁頂殘余上拔量15.24mm，樁端殘余上拔量5.49mm。實測U～δ曲線及δ～lgt曲線見圖4。由圖4可見，該樁的U（荷載）～δ（上拔量）曲線加載段基本保持線性，δ～lgt曲線尾部亦未出現(xiàn)向上的折線。根據(jù)規(guī)范判斷該樁單樁軸向抗拔極限承載力不小于26000kN。

圖4 試樁抗拔試驗U～δ曲線及δ～lgt曲線

與抗壓試驗類似，減去試樁自重，考慮計算得到抗拔試驗試樁的樁身軸力，并得出各土層抗壓側摩阻力及樁端阻力數(shù)值，見表2。

表2 試樁抗拔樁側土阻力及樁端阻力值

結論

整個試樁工程歷時4個月，完成了高達50000kN的錨樁法垂直靜載荷試驗，為該海上風電場樁長的最終確定提供了可靠的數(shù)據(jù)，也為該機組采用導管架基礎的設計施工提供了第一手資料，取得了十分顯著的經(jīng)濟效益。

50000kN超高噸位錨樁法靜載荷試驗的成功，說明“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)、加載裝置（并聯(lián)千斤頂、油泵）、數(shù)據(jù)采集儀系統(tǒng)（測控主機、傳感器、油泵控制器）是先進、可靠、安全的，為超高噸位錨樁法試驗積累了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 宋礎，劉漢中.海上風力發(fā)電場開發(fā)現(xiàn)狀及趨勢[J].電力勘測設計，2006，2：55～58.

[2] 中華人民共和國交通部. JTJ254-98港口工程樁基規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.

[3] 中華人民共和國交通部. JTJ255-2002.港口工程基樁靜載荷試驗規(guī)程[S].北京：人民交通出版社.

[4] 孫洋波，李林云. 超長大直徑灌注樁超高噸位錨樁法抗壓試驗研究[J].浙江建筑，2009，26（6）：33～39.

（作者單位：上海港灣工程質量檢測有限公司）endprint

摘要：對某處風電場的試驗樁進行錨樁法垂直靜載荷試驗，抗壓試驗最大加載量為50000kN，抗拔試驗最大加載量為26000kN，并依據(jù)預埋元件所測的應變值，計算得出了試樁在該區(qū)域的側摩阻力及樁端阻力值。為工程的設計優(yōu)化提供了有力的數(shù)據(jù)佐證，并為超高噸位錨樁法靜載荷試驗積累了寶貴的經(jīng)驗。

關鍵詞：風電場 錨樁法 超高噸位 最大加載量

近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢喜人，風電裝機容量持續(xù)高增長，對風機基礎要求也越來越高，單樁設計承載力也越來越大。樁的垂直靜載荷試驗是確定單樁承載力的最基本方法。根據(jù)反力裝置的不同可分為錨樁法、堆載法、錨堆聯(lián)合法、自平衡法等。錨樁法是指將試樁周圍的幾根錨樁用錨桿與反力架連接起來，依靠放置在樁頂?shù)那Ы镯攲⒎戳茼斊穑杀贿B接的錨樁提供反力，這種受力情形與基樁的實際受力情形基本類似。由于受到反力架強度和錨樁的抗拔力限制，目前錨樁法抗壓試驗最大加載量為40000kN左右，抗拔試驗最大加載量為24000kN。下面主要介紹某處風電場的試樁進行錨樁法垂直靜載荷試驗。

工程概況

該海上風電場位于江蘇某縣東部外側近海海域，規(guī)劃總裝機容量150MW。該地區(qū)風力資源非常豐富，是理想的風電場址。風電場區(qū)中心離岸約25km，海底高程在-3.7m～-15.3m（1985國家高程基準，下同）之間，海底地形變化較為平緩。

本次試驗用樁均為鋼管樁，試樁樁長93.7m，樁徑2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度71.49m；錨樁樁長87.5m，樁徑2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度63.5m；基準樁樁長52.2m，樁徑1000mm，壁厚10mm～20mm，入土深度31m。為測得試樁樁側分層摩阻力及樁端阻力，驗證地質報告提出的相關數(shù)據(jù)，在試樁外側對稱埋設2列分布式光纖傳感器。

試樁采用IHC S-800液壓錘錘擊沉樁，并經(jīng)高應變全程監(jiān)測，整個沉樁過程中未出現(xiàn)異常。該樁初打靜土阻力為35844kN，3天后進行復打，CAPWAPC擬合的極限承載力為48907kN。

單樁豎向抗壓靜載試驗

試驗反力裝置選用由3根主梁和4根邊梁組合的大于50000kN級荷載的“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)，由四根錨樁提供試驗反力，加載系統(tǒng)由16只5000kN級油壓千斤頂、70MPa超高壓油路和油泵組成，數(shù)據(jù)采集由RS-JYC靜態(tài)測試系統(tǒng)自動完成。反力系統(tǒng)及千斤頂布置圖見圖1。

