中閩能源-湘電風(fēng)能5wm風(fēng)機(jī)地基工程方案研究

中閩能源-湘電風(fēng)能5wm風(fēng)機(jī)地基工程方案研究

1吊裝平臺(tái)及機(jī)承臺(tái)福建能源-湖南能源5mw風(fēng)扇示范工程位于福清市三山市魁村砂村，距三山市約15公里。這個(gè)地方離海岸約40米。主要建設(shè)項(xiàng)目位于新亞太平洋相沉積層的第四部分，表面覆蓋著厚厚的2.4m厚的砂礫石。工程土建部分由風(fēng)機(jī)承臺(tái)及吊裝平臺(tái)兩部分組成。吊裝平臺(tái)設(shè)計(jì)高程8.0m,西南側(cè)緊靠山體,其余三面環(huán)海側(cè)布置一圈扶壁式鋼筋混凝土擋墻,頂高程8.0m。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承臺(tái)為圓形重力式,位于吊裝平臺(tái)東北側(cè),距離吊裝平臺(tái)正面邊沿約9m。承臺(tái)最高處約18m,底部直徑24m,上部直徑11m,中間采用錐臺(tái)過(guò)渡。吊裝平臺(tái)擋墻基礎(chǔ)開(kāi)挖高程約為-2.0m,承臺(tái)最低基礎(chǔ)開(kāi)挖高程約為-6.5m。根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃,全部土建工程需在2011年8月20日至2011年12月30日內(nèi)完成。土建工程施工期潮水位平均高程為2.83m,極端高潮位為5.15m,平均低潮位為-2.14m,每日潮間12.5h,場(chǎng)址出露時(shí)間每次約2~4h。土建工程施工不可避免地要受到海潮的影響。2主家建議關(guān)于承臺(tái)環(huán)形圍堰的方案本項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位初步設(shè)計(jì)時(shí)采用兩種圍堰結(jié)合的方案。吊裝平臺(tái)施工采用鋼筋混凝土扶壁式擋墻作為圍堰(頂高程5.2m),采用候潮法施工,待圍堰閉氣后,在該圍堰的保護(hù)下施工內(nèi)側(cè)的鋼筋混凝土扶壁式擋墻(頂高程8.0m),兩道擋墻同時(shí)作為吊裝平臺(tái)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)承臺(tái)施工采用環(huán)形鋼筋混凝土或鋼板圍堰(頂高程5.2m,同時(shí)作為承臺(tái)混凝土澆筑的模板),采用候潮法施工,待圍堰閉氣后,在該圍堰的保護(hù)下進(jìn)行承臺(tái)永久結(jié)構(gòu)的施工。建設(shè)單位組織了多次方案論證會(huì),經(jīng)充分討論研究后認(rèn)為,上述圍堰方案存在以下缺點(diǎn):一是候潮時(shí)間較長(zhǎng),每天有效施工時(shí)段太短(兩次潮間時(shí)間合計(jì)4~8h),施工效率極低,無(wú)法實(shí)現(xiàn)工期目標(biāo);二是承臺(tái)環(huán)形圍堰保護(hù)范圍太小,不利于施工的展開(kāi),且高潮位時(shí)海浪對(duì)施工的影響無(wú)法避免,容易引發(fā)承臺(tái)主體的質(zhì)量缺陷;三是施工期需跨越臺(tái)汛期,承臺(tái)環(huán)形圍堰的結(jié)構(gòu)安全無(wú)法得到充分保證?；谝陨先c(diǎn)原因,專(zhuān)家建議采用其他形式的圍堰。經(jīng)過(guò)對(duì)該工程的布置、工程施工周期、施工時(shí)段潮位、料源等情況的綜合比較,專(zhuān)家建議采用土石或砂(土)袋填筑的梯形圍堰保護(hù)整個(gè)施工場(chǎng)地的方案。施工單位項(xiàng)目部對(duì)目前常用的土石圍堰、砂(土)袋圍堰及充砂管袋圍堰等3種方案進(jìn)行了比較(圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)一致),結(jié)果詳見(jiàn)表1。根據(jù)比較結(jié)果,充砂管袋圍堰方案最佳,本工程最終采用充砂管袋圍堰方案。3大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1堰頂高程設(shè)計(jì)圍堰設(shè)計(jì)總長(zhǎng)240m,最大底寬33.6m,頂寬5.6m,最大高度8m,迎水面坡度1∶2,采用拋塊石護(hù)腳,背水面坡度1∶1.5。按照極端高潮位加安全超高0.85m確定的堰頂高程為6m。圍堰平面布置如圖1所示,結(jié)構(gòu)如圖2所示。