提高风机弹卡式连接混凝土方桩质量的工艺研究与应用

摘   要：本文以某100MW风电场工程为载体，针对风机弹卡式连接混凝土方桩质量一次合格率低的问题进行了深入分析，充分挖掘数据规律，得出了弹卡连接件破损是提高桩基一次合格率的重点，并最终确认了“桩帽与桩头之间缓冲材料选取不当”和“开挖方式不正确，成品保护效果差”为主要原因，针对性的制定了“更換缓冲材料”及制定开挖制度的方案，提高了桩基质量，从而达到提高安装效率、缩短施工工期、降本增效的目的。

关键词：风机  桩基  弹卡式连接  一次合格率

中图分类号：TU473.1                             文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）06（b）-0048-02

在风电工程建设中风机方桩的质量对机组安装质量、工期和经济效益等均有较大影响，而常规风电工程施工中方桩的一次合格率偏低，本项目前期施工的桩基一次合格率仅为81.3%。为提高风机桩基施工质量，提高一次合格率，克服行业施工技术难题，针对如何提高风机弹卡式连接混凝土方桩质量进行了深入的分析，找出了影响桩基质量的主要因素，并制定了针对性预防措施，有效提高了桩基质量。

1  工程概况

江苏省某100MW风电场工程，计划安装25台塔筒高度137m的维斯塔斯2.0MW风力发电机和25台塔筒高度140m的金风2.0MW风力发电机。项目位于江苏省高邮市，区域内河网密布，鱼塘、虾塘较多。地基岩土主要由上部第四系全新统、上更新统冲积、湖积成因的粉质粘土、粉质粘土、粉土组成。

针对塔筒较高、地基土较软弱的工程现况，风机塔架基础采用现浇钢筋混凝土承台结构，基础形式采用扩展承台+桩基础。预应力混凝土方桩桩型选用边长450mm、500mm两种，使用DD128有覆带行走功能的导杆式柴油锤，将预制桩沉入持力层。

2  弹卡式预应力混凝土方桩描述

弹卡式预应力混凝土实心方桩，是按照GB5007《建筑地基基础设计规范》的要求，研发的一种新型预应力混凝土方桩。具有坚固、防腐、节能、节材、绿色环保和施工便捷、质量可靠等优点，采用弹卡式机械连接加防腐材料填充密封方法，弹卡式连接预应力混凝土方桩，由于使用了全新连接方式，使上、下节桩成为了一个完整的整体，同时能满足土质有污染条件下的防腐要求，彻底解决了周围环境对预制桩接头用钢板和焊接蚀及电焊时对桩端板和钢筋电焊再次造成破坏等问题，此外桩身的预应力钢筋通过连接在墩头上的螺母与承台锚固钢筋上的螺栓连接在一起，保证了预应力钢筋与承台锚固钢筋在同一轴线上，实现了预应力筋必须直接锚入承台的要求。此产品各项力学性能指标优良，施工时间节约了30%以上，与普通实心方桩相比，大幅度节约了工程项目的桩基础建设费用，经济效益显著。

3  存在的主要问题

在工程前期的8台风机共计332根桩施工完成后，经桩位复测、标高检测、弹卡连接件检查等常规检测方法进行验收，发现一次验收合格率仅为81.3%，无法满足业主一次合格率90%的要求。通过现场调查发现，造成桩基础验收不合格的主要原因是弹卡连接件破坏，因此降低弹卡连接件破损率可大幅度提高桩基一次验收合格率。

4  原因分析

为提高桩基施工质量，主要从“人”、“机”、“料”、“法”、“环”等五个方面入手进行分析，通过综合、全面的分析，共找出了11个末端原因，详见表1所示。

通过查阅现场资料和专业文献，对以上11个末端原因进行了逐个比对、分析、排除，最终确定了导致连接件破损的主要原因是“桩帽与桩头之间缓冲材料选取不当”和“开挖方式不正确，成品保护效果差”。

5  解决措施

5.1 缓冲材料问题处理措施

为解决“桩帽与桩身之间缓冲材料选取不当”导致的锤头下落时对桩身的冲击力过大，造成桩头混凝土破碎、连接件破损的问题，采用纸板、木板、橡胶垫三种材料，厚度分别为10mm、30mm、50mm、80mm，用正交试验法进行试验。

试验1：在桩帽与桩身之间放入纸板作为缓冲材料，分别选取10mm、30mm、50mm、80mm厚纸板进行试验;

试验2：在桩帽与桩身之间放入木板作为缓冲材料，分别选取10mm、30mm、50mm、80mm厚木板进行试验;

试验3：在桩帽与桩身之间放入橡胶垫作为缓冲材料，分别选取10mm、30mm、50mm、80mm厚橡胶垫进行试验;

通过对试验结果对比分析后得出结论，采用50mm厚木板、80mm厚木板、50mm厚橡胶垫、80mm厚橡胶垫作为桩帽与桩头之间的缓冲材料，都可以达到预期目标，但从经济效益方面分析，决定采用50mm厚木板作为缓冲材料以解决该问题。

5.2 开挖过程成品防护处理措施

为解决风机基础开挖时的操作不当，造成连接件直接破坏的问题，经过分析决定采用人工配合机械的开挖方式，最大程度保护桩头及连接件，并进行了如下试验：

试验1：在距离桩顶标高100mm时，人工开挖为主，机械为辅;

试验2：在距离桩顶标高200mm时，人工开挖为主，机械为辅;

试验3：在距离桩顶标高300mm时，人工开挖为主，机械为辅;

通过对试验结果对比、分析发现，采用50mm厚木板作为缓冲材料，并且在距离桩顶标高300mm时，人工配合机械开挖的方式，可以到达预期的目标。

5.3 实施后效果反馈

根据以上措施，调整了施工工艺，通过对后续风机桩基检查验收发现，风机弹卡式连接混凝土方桩质量一次合格率提高至94.6%。

6  结语

通过对风机弹卡式连接混凝土方桩一次验收合格率低的问题进行分析、研究，找到了提高一次验收合格率的方法，并及时采取了针对性措施，提高了风机安装效率、缩短了工期，经济效益明显。在同类型风机项目的施工过程中，应进一步完善作业指导书，加强施工人员培训，不断改进施工方法，提高施工人员技术水平。

参考文献

[1] 王云飞，陈刚，徐铨彪，等.弹卡式连接预应力混凝土方桩接头抗拉性能研究[J].防灾减灾工程学报，2018，38（6）：1003-1011.

[2] 张玉良.风电项目中土建工程技术质量的控制要点分析[J].门窗，2019（22）：214.

[3] 阮文明.风电项目中土建工程技术质量的控制的要点[J].大众标准化，2019（12）：54，56.

作者简介：于海滨（1975，12—），男，汉族，山东青州人，大专，中级工程师，研究方向：风电EPC施工组织与管理。