沉樁30天后對該樁進行錨樁法抗壓靜載荷試驗。加載方式采用快速維持荷載法。為了確保試驗過程的安全，試樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗荷載分級如下：試驗加載過程先按每級加載量4000kN加載至預估最大荷載44000kN，若仍未達到終止試驗條件時，繼續(xù)加載至50000kN。后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

試樁加載至44000kN時，加載段的荷載～沉降曲線仍基本保持線性，繼續(xù)加載至50000kN，該級沉降增量平穩(wěn)亦無加大趨勢。此時樁頂沉降為40.28mm，樁端沉降為8.28mm，卸載至零1h后樁頂殘余沉降2.47mm，樁端殘余沉降1.29mm。試驗所得Q～s及s～lgt曲線見圖2。由圖2可見，該樁的Q（荷載）～s（沉降）曲線加載段基本保持線性，s～lgt曲線尾部亦未出現(xiàn)向下的折線。根據(jù)規(guī)范判斷該樁單樁軸向抗壓極限承載力不小于50000kN。

圖1 反力系統(tǒng)及千斤頂布置圖

圖2 試樁抗壓試驗Q～s及s～lgt曲線及相應數(shù)值

在計算樁身抗壓側摩阻力時，僅按樁身外側面積考慮。根據(jù)分布式光纖傳感器測試結果，計算得到抗壓試驗試樁的樁身軸力及側摩阻力值，如圖3，并得出各土層抗壓側摩阻力及樁端阻力數(shù)值，見表1。

圖3 試樁抗壓試驗樁身軸力及樁身側摩阻力分布圖

表1 試樁抗壓樁側土阻力及樁端阻力值

單樁豎向抗拔靜載試驗

對風電場的基樁來說，試樁的抗拔承載力顯得尤為重要，而此樁的抗拔試驗加載量為26000kN，當屬國內最高抗拔噸位。

試驗反力裝置選用由2根主梁和4根邊梁組合的30000kN級荷載的“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)，由四根錨樁提供試驗反力，加載系統(tǒng)由6只5000kN級油壓千斤頂、70MPa超高壓油路和油泵組成，數(shù)據(jù)采集仍由RS-JYC靜態(tài)測試系統(tǒng)自動完成。

抗壓結束7天后對該樁進行錨樁法抗拔靜載荷試驗。加載方式采用快速維持荷載法。試驗荷載分級如下：先按每級加載量2000kN加載至預估最大荷載20000kN，若仍未達到終止試驗條件時，繼續(xù)加載至26000kN。后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

試驗加載至26000kN時，加載段的荷載～上拔量曲線仍基本保持線性。此時樁頂上拔量為32.11mm，樁端上拔量為8.85mm，卸載至零1h后樁頂殘余上拔量15.24mm，樁端殘余上拔量5.49mm。實測U～δ曲線及δ～lgt曲線見圖4。由圖4可見，該樁的U（荷載）～δ（上拔量）曲線加載段基本保持線性，δ～lgt曲線尾部亦未出現(xiàn)向上的折線。根據(jù)規(guī)范判斷該樁單樁軸向抗拔極限承載力不小于26000kN。

圖4 試樁抗拔試驗U～δ曲線及δ～lgt曲線

與抗壓試驗類似，減去試樁自重，考慮計算得到抗拔試驗試樁的樁身軸力，并得出各土層抗壓側摩阻力及樁端阻力數(shù)值，見表2。

表2 試樁抗拔樁側土阻力及樁端阻力值

結論

整個試樁工程歷時4個月，完成了高達50000kN的錨樁法垂直靜載荷試驗，為該海上風電場樁長的最終確定提供了可靠的數(shù)據(jù)，也為該機組采用導管架基礎的設計施工提供了第一手資料，取得了十分顯著的經(jīng)濟效益。

50000kN超高噸位錨樁法靜載荷試驗的成功，說明“四錨一”的梁-錨樁反力系統(tǒng)、加載裝置（并聯(lián)千斤頂、油泵）、數(shù)據(jù)采集儀系統(tǒng)（測控主機、傳感器、油泵控制器）是先進、可靠、安全的，為超高噸位錨樁法試驗積累了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 宋礎，劉漢中.海上風力發(fā)電場開發(fā)現(xiàn)狀及趨勢[J].電力勘測設計，2006，2：55～58.

[2] 中華人民共和國交通部. JTJ254-98港口工程樁基規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.

[3] 中華人民共和國交通部. JTJ255-2002.港口工程基樁靜載荷試驗規(guī)程[S].北京：人民交通出版社.

[4] 孫洋波，李林云. 超長大直徑灌注樁超高噸位錨樁法抗壓試驗研究[J].浙江建筑，2009，26（6）：33～39.

（作者單位：上海港灣工程質量檢測有限公司）endprint