河口二期风电场试验桩工作任务书1_任务书工作任务11

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工程设计证书号：090012-sj

华能河口风电场二期工程

试验桩工作任务书

（初稿）

2009年10月

目 录

1． 概述

2.试验桩制作、沉桩施工技术要求 2.1 规范、规程 2.2 试验桩制桩要求 2.3 试验桩沉桩施工技术要求 3． 试验桩检测任务及要求 3.1 桩基检测总体内容和要求 3.2 低应变桩身完整性试验要求

3.3 成孔质量检测和桩身质量超声波试验要求 3.4 高应变桩身抗压承载力试验要求 3.5 桩身水平承载力试验要求 3.6单桩抗压承载力静载荷试验要求 3.7单桩抗拔承载力静载荷试验要求

附图1 试验桩布置图 附图2、3 试验桩钢筋图

审 查：

校 核：

编 写：

1.概述

华能东营河口风电场二期工程地处山东省北部，濒临渤海湾南岸，黄河三角洲腹地。拟建河口风电场二期工程场址位于一期风电场16#风机北面，沿草桥沟外侧向北至沿海滩涂一带沿河布置，再向东沿挑河外侧布置。其中1#~16#位于草桥沟的东侧；17#~29#布置于新建围堤内侧；30#~33#布置于挑河西侧。风电场场沿线长约22.25km，风机布置间距约为400~500m。本期工程规模为49.5MW，采用华锐风电科技生产的单机容量1500kW风电机组，拟装机33台。

本工程场地位于黄河口冲积平原地貌，场地地势低平，人烟稀少，以人工改造的滩地为主。拟建风电场沿线现为滩涂、虾塘、积水坑等，场地地势略有起伏。本工程风机基础型式为后压浆灌注桩基础加上部钢筋混凝土承台。Ⅰ标段包含1~17#的17台风机，Ⅱ标段包含18~33#的16台风机。

风机基础承台为C40钢筋混凝土圆形基础，平面尺寸满足基础桩群布置和上部风机基础环的布置要求，厚度拟定为2.8m。承台共分三节，上节为直径7.0m的圆柱体，高度为0.5m；下节为直径14.0m的圆柱体，高度为1.8m；中节为圆台体，高度为0.5m，圆台斜面坡比为1：6.7。承台基础下共布置14根C25钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩径为0.8m，其中，10根桩沿承台中心、以半径为6m的圆周上均匀布置，4根桩沿承台中心、以半径为3.0m的圆周上均匀布置。桩端采用后注浆技术进行加固处理，以满足基础稳定及变形要求，设计桩长为32~41m。

根据《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007），本工程机组塔架地基基础设计级别为2级，风电基础结构安全等级为2级。

根据《建筑地基础基础设计规范》（GB 50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）、《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）的有关规定，后注浆灌注桩的单桩极限承载力应通过静载试验确定。工程桩的桩数和桩长应通过试验桩的检测结果最后确定，试验桩全部检测完成、检测报告通过验收并经设计确认后方可进行工程桩的施工。依据上述规范，对本工程中的后压浆钻孔灌注桩布置相应的桩基试验任务。本次试验主要任务包括：

（1）选取有工程代表性的试桩场地，以满足规范要求的试验桩数量；（2）提出试验桩的沉桩施工技术要求及桩基检测要求，以便为工程桩提供可靠的设计依据和可行的施工工艺，确保工程桩的设计和施工质量。

（3）对基桩承载能力和施工进度及质量保证等进行全面分析，提供桩基试验报告。

本工程初步拟定2个试验桩场地，根据现场条件（主要是地质条件），拟布置在16＃和31#风机基础附近（最终位置可由工程参与各方共同确定），原则上试验场地距离拟建风机基础中心不大于20m，试验场地的地质资料详见本工程地质勘察报告。试验场地的最终位置可由监理会同业主、设计、施工等有关部门根据现场情况确定。

2.试验桩制作、成桩施工技术要求 2.1 规范、规程

钻孔灌注桩的设计、制造、施工及桩基检测等应遵循下列规程规范（但不限于）：

（1）《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）（2）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）（3）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）（4）《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）（5）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（6）《建筑基桩检测技术规范》（JGJl06-2003）

（7）《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）（8）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）2.2 试验桩布置及制桩要求

