超高吨位锚桩法在海上风电场基桩中检测
贲能慧+孟欢+许朴
摘要：对某处风电场的试验桩进行锚桩法垂直静载荷试验，抗压试验最大加载量为50000kN，抗拔试验最大加载量为26000kN，并依据预埋元件所测的应变值，计算得出了试桩在该区域的侧摩阻力及桩端阻力值。为工程的设计优化提供了有力的数据佐证，并为超高吨位锚桩法静载荷试验积累了宝贵的经验。
关键词：风电场 锚桩法 超高吨位 最大加载量
近年来，我国风电产业发展形势喜人，风电装机容量持续高增长，对风机基础要求也越来越高，单桩设计承载力也越来越大。桩的垂直静载荷试验是确定单桩承载力的最基本方法。根据反力装置的不同可分为锚桩法、堆载法、锚堆联合法、自平衡法等。锚桩法是指将试桩周围的几根锚桩用锚杆与反力架连接起来，依靠放置在桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力，这种受力情形与基桩的实际受力情形基本类似。由于受到反力架强度和锚桩的抗拔力限制，目前锚桩法抗压试验最大加载量为40000kN左右，抗拔试验最大加载量为24000kN。下面主要介绍某处风电场的试桩进行锚桩法垂直静载荷试验。
工程概况
该海上风电场位于江苏某县东部外侧近海海域，规划总装机容量150MW。该地区风力资源非常丰富，是理想的风电场址。风电场区中心离岸约25km，海底高程在-3.7m～-15.3m（1985国家高程基准，下同）之间，海底地形变化较为平缓。
本次试验用桩均为钢管桩，试桩桩长93.7m，桩径2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度71.49m；锚桩桩长87.5m，桩径2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度63.5m；基准桩桩长52.2m，桩径1000mm，壁厚10mm～20mm，入土深度31m。为测得试桩桩侧分层摩阻力及桩端阻力，验证地质报告提出的相关数据，在试桩外侧对称埋设2列分布式光纤传感器。
试桩采用IHC S-800液压锤锤击沉桩，并经高应变全程监测，整个沉桩过程中未出现异常。该桩初打静土阻力为35844kN，3天后进行复打，CAPWAPC拟合的极限承载力为48907kN。
单桩竖向抗压静载试验
试验反力装置选用由3根主梁和4根边梁组合的大于50000kN级荷载的“四锚一”的梁-锚桩反力系统，由四根锚桩提供试验反力，加载系统由16只5000kN级油压千斤顶、70MPa超高压油路和油泵组成，数据采集由RS-JYC静态测试系统自动完成。反力系统及千斤顶布置图见图1。
沉桩30天后对该桩进行锚桩法抗压静载荷试验。加载方式采用快速维持荷载法。为了确保试验过程的安全，试桩单桩竖向抗压静载荷试验荷载分级如下：试验加载过程先按每级加载量4000kN加载至预估最大荷载44000kN，若仍未达到终止试验条件时，继续加载至50000kN。后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。
试桩加载至44000kN时，加载段的荷载～沉降曲线仍基本保持线性，继续加载至50000kN，该级沉降增量平稳亦无加大趋势。此时桩顶沉降为40.28mm，桩端沉降为8.28mm，卸载至零1h后桩顶残余沉降2.47mm，桩端残余沉降1.29mm。试验所得Q～s及s～lgt曲线见图2。由图2可见，该桩的Q（荷载）～s（沉降）曲线加载段基本保持线性，s～lgt曲线尾部亦未出现向下的折线。根据规范判断该桩单桩轴向抗压极限承载力不小于50000kN。
图1 反力系统及千斤顶布置图
图2 试桩抗压试验Q～s及s～lgt曲线及相应数值
在计算桩身抗压侧摩阻力时，仅按桩身外侧面积考虑。根据分布式光纤传感器测试结果，计算得到抗压试验试桩的桩身轴力及侧摩阻力值，如图3，并得出各土层抗压侧摩阻力及桩端阻力数值，见表1。
图3 试桩抗压试验桩身轴力及桩身侧摩阻力分布图
表1 试桩抗压桩侧土阻力及桩端阻力值
单桩竖向抗拔静载试验
对风电场的基桩来说，试桩的抗拔承载力显得尤为重要，而此桩的抗拔试验加载量为26000kN，当属国内最高抗拔吨位。
