[发明专利]适用于沙漠地质的管桩类风机基础及施工方法

说明书

本发明提供了适用于沙漠地质的管桩类风机基础及施工方法，适用于风力发电工程建设中风机基础持力层为沙漠区域典型细砂层的情形，也可适用于类似的砂性地质条件。在钢筋混凝土扩展基座的下部设置预应力管桩群桩，并在二者之间设置褥垫层，以形成分离式构造衔接同时组成复合受力结构，对风机扩展基础持力砂层进行复合地基处理加强，避免了高代价的长桩穿透细砂层的设计，能成功解决沙漠地区风力发电机基础的设计和施工技术问题。

技术领域

本发明属于风机基础施工领域，具体涉及适用于沙漠地质的管桩类风机基础及施工方法。

背景技术

风机已遍及全国各地的山岭、平原、高原、戈壁、近海，甚至沙漠及边缘地区。在国家政策鼓励以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点，加快推进大型风电基地建设的大背景下，风力发电工程项目建设已愈来愈近的向沙漠及边缘地区扩展。然而，相比其它环境，沙漠地区虽然风资源丰富，但工程建设环境恶劣，需面临特殊的气象条件、地质特性和沙害等不利因素。

例如某沙漠地区的环境是低山丘陵、山前倾斜戈壁平原、半固定沙丘及平缓沙地等，特征是气候干燥、风沙大、降雨量稀少、地表植被稀疏、低矮或无植被，地层主要为第四系风积砂层，厚10-30m，中密-密实。对于风力发电项目，风机基础是最核心的建筑物，也是风力发电场最重要的土建工程，承担着上部风力发电机和风机塔筒传递下来的各类荷载。然而沙漠边缘地带典型机位地层自上而下分布有细砂、中细砂和砾砂等，稳定性、粘结性和承载力等力学性能较差，对于建造风机基础很不利。

建设沙漠区域的风力发电工程时，根据地质勘察钻芯取样数据和力学性能试验分析，风机基础底部将不可避免的位于力学性能较差的细砂层上。风机扩展基础底部持力层坐落在细中砂层上时，如何对风机基础进行方案设计和研究合适的施工技术方案，全局考虑设计方案的合理性和施工的可行性，以确保风机基础和上部结构的稳定性，是开展沙漠地区预应力管桩复合地基设计施工关键技术研究应用的关键。

按传统的风机基础设计理念，将常规的风机扩展基础底部持力层直接坐落在细砂层上不能确保风机基础的安全性和稳定性。须在基础底部设计凝土灌注桩群桩基础，桩基穿透细砂层，打入下部基岩或其它适宜作为持力层的土层中。然而，沙漠地区往往砂层很厚（厚度10～30m不等），灌注桩穿透至下部可持力地层的工程造价太高，经济性差。

发明内容

本发明目的在于提供适用于沙漠地质的管桩类风机基础及施工方法，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了适用于沙漠地质的管桩类风机基础的施工方法，包括：

确定具有沙漠地质的区域为目标作业区；

基坑开挖；

对预应力管桩群桩的桩位放线；

在桩位所在位置实施分级灌水引孔；

将预应力管桩群桩锤击沉桩；

褥垫层施工；

基础垫层施工；

锚栓组合件安装；

钢筋混凝土扩展基座施工；

基础回填；

碎石盖重施工。

在桩位所在位置实施分级灌水引孔，具体包括：

步骤1，对桩位所在位置提前1小时浸水；

步骤2，取长螺旋钻机在桩位处钻I级引孔；

步骤3，向I级引孔内灌水形成护壁；

步骤4，在I级引孔内继续下钻，形成II级引孔；

步骤5，向II级引孔内灌水形成护壁；

重复步骤4-5，直至完成分级灌水引孔。

褥垫层施工包括：在预应力管桩群桩的露头端铺设褥垫层，褥垫层覆盖所有预应力管桩群桩。

基础垫层施工包括：取电缆穿管，将电缆穿管向下穿过褥垫层后再自预应力管桩群桩的孔隙穿过，最终电缆穿管向上穿出褥垫层，在褥垫层的表面浇筑基础垫层。