钻孔灌注桩试验总数量为4根，分两组布置，每组各布置2根试验桩，第一组试验场地拟布置在Ⅰ标16#风机附近，桩长39m；第二组试验场地拟布置在Ⅱ标31#风机附近，桩长41m。试验桩均为桩端后注浆钻孔灌注桩，两组桩均呈梅花型布置，孔间距暂定为4.0m，桩位初步布置见附图1，根据试桩和检测的具体要求桩位可进行调整，但两根试验桩的最小间距不得小于2.8m。附图1中辅助桩仅为建议桩位，试桩检测所需的辅助桩根据检测要求布置。

桩身混凝土设计标号为C25，施工标号为C30，桩径为800mm，试桩的钢筋图见附图1中说明。

2.3 试验桩沉桩施工技术要求 2.3.1 施工前准备

钻孔灌注桩施工准备工作应满足《建筑桩基技术规范》中有关条款的规定。

2.3.2钻孔灌注桩施工技术要求

（1）钻孔灌注桩施工前，必须进行试成孔试验，以便核对地质资料，检验所选设备、施工工艺及技术要求是否适宜。

（2）试验桩钢筋笼的制作应按附图1中说明要求执行，且在制作、运输和安装过程中采取必要的保护措施，防止产生不可恢复的变形。

（3）钢筋笼主筋的保护层允许偏差（水下浇注混凝土）为：±20mm。（4）钻孔灌注桩各施工工序应连续施工，钢筋笼放入孔内后，应进行二次清孔。

（5）水下浇注混凝土的强度等级应按C30配置，以确保达到设计强度。

（6）为缩短工期，可以采取适当的措施提高混凝土的早期强度。2.3.3桩底压浆施工技术要求 2.3.3.1浆液

(1)浆液由水、水泥、膨润土、缓凝剂（试配）等组成，级配材料的选择、比例等由施工方通过级配试验确定。要求：比重为17~18KN/m3；水灰比为0.45~0.65；初凝时间为4~6小时；

(2)浆液制备后应放置5分钟后才能使用，以消除浆液中的空气。浆液应按每个循环使用量配置备用，使用前浆液应经过过滤，防止杂质堵塞压浆孔。(3)根据桩底压浆的技术要求进行水泥浆液的配合比设计，配合比设计的结果单独报批。正式压浆之前以试验室的配合比作为指导，在现场进行配合比的验证试验，根据实测的技术指标进行配合比调整，最终确定的最优配合比作为正式压浆时浆液制备的施工配合比。

(4)在施工过程中要严格控制浆液配比，制备好的浆液应具有良好的流动性，不离折、不沉淀，浆液进入贮浆桶时必须用16目纱网进行过滤，防止杂物堵塞压浆孔及管路。

2.3.3.2 注浆管道

(1)注浆管道与超声波管道结合，采用Φ50黑铁管（壁厚3mm）。施工时应按设计图纸的要求加工，特别是桩端管道应作加强。桩端注浆管道比钢筋笼长出200mm，管道上留出注浆小孔，并用橡胶皮包裹，铁丝扎紧，防止杂质堵塞注浆孔。

(2)注浆管道的所有接口应连接牢靠，施工质量应严格把关，防止在钢筋笼运输、下放、结构混凝土浇筑过程中管道脱开。

(3)注浆管道露出桩顶的标高，由施工方根据钻孔桩平台标高等现场实际操作条件确定。注浆管道上端口设丝口闷头封闭，下端口也需封闭。

2.3.3.3压浆施工方法(1)开塞：

开塞工作的主要目的是使压浆管路畅通，开启压浆孔，劈裂桩底混凝土，为压浆工作提供前提条件。所以开塞工作是桩底压浆成败的关键。

在混凝土浇注完毕24h～28h，开始对管道进行高压注水，当压力达到最大值后突然下降，证明包裹压浆孔的高压胶布开裂，压浆孔冲开。在混凝土终凝之前的时间内，要经常用高压水进行循环，防止已经开塞成功的压浆孔重新堵塞。当管内仍存在压力水时，不能打开闸阀，以防水射出伤人。