试验反力装置选用由2根主梁和4根边梁组合的30000kN级荷载的“四锚一”的梁-锚桩反力系统，由四根锚桩提供试验反力，加载系统由6只5000kN级油压千斤顶、70MPa超高压油路和油泵组成，数据采集仍由RS-JYC静态测试系统自动完成。
抗压结束7天后对该桩进行锚桩法抗拔静载荷试验。加载方式采用快速维持荷载法。试验荷载分级如下：先按每级加载量2000kN加载至预估最大荷载20000kN，若仍未达到终止试验条件时，继续加载至26000kN。后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。
试验加载至26000kN时，加载段的荷载～上拔量曲线仍基本保持线性。此时桩顶上拔量为32.11mm，桩端上拔量为8.85mm，卸载至零1h后桩顶残余上拔量15.24mm，桩端残余上拔量5.49mm。实测U～δ曲线及δ～lgt曲线见图4。由图4可见，该桩的U（荷载）～δ（上拔量）曲线加载段基本保持线性，δ～lgt曲线尾部亦未出现向上的折线。根据规范判断该桩单桩轴向抗拔极限承载力不小于26000kN。
图4 试桩抗拔试验U～δ曲线及δ～lgt曲线
与抗压试验类似，减去试桩自重，考虑计算得到抗拔试验试桩的桩身轴力，并得出各土层抗压侧摩阻力及桩端阻力数值，见表2。
表2 试桩抗拔桩侧土阻力及桩端阻力值
结论
整个试桩工程历时4个月，完成了高达50000kN的锚桩法垂直静载荷试验，为该海上风电场桩长的最终确定提供了可靠的数据，也为该机组采用导管架基础的设计施工提供了第一手资料，取得了十分显著的经济效益。
50000kN超高吨位锚桩法静载荷试验的成功，说明“四锚一”的梁-锚桩反力系统、加载装置（并联千斤顶、油泵）、数据采集仪系统（测控主机、传感器、油泵控制器）是先进、可靠、安全的，为超高吨位锚桩法试验积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1] 宋础，刘汉中.海上风力发电场开发现状及趋势[J].电力勘测设计，2006，2：55～58.
[2] 中华人民共和国交通部. JTJ254-98港口工程桩基规范[S].北京：人民交通出版社.
[3] 中华人民共和国交通部. JTJ255-2002.港口工程基桩静载荷试验规程[S].北京：人民交通出版社.
[4] 孙洋波，李林云. 超长大直径灌注桩超高吨位锚桩法抗压试验研究[J].浙江建筑，2009，26（6）：33～39.
（作者单位：上海港湾工程质量检测有限公司）
摘要：对某处风电场的试验桩进行锚桩法垂直静载荷试验，抗压试验最大加载量为50000kN，抗拔试验最大加载量为26000kN，并依据预埋元件所测的应变值，计算得出了试桩在该区域的侧摩阻力及桩端阻力值。为工程的设计优化提供了有力的数据佐证，并为超高吨位锚桩法静载荷试验积累了宝贵的经验。
关键词：风电场 锚桩法 超高吨位 最大加载量
近年来，我国风电产业发展形势喜人，风电装机容量持续高增长，对风机基础要求也越来越高，单桩设计承载力也越来越大。桩的垂直静载荷试验是确定单桩承载力的最基本方法。根据反力装置的不同可分为锚桩法、堆载法、锚堆联合法、自平衡法等。锚桩法是指将试桩周围的几根锚桩用锚杆与反力架连接起来，依靠放置在桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力，这种受力情形与基桩的实际受力情形基本类似。由于受到反力架强度和锚桩的抗拔力限制，目前锚桩法抗压试验最大加载量为40000kN左右，抗拔试验最大加载量为24000kN。下面主要介绍某处风电场的试桩进行锚桩法垂直静载荷试验。
工程概况
该海上风电场位于江苏某县东部外侧近海海域，规划总装机容量150MW。该地区风力资源非常丰富，是理想的风电场址。风电场区中心离岸约25km，海底高程在-3.7m～-15.3m（1985国家高程基准，下同）之间，海底地形变化较为平缓。
本次试验用桩均为钢管桩，试桩桩长93.7m，桩径2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度71.49m；锚桩桩长87.5m，桩径2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度63.5m；基准桩桩长52.2m，桩径1000mm，壁厚10mm～20mm，入土深度31m。为测得试桩桩侧分层摩阻力及桩端阻力，验证地质报告提出的相关数据，在试桩外侧对称埋设2列分布式光纤传感器。