3.2細(xì)度模數(shù)較小的海砂坑堰和管袋的鋪設(shè)針對(duì)堰體與海床接觸面、堰體與岸坡接觸面、管袋自身及管袋間可能出現(xiàn)的滲漏,圍堰設(shè)計(jì)時(shí)采取了一定的防滲措施:(1)采用細(xì)度模數(shù)較小的海砂(模數(shù)控制在2.0以下),依靠其致密性好、透水能力差的特點(diǎn),自身防滲。(2)與圍堰接觸的海床及岸坡基面清理平整,凸出的巖石鑿平,坑洞采用海砂回填密實(shí)。(3)鋪設(shè)管袋時(shí),同一水平面的管袋間留設(shè)搭接長(zhǎng)度。管袋充砂時(shí)嚴(yán)格控制充實(shí)度,讓管袋自身調(diào)整擠密。充填過(guò)程采用人工理順管袋間搭接的部位,確保接縫緊貼密實(shí)。4管袋充砂圍堰工程(1)管袋制作。根據(jù)充砂管袋的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),單個(gè)管袋的尺寸大小應(yīng)根據(jù)圍堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定。本工程管袋采用300g/m2土工布縫制,大部分管袋尺寸在直徑2~5m、長(zhǎng)7~20m之間。管袋一面設(shè)3~4個(gè)充填砂袖口,四邊角設(shè)排水洞。(2)砂料和水源選用。充填用的海砂來(lái)源于附近的砂場(chǎng),用2000m3砂駁運(yùn)輸至本工程臨時(shí)堆料場(chǎng)卸料待用。配置清水泵直接抽取海水作為充填時(shí)的水源。(3)設(shè)備與人員配置。本工程配置的圍堰充砂設(shè)備主要有:11kW泥漿泵3臺(tái),5kW清水泵3臺(tái),4寸(直徑)輸水管,3寸(直徑)輸砂管,管長(zhǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要而定。配置施工人員21人。(4)管袋鋪袋充砂碼砌。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探察,圍堰基礎(chǔ)主要為沉積砂礫石和局部基巖出露,因沉積層形成時(shí)間較長(zhǎng),密實(shí)度高,表面平整,故在不破壞沉積層的情況下直接鋪設(shè)充砂管袋。施工前,對(duì)海床進(jìn)行適度的清理平整,以保證堰基較平順,避免尖銳物對(duì)管袋產(chǎn)生破壞。先施工海床最深處的鋪袋,退潮至堰基出露時(shí)即開(kāi)始施工。管袋采用鋼筋樁定位,根據(jù)堰體尺寸,在鋪放處四個(gè)角插上鋼筋樁,先將管袋的角拉環(huán)固定在鋼筋樁上,按照設(shè)計(jì)要求鋪好袋體并整理平順。將泥漿泵輸出口插入管袋袖口內(nèi)綁扎牢固后,開(kāi)始向內(nèi)吹充海砂(海砂要與海水充分混合)。管袋迅速被充滿(mǎn)且產(chǎn)生一定壓力,袋內(nèi)海水被壓擠排出管袋外(利用土工布的濾砂排水特性)。為防止充暴破裂、過(guò)厚或不均勻,嚴(yán)格控制吹填過(guò)程中的壓力及吹填后的管袋尺寸及充實(shí)度。管袋充好并檢查合格后將袖口扎緊扎嚴(yán)。管袋根據(jù)堰址地形從低到高丁順碼砌充填,最底部管袋沿圍堰縱軸碼放,相互間壓緊,管袋間不孤立,形成整體,以防海水沖刷造成位移。充砂管袋成形后,在每個(gè)潮間低潮位時(shí),人工排查管袋是否存在破口。如發(fā)現(xiàn)破口,應(yīng)及時(shí)縫補(bǔ)好。充砂管袋圍堰施工從2011年9月10日開(kāi)始,至2011年10月22日結(jié)束,工期47天。整個(gè)圍堰共計(jì)使用土工布3.5萬(wàn)m2,充填砂3.5萬(wàn)m3,平均日充填強(qiáng)度744m3,最大充填強(qiáng)度1000m3。5圍堰第二調(diào)整管袋放放,確定順平臺(tái)環(huán)2011年10月2日,圍堰尚在施工期間即遭遇第一次臺(tái)風(fēng)。因圍堰未完全成型,頂面沿堰縱軸方向碼放的管袋在風(fēng)浪的作用下整體移位后破袋,而沿堰縱軸垂直方向碼放的管袋破壞輕微。臺(tái)風(fēng)過(guò)后,將堰頂部位的管袋全部改成沿堰縱軸垂直方向碼放。2011年10月25日迎來(lái)第二次臺(tái)風(fēng),此時(shí)圍堰已成型。由于此次臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪較第一次大,圍堰整體結(jié)構(gòu)雖未遭破壞,但迎水面邊坡管袋被沖毀兩袋,說(shuō)明圍堰迎水面抗沖刷能力還是不足。經(jīng)研究,決定在圍堰迎水面主風(fēng)方向增加三袋管袋,順斜面從底部橫向碼放至堰頂,其余有發(fā)生變形的地方適當(dāng)加寬加厚。圍堰局部滲水量較大的部位采用麻包圍堰圍成小積水坑,利用潛水泵強(qiáng)制排水。