(2)循环压浆

①当混凝土强度达到设计强度70%、并进行超声波无损检测之后进行循环压浆。压浆应分两次进行，第一次压浆以压浆量控制。第一次循环压浆结束后立即进行第二次循环压浆，第二次循环压浆采用注浆量和注浆压力两项指标双控，以注浆量为主，当注浆量达到设计值后，可停止压浆。当压浆量达到设计值75％以上，且压力达到4.0MPa，亦可停止注浆。当邻近桩位正在钻孔时，不得进行桩端注浆，以防浆液穿孔。进浆口压入混和水泥浆时，完成一次压浆后，应均匀减压，防止压力浆倒流堵塞注浆孔。

②当第二次循环压浆达到设计要求并经监理工程师确认后，本钻孔桩压浆完毕。

③应有专人负责记录压浆的起止时间；注入的浆量；注浆的压力；测定各阶段桩的上浮量和总上浮量。

2.3.3.4压浆标准

(1)桩底终止循环压浆标准 ① 总压入水泥量达到设计要求；

②

注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计要求； ③

桩体总上浮15mm。

达到以上三者任一数值则表示本桩压浆全部结束最后一次压浆完毕，应经监理工程师认可。

2.3.3.5注浆施工过程中可能出现的问题及其措施

（1）出现桩周冒气、冒水泡或冒浆现象，应改用浓浆低压漫注，延长间歇时间；

（2）出现注浆压力不升，吃浆不止的情况，应改注最浓浆液，并延长间歇时间；

（3）注浆过程压力较高时，应采用稀浆、高压、小泵量连续灌注。3.试验桩检测任务及要求

3.1 桩基检测总体内容和要求

试验桩检测内容包括：检验桩身完整性的低应变试验和超声波检测、检验单桩竖向抗压承载力及完整性的高应变动测试验、检验单桩竖向承载力和单桩水平承载力的静荷载试验。

本试验分二组，各布置2根试验桩，每组试验的2根试验桩全部进行桩基试验检测。第一，每组试验场所有试验桩先作低应变和超声波桩身完整性检测；第二，每组试验所有试验桩均做高应变竖向抗压承载力试验；第三，每组试验场选取1根进行水平承载力静载荷试验；第四，每组试验各选取1根桩进行抗压、抗拔承载力静载荷试验。水平承载力静载荷试验和抗压承载力试验利用同一根桩。

（1）桩基试验应根据《建筑桩基检测技术规范》有关条款的规定。（2）桩基检测应由通过计量认证，并具有桩基检测资质的机构承担。（3）钻孔灌注桩，要求检测桩混凝土强度至少达到设计强度70％，且不小于15MPa方可进行低应变检测；其他检测须要求受检桩混凝土龄期达到28d或预留同样养护试块强度达到设计强度方可进行。

（4）同一根桩的高应变承载力试验与抗压承载力静载荷试验的间隔时间不少于7～10天。

（5）试桩抗压、抗拔承载力静载荷试验均应加载至破坏状态，即加载到极限承载力值；水平承载力试验按设计要求的水平位移允许值控制加载（4mm）。

3.2 低应变桩身完整性试验要求

桩身完整性检测应采用低应变法试验，检测数量为两组实验的全部试验桩，即4根钻孔灌注桩。

3.2.1 试验目的检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别，确定有效检测桩长范围。3.2.2 试验的一般性要求

（1）受检验桩应符合《建筑基桩检测技术规范》的第8.3.1条款有关规定方可进行试桩。

（2）检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定。

3.2.3 检测数据的分析及试验成果提供

根据《建筑基桩检测技术规范》的有关规定，判别桩身完整性，确定桩身完整性类别，确定有效检测桩长范围。

3.3 试成孔试验和桩身超声波透射法试验要求钻孔灌注桩施工前，必须进行试成孔检测，检测数量为4根桩。每根钻孔桩已埋设2根黑铁管（声测管兼注浆管），每根灌注桩都必须进行超声波检测。为防止施工料渣进入声测管，确保检测时换能器在管内升降畅通，施工过程中应将声测管顶端开口处采用木塞封堵。

3.3.1 试验目的在灌注桩施工前应先进行试成孔试验，主要目的是核对地质资料、检验所选设备、施工工艺及技术要求等是否适宜。

超声波透射法主要检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。3.3.2 试验的一般性要求 3.3.2.1试成孔试验要求