试桩采用IHC S-800液压锤锤击沉桩，并经高应变全程监测，整个沉桩过程中未出现异常。该桩初打静土阻力为35844kN，3天后进行复打，CAPWAPC拟合的极限承载力为48907kN。
单桩竖向抗压静载试验
试验反力装置选用由3根主梁和4根边梁组合的大于50000kN级荷载的“四锚一”的梁-锚桩反力系统，由四根锚桩提供试验反力，加载系统由16只5000kN级油压千斤顶、70MPa超高压油路和油泵组成，数据采集由RS-JYC静态测试系统自动完成。反力系统及千斤顶布置图见图1。
沉桩30天后对该桩进行锚桩法抗压静载荷试验。加载方式采用快速维持荷载法。为了确保试验过程的安全，试桩单桩竖向抗压静载荷试验荷载分级如下：试验加载过程先按每级加载量4000kN加载至预估最大荷载44000kN，若仍未达到终止试验条件时，继续加载至50000kN。后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。
试桩加载至44000kN时，加载段的荷载～沉降曲线仍基本保持线性，继续加载至50000kN，该级沉降增量平稳亦无加大趋势。此时桩顶沉降为40.28mm，桩端沉降为8.28mm，卸载至零1h后桩顶残余沉降2.47mm，桩端残余沉降1.29mm。试验所得Q～s及s～lgt曲线见图2。由图2可见，该桩的Q（荷载）～s（沉降）曲线加载段基本保持线性，s～lgt曲线尾部亦未出现向下的折线。根据规范判断该桩单桩轴向抗压极限承载力不小于50000kN。
图1 反力系统及千斤顶布置图
图2 试桩抗压试验Q～s及s～lgt曲线及相应数值
在计算桩身抗压侧摩阻力时，仅按桩身外侧面积考虑。根据分布式光纤传感器测试结果，计算得到抗压试验试桩的桩身轴力及侧摩阻力值，如图3，并得出各土层抗压侧摩阻力及桩端阻力数值，见表1。
图3 试桩抗压试验桩身轴力及桩身侧摩阻力分布图
表1 试桩抗压桩侧土阻力及桩端阻力值
单桩竖向抗拔静载试验
对风电场的基桩来说，试桩的抗拔承载力显得尤为重要，而此桩的抗拔试验加载量为26000kN，当属国内最高抗拔吨位。
试验反力装置选用由2根主梁和4根边梁组合的30000kN级荷载的“四锚一”的梁-锚桩反力系统，由四根锚桩提供试验反力，加载系统由6只5000kN级油压千斤顶、70MPa超高压油路和油泵组成，数据采集仍由RS-JYC静态测试系统自动完成。
抗压结束7天后对该桩进行锚桩法抗拔静载荷试验。加载方式采用快速维持荷载法。试验荷载分级如下：先按每级加载量2000kN加载至预估最大荷载20000kN，若仍未达到终止试验条件时，继续加载至26000kN。后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。
试验加载至26000kN时，加载段的荷载～上拔量曲线仍基本保持线性。此时桩顶上拔量为32.11mm，桩端上拔量为8.85mm，卸载至零1h后桩顶残余上拔量15.24mm，桩端残余上拔量5.49mm。实测U～δ曲线及δ～lgt曲线见图4。由图4可见，该桩的U（荷载）～δ（上拔量）曲线加载段基本保持线性，δ～lgt曲线尾部亦未出现向上的折线。根据规范判断该桩单桩轴向抗拔极限承载力不小于26000kN。
图4 试桩抗拔试验U～δ曲线及δ～lgt曲线
与抗压试验类似，减去试桩自重，考虑计算得到抗拔试验试桩的桩身轴力，并得出各土层抗压侧摩阻力及桩端阻力数值，见表2。
表2 试桩抗拔桩侧土阻力及桩端阻力值
结论
整个试桩工程历时4个月，完成了高达50000kN的锚桩法垂直静载荷试验，为该海上风电场桩长的最终确定提供了可靠的数据，也为该机组采用导管架基础的设计施工提供了第一手资料，取得了十分显著的经济效益。
50000kN超高吨位锚桩法静载荷试验的成功，说明“四锚一”的梁-锚桩反力系统、加载装置（并联千斤顶、油泵）、数据采集仪系统（测控主机、传感器、油泵控制器）是先进、可靠、安全的，为超高吨位锚桩法试验积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1] 宋础，刘汉中.海上风力发电场开发现状及趋势[J].电力勘测设计，2006，2：55～58.