圍堰在2011年10月22日合攏閉氣至2012年2月18號(hào)主體工程施工結(jié)束破堰拆除期間,各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足本工程的施工要求,在多次臺(tái)風(fēng)的沖擊下未出現(xiàn)垮堰或大的結(jié)構(gòu)破壞。6管袋滲透膜的優(yōu)點(diǎn)(1)因地制宜,節(jié)能環(huán)保。圍堰主要材料為平潭海砂,來(lái)源豐富,采用海船運(yùn)輸,可做到因地制宜、節(jié)能環(huán)保。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適應(yīng)性好。充填充砂管袋時(shí)內(nèi)部為有壓充填,管袋上下、左右的結(jié)合處縫隙因受壓而密實(shí),使水流無(wú)法侵入而抗沖刷。管袋碼放逐層抬高,接觸面相互疊加,整個(gè)圍堰形成一個(gè)整體,增加了圍堰的抗沖刷能力和整體穩(wěn)定性。管袋隨意變形的特性保證了在各種基礎(chǔ)接觸面都能夠結(jié)合緊密,成型快,適應(yīng)性好。實(shí)踐證明,充砂管袋圍堰的防滲效果完全滿(mǎn)足施工要求。(3)施工快速,安全可靠。管袋袋體為工廠(chǎng)定制,現(xiàn)場(chǎng)采用人工碼放,只有往管袋內(nèi)充填海砂需要泥漿泵及清水泵,設(shè)備投入極少,施工工藝簡(jiǎn)單、速度快,可在較短時(shí)間形成圍堰。由于單個(gè)管袋體積較大,確保圍堰施工過(guò)程中不會(huì)被潮水沖垮,適應(yīng)候潮法施工工藝。圍堰運(yùn)行期間,可隨時(shí)根據(jù)水文、氣候、使用要求等條件的變化對(duì)圍堰進(jìn)行調(diào)整及加固。(4)易拆除,無(wú)污染。破堰時(shí)采用挖掘機(jī)破除表層管袋,待漲潮時(shí)讓海水沖走海砂,人工撿拾袋體,退潮時(shí)挖掘機(jī)繼續(xù)破除下一層管袋,直至破堰到底。海砂被海水沖走后不會(huì)造成環(huán)境污染及水土流失。7管袋鋪設(shè)與充填由于是首次在此類(lèi)工程中采用充砂管袋圍堰,沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可供參考,施工單位項(xiàng)目部在施工中邊實(shí)施邊摸索,總結(jié)出以下要點(diǎn)供類(lèi)似工程參考。(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。單個(gè)管袋的尺寸在滿(mǎn)足工藝要求的前提下應(yīng)盡量大,迎水面坡度宜在1∶2至1∶2.5之間,背水面坡度宜在1∶1.5至1∶2之間,堰頂寬度應(yīng)大于5m。圍堰最上部三層管袋的碼放方向應(yīng)與圍堰縱軸線(xiàn)垂直,這樣每袋管袋與海水接觸面變小,被壓面積加大,增加了管袋抗擊海水沖刷力。圍堰迎水面坡腳應(yīng)有拋石護(hù)腳,主迎風(fēng)方向應(yīng)額外增加橫向碼放的管袋用于護(hù)面。同一水平面的管袋與管袋之間鋪袋時(shí)留設(shè)的搭接長(zhǎng)度宜控制在500mm左右,上下層管袋接縫位置應(yīng)交錯(cuò)均勻布置。最下層管袋充實(shí)度可按照50%控制,充實(shí)度應(yīng)逐層提高,但最高一般不超過(guò)70%。(2)施工要點(diǎn)。施工前應(yīng)嚴(yán)格檢查海砂的細(xì)度模數(shù),模數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)的海砂不得用于充填。底層管袋充填時(shí),基面應(yīng)確保處理平整,管袋應(yīng)整體鋪平,每層管袋疊加面做到平行。管袋充填過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格控制充填尺寸和充實(shí)度,避免砂尺寸不足或過(guò)大導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷,一般每層管袋厚度控制在500~800mm。上層管袋施工前應(yīng)檢查下層已施工好的管袋間的接縫處是否緊貼密實(shí),不夠密實(shí)的地方可采取塞填粘土處理。同一管袋應(yīng)在一次漲退潮期間完成充填,以避免水流對(duì)管袋袋體的沖刷破壞。每個(gè)管袋充填完成后應(yīng)至少經(jīng)歷一次漲退潮后方可進(jìn)行上一層管袋施工,以確保管袋中的海砂密實(shí)度滿(mǎn)足要求(手壓袋面無(wú)明顯變形)。圍堰施工及運(yùn)行期間,應(yīng)每天安排專(zhuān)人定時(shí)巡查圍堰表面,如發(fā)現(xiàn)破口,應(yīng)及時(shí)縫補(bǔ),