试成孔试验是在灌注桩施工前进行，应由具备相应检测资质的检测部门会同监理及施工单位对成孔的孔径、垂直度、孔壁稳定性及回淤等指标进行现场实时监测，通过以上实时监测结果判断所选设备、施工工艺及技术要求等是否适宜。当成孔至设计标高时，应及时对成孔底部土层地质情况加以判别鉴定，并留取土样备查。当以上各项检测内容均满足设计要求，检验合格后，方可进行下一道工序的施工。

3.3.2.2超声波透射试验要求

（1）检测设备应符合《建筑基桩检测技术规范》的有关规定；

（2）检测前的准备工作应符合下列规定： a）采用标定法确定仪器系统延迟时间； b）计算声测管及耦合水层声时修正值； c）在桩顶部测量相应声测管外壁间净距离；

d）将各声测管注满清水，检查声测管畅通情况，确保换能器在声测管内全程升降顺畅。

（3）超声波透射现场检测步骤应符合《建筑基桩检测技术规范》的有关规定。

3.3.3检测数据分析及试验成果提供

试成孔试验，应针对现场监测及检验数据，对工程地质资料、所选施工设备、施工工艺及技术要求等是否符合设计要求，在报告中给出相应的结论。

超声波透射法检测报告中应提供：受检桩每个检测剖面声速～深度曲线、波幅～深度曲线，并将相应判据临界值所对应的标志线绘制于同一个坐标系；根据声测结果判断桩身缺陷位置，判别桩身完整性类别。

3.4 高应变桩身抗压承载力试验要求

高应变桩身抗压承载力试验应采用高应变法，试验数量为两组试验的全部试验桩，即4根钻孔灌注桩。

3.4.1 试验目的（1）确定单桩竖向抗压极限承载力和桩身完整性；（2）判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；

（3）获取高应变承载力检测与静荷载承载力试验的对应关系，取得由高应变波速换算承载力时的阻尼系数值。

3.4.2 试验的一般性要求

（1）检测设备应符合《建筑基桩检测技术规范》的有关规定；（2）检测前的准备工作应符合下列规定：

a）桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩锤重心应与桩顶对中，锤击装置架立应垂直；

b）对桩头应进行加固处理；

c）传感器的安装应符合《建筑基桩检测技术规范》附录F的规定； d）桩头顶部应设置桩垫，桩垫可采用10～30mm厚的木板或胶合板等材料。

3.4.3检测数据分析及试验成果提供

根据测得的桩身波速及桩底反射信号等进一步确定桩身完整性；结合地质条件、设计参数等，通过对实测波形特征分析计算桩基竖向承载力，以便与静载试验结果进行比较。

3.5 桩身水平承载力试验要求

每组试验选1根试验桩进行水平承载力试验，灌注桩的水平力设计值约为50KN。水平承载力试验可利用抗压承载力静载试验桩，先于抗压检测。3.5.1 试验目的（1）判定水平承载力是否满足设计要求；（2）推定土的抗力系数；

（3）获取桩顶水平力与桩顶水平位移的关系。

（4）测量相应水平荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩。

3.5.2 反力装置

试验反力可由相邻桩提供，当专门设置反力结构时，其承载力和刚度应大于试验桩的1.2倍以上。

3.5.3 测量设备

测量设备的选用和安装应符合《建筑桩基检测技术规范》有关条款的规定。液压千斤顶额定工作压力应具有不小于1.2倍的安全系数。

水平力作用点应位于桩顶，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轴线。

3.5.4 加载要求

本项目试验桩的水平承载力试验应采用单向多循环荷载法。

单向多循环加载法的分级荷载应小于预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10。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。

3.5.5 终止加载

本工程试验桩水平承载力试验为非破坏性试验，按设计要求的水平位移允许值控制加载，水平位移超过4mm时，可终止加载。

3.5.6 检测数据分析及试验成果提供

要求提供桩基水平承载能力检测报告，包括静载试验汇总表、水平力～时间～作用点位移关系曲线（H~t~Y0）和水平力～位移梯度曲线（H～△Y0/△H）、水平力、水平力作用点水平位移～地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线（H~m、Y0~m）、水平位移，并在成果中对桩基水平承载能力作出评价。各级水平力作用下的桩身弯矩图、水平力~最大弯矩截面钢筋拉应力（H~δs）曲线。