[2] 中华人民共和国交通部. JTJ254-98港口工程桩基规范[S].北京：人民交通出版社.
[3] 中华人民共和国交通部. JTJ255-2002.港口工程基桩静载荷试验规程[S].北京：人民交通出版社.
[4] 孙洋波，李林云. 超长大直径灌注桩超高吨位锚桩法抗压试验研究[J].浙江建筑，2009，26（6）：33～39.
（作者单位：上海港湾工程质量检测有限公司）
摘要：对某处风电场的试验桩进行锚桩法垂直静载荷试验，抗压试验最大加载量为50000kN，抗拔试验最大加载量为26000kN，并依据预埋元件所测的应变值，计算得出了试桩在该区域的侧摩阻力及桩端阻力值。为工程的设计优化提供了有力的数据佐证，并为超高吨位锚桩法静载荷试验积累了宝贵的经验。
关键词：风电场 锚桩法 超高吨位 最大加载量
近年来，我国风电产业发展形势喜人，风电装机容量持续高增长，对风机基础要求也越来越高，单桩设计承载力也越来越大。桩的垂直静载荷试验是确定单桩承载力的最基本方法。根据反力装置的不同可分为锚桩法、堆载法、锚堆联合法、自平衡法等。锚桩法是指将试桩周围的几根锚桩用锚杆与反力架连接起来，依靠放置在桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力，这种受力情形与基桩的实际受力情形基本类似。由于受到反力架强度和锚桩的抗拔力限制，目前锚桩法抗压试验最大加载量为40000kN左右，抗拔试验最大加载量为24000kN。下面主要介绍某处风电场的试桩进行锚桩法垂直静载荷试验。
工程概况
该海上风电场位于江苏某县东部外侧近海海域，规划总装机容量150MW。该地区风力资源非常丰富，是理想的风电场址。风电场区中心离岸约25km，海底高程在-3.7m～-15.3m（1985国家高程基准，下同）之间，海底地形变化较为平缓。
本次试验用桩均为钢管桩，试桩桩长93.7m，桩径2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度71.49m；锚桩桩长87.5m，桩径2800mm，壁厚35mm～45mm，入土深度63.5m；基准桩桩长52.2m，桩径1000mm，壁厚10mm～20mm，入土深度31m。为测得试桩桩侧分层摩阻力及桩端阻力，验证地质报告提出的相关数据，在试桩外侧对称埋设2列分布式光纤传感器。
试桩采用IHC S-800液压锤锤击沉桩，并经高应变全程监测，整个沉桩过程中未出现异常。该桩初打静土阻力为35844kN，3天后进行复打，CAPWAPC拟合的极限承载力为48907kN。
单桩竖向抗压静载试验
试验反力装置选用由3根主梁和4根边梁组合的大于50000kN级荷载的“四锚一”的梁-锚桩反力系统，由四根锚桩提供试验反力，加载系统由16只5000kN级油压千斤顶、70MPa超高压油路和油泵组成，数据采集由RS-JYC静态测试系统自动完成。反力系统及千斤顶布置图见图1。
沉桩30天后对该桩进行锚桩法抗压静载荷试验。加载方式采用快速维持荷载法。为了确保试验过程的安全，试桩单桩竖向抗压静载荷试验荷载分级如下：试验加载过程先按每级加载量4000kN加载至预估最大荷载44000kN，若仍未达到终止试验条件时，继续加载至50000kN。后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。