3.6 单桩抗压承载力静载荷试验要求

每组试验选取1根已进行水平承载力静载试验的试验桩进行抗压承载力静载荷试验，单桩竖向荷载压力设计值为2600KN。

3.6.1 试验目的（1）确定单桩竖向抗压极限承载力；（2）判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；（3）获取桩顶荷载与桩身沉降的关系；

（4）测定桩的分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量。3.6.2 反力装置

桩身抗压承载力检测应采用静载试验，加载装置可以根据现场情况选择锚桩横梁反力装置，采用锚桩横梁装置作为加载反力时，应对反力装置的全部构件进行强度和变形验算，并对锚桩上拔力进行验算。由于静载试验所加反力较大，锚桩可利用试验桩，因此试验桩桩位布置应由检测、施工、设计及监理等部门协同确定。

3.6.3 测量设备

荷载测量宜采用装置在液压千斤顶上的荷重传感器直接测定，沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，测量设备的选用和安装应符合《建筑桩基检测技术规范》有关条款的规定。

进行静压荷载试验的四根桩中需埋设有测量桩身应力、应变的传感器，按《建筑桩基检测技术规范》进行桩的分层侧阻力和端阻力的测定。根据试验位置的地层条件，每根桩拟在6个高程截面埋设，详见附图1。

3.6.4 加载要求

本项目试验桩的抗压承载力试验应采用慢速维持荷载法。（1）试验桩的加载和卸载方式应符合下列规定：

a）加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍；

b）卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载；

c）加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。

（2）慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：

a）每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次；

b）试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过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的沉降观测值计算）；

c）当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；

d）卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。

3.6.5 终止加载

本工程试验桩抗压承载力试验均应加载至破坏，即加载到极限承载力值。

（1）当出现下列情况之一时，可终止加载：

a）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；

b）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准；

c）当桩顶累计沉降量超过200mm时。3.6.6 检测数据分析及试验成果提供

要求提供桩基承载能力检测报告，包括静载试验汇总表、Q~S曲线、S~lgt曲线、累计沉降量，并在成果中对桩基竖向承载能力作出评价。绘制桩身轴力分布图、计算不同土层的分层侧摩阻力和端阻力值。3.7 单桩抗拔承载力静载荷试验要求

每组试验选取1根尚未进行静载抗压试验的试验桩进行抗拔承载力静载荷试验。单桩竖向荷载上拔力设计值为1200KN。

3.6.1 试验目的（1）确定单桩竖向抗拔极限承载力；（2）判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；（3）获取桩顶荷载与桩身上拔量的关系。3.6.2 反力装置

桩身抗拔承载力检测应采用静载试验，加载装置可以根据现场情况选择锚桩横梁反力装置，采用锚桩横梁装置作为加载反力时，应对反力装置的全部构件进行强度和变形验算，并对锚桩上拔力进行验算。由于静载试验所加反力较大，锚桩可利用试验桩，因此试验桩桩位布置应由检测、施工、设计及监理等部门协同确定。

3.6.3 测量设备

荷载测量宜采用装置在液压千斤顶上的荷重传感器直接测定，沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，测量设备的选用和安装应符合《建筑桩基检测技术规范》有关条款的规定。

3.6.4 加载要求

本项目试验桩的抗压承载力试验应采用慢速维持荷载法。（1）试验桩的加载和卸载方式应符合下列规定：

a）加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍；

b）卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载；

c）加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。

（2）慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：

a）每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次；

b）试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过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的沉降观测值计算）； c）当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；

d）卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。

3.6.5 终止加载

本工程试验桩抗压承载力试验均应加载至破坏，即加载到极限承载力值。

（1）当出现下列情况之一时，可终止加载：

a）某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下上拔量的5倍；

b）桩顶上拔荷载达到钢筋强度标值的0.9倍；

c）当桩顶累计上拔量超过100mm时。3.6.6 检测数据分析及试验成果提供

要求提供桩基承载能力检测报告，包括静载试验汇总表、上拔荷载~桩顶上拔量（U ~δ）关系曲线、桩顶上拔量~时间对数（δ~lgt）关系曲线、累计上拔量，并在成果中对桩基竖向抗拔承载能力作出评价。