试桩加载至44000kN时，加载段的荷载～沉降曲线仍基本保持线性，继续加载至50000kN，该级沉降增量平稳亦无加大趋势。此时桩顶沉降为40.28mm，桩端沉降为8.28mm，卸载至零1h后桩顶残余沉降2.47mm，桩端残余沉降1.29mm。试验所得Q～s及s～lgt曲线见图2。由图2可见，该桩的Q（荷载）～s（沉降）曲线加载段基本保持线性，s～lgt曲线尾部亦未出现向下的折线。根据规范判断该桩单桩轴向抗压极限承载力不小于50000kN。
图1 反力系统及千斤顶布置图
图2 试桩抗压试验Q～s及s～lgt曲线及相应数值
在计算桩身抗压侧摩阻力时，仅按桩身外侧面积考虑。根据分布式光纤传感器测试结果，计算得到抗压试验试桩的桩身轴力及侧摩阻力值，如图3，并得出各土层抗压侧摩阻力及桩端阻力数值，见表1。
图3 试桩抗压试验桩身轴力及桩身侧摩阻力分布图
表1 试桩抗压桩侧土阻力及桩端阻力值
单桩竖向抗拔静载试验
对风电场的基桩来说，试桩的抗拔承载力显得尤为重要，而此桩的抗拔试验加载量为26000kN，当属国内最高抗拔吨位。
试验反力装置选用由2根主梁和4根边梁组合的30000kN级荷载的“四锚一”的梁-锚桩反力系统，由四根锚桩提供试验反力，加载系统由6只5000kN级油压千斤顶、70MPa超高压油路和油泵组成，数据采集仍由RS-JYC静态测试系统自动完成。
抗压结束7天后对该桩进行锚桩法抗拔静载荷试验。加载方式采用快速维持荷载法。试验荷载分级如下：先按每级加载量2000kN加载至预估最大荷载20000kN，若仍未达到终止试验条件时，继续加载至26000kN。后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。
试验加载至26000kN时，加载段的荷载～上拔量曲线仍基本保持线性。此时桩顶上拔量为32.11mm，桩端上拔量为8.85mm，卸载至零1h后桩顶残余上拔量15.24mm，桩端残余上拔量5.49mm。实测U～δ曲线及δ～lgt曲线见图4。由图4可见，该桩的U（荷载）～δ（上拔量）曲线加载段基本保持线性，δ～lgt曲线尾部亦未出现向上的折线。根据规范判断该桩单桩轴向抗拔极限承载力不小于26000kN。
图4 试桩抗拔试验U～δ曲线及δ～lgt曲线
与抗压试验类似，减去试桩自重，考虑计算得到抗拔试验试桩的桩身轴力，并得出各土层抗压侧摩阻力及桩端阻力数值，见表2。
表2 试桩抗拔桩侧土阻力及桩端阻力值
结论
整个试桩工程历时4个月，完成了高达50000kN的锚桩法垂直静载荷试验，为该海上风电场桩长的最终确定提供了可靠的数据，也为该机组采用导管架基础的设计施工提供了第一手资料，取得了十分显著的经济效益。
50000kN超高吨位锚桩法静载荷试验的成功，说明“四锚一”的梁-锚桩反力系统、加载装置（并联千斤顶、油泵）、数据采集仪系统（测控主机、传感器、油泵控制器）是先进、可靠、安全的，为超高吨位锚桩法试验积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1] 宋础，刘汉中.海上风力发电场开发现状及趋势[J].电力勘测设计，2006，2：55～58.
[2] 中华人民共和国交通部. JTJ254-98港口工程桩基规范[S].北京：人民交通出版社.
[3] 中华人民共和国交通部. JTJ255-2002.港口工程基桩静载荷试验规程[S].北京：人民交通出版社.
[4] 孙洋波，李林云. 超长大直径灌注桩超高吨位锚桩法抗压试验研究[J].浙江建筑，2009，26（6）：33～39.
（作者单位：上海港湾工程质量检测有限公司）
