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基于SolidWorks的单桩基础钢管桩制作的垂直度控制

发表时间: 2017/12/6 作者: 贾晓辉*惠志旺 来源: 互联网
以中交三航局响水近海风电场项目单桩基础钢管桩制作作为参照工程实例,详细介绍了单桩基础钢管桩的质量控制情况,重点对钢管桩的垂直度的质量控制等情况进行了描述,为国内同类型工程的钢管桩制作提供了多种较为便易的质量控制方式。
 

0 引言

    江苏响水近海风电场项目由中国三峡投资、中交三航局承建,风电场地址位于响水县灌东盐场、三圩盐场外侧海域,风电场中心与岸线最近点的直线距离约10km,沿海岸线方向长约13.4km垂直于海岸线方向宽约2.6km,风电场涉海面积34.7km2,场区水深8~12m。

    本工程总装机容量为202MW,共计55台风电机组,布置37台单机容量4.0MW的西门子风电机组、16台单机容量3.0MW的金风风电机组(无过渡段式单桩基础)和2台单机容量3.0MW的复合式风电机组(负压桶式试验基础),风机行内间距650~1300m,行间距1200-1500m,风电场配套设置一座位于场区中部的100m高自立式海上测风塔、一座220kV海上升压站和一座220kV陆上升压站。

1 风电机组基础概述

    本工程中8#~23#风电机组基础采用无过渡段式单桩基础,共16台,其结构型式为:顶端直径4.3m,底端直径5.6m/5.8m,变径段长度18.0m,桩长与地质有关,壁厚50~70mm,桩顶标高为10.0m。其结构由钢管桩、附属构件、冲刷保护设施3个主要部件构成。其中钢管桩包括桩体、桩顶法兰、桩身吊耳,以及焊接在桩体、用于附属构件连接的相关设施。

2 垂直度质量控制

    垂直度是表示被测要素相对于基准要素,保持正确的90°夹角状况(保持正交)。垂直度是评价直线之间、平面之间或直线与平面之间的垂直状态。本文所述单桩是直线与平面之间的垂直状态,以法兰平面(度)为基准要素、单桩直线(度)为被测要素。

    钢管桩制作的垂直度控制除了要对钢板质量和厚度的探伤检测控制,还需要对筒节卷制和纵缝焊接的过程控制,更需要对组对环缝焊接和整桩的尺寸控制,才能保证整桩的制作质量精度,确保单桩的垂直度在标准范围以内。

    钢管桩制作的垂直度既包括法兰平面度(基准要素),又包括单桩直线度(被测要素)以及它们之间的正交关系。法兰平面度可以通过激光扫频仪对单桩法兰表面进行精确测量。

    法兰平面度的测量先需要在法兰表面选择4个均布的基准点,并通过仪器将这4个基准点建立一个虚拟基准面,再分别在法兰表面选取28个均布的点,通过仪器对这28个点法兰内、外侧的点进行测量,并与基准面距离差值进行比较,最终得出单桩的法兰平面度以及内倾角。

    而单桩的直线度控制方法有4种:拉钢丝法、吊线锤法、全站仪检测法、激光检测法。单桩比较长,为方便测量,我们以卧倒水平横向测量为例。

    1)拉钢丝法。在不破坏单桩母材的情况下,在单粧顶端和尾部同一相位处各焊接1块800mmx50mmx20mm的方形钢板,并且在顶端方形钢板距离单桩顶端700mm处和底端方形钢板距离单桩底端50mm处各开1个0.5?0.7mm的凹槽(便于钢丝放置),将钢丝放置于2个凹槽内并拉直(一定保证钢丝不能打折,否则易断),把钢丝一端固定,并将钢丝另一端通过锁紧器锁紧固定,然后依次通过测量钢丝和单桩表面的距离并与理论数值相比较,算出该相位的直线度,再按相同的方法测量相差90。相位的相应直线度,最终得出单粧制作的直线度。

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    图1 拉钢丝法示意图

    2)吊线锤法。在保证测量不受外界大风等情况的干扰下,将线锤的线置于单粧外表面中心水平面以上,让线沿着单桩外表面切线方向自然下垂,调整线锤顶尖距离水平地面约为1mm处,当线锤稳定不动时,在地面上记录下线锤所在位置,然后依次通过相同方法进行测量,最后将第一个点和最后一个点连接成一条线,将所有点和这条线的差值记录下来,算出该相位的直线度,再按相同的方法测量相差90°相位的相应直线度,最终得出单桩制作的直线度。

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    3)全站仪检测法。在保证测量不受外界大风等情况的干扰下,将线锤的线置于单桩外表面心水平面以上,让线沿着单桩外表面切线方向自然下垂,当线锤稳定不动时,在单桩外表面记录下线在沿单桩外表面的切线位置,然后依次通过相同方法进行测量,最后通过全站仪对每个切线进行水平位置的测量,算出该相位的直线度,再按相同的方法测量相差90度相位的相应直线度,最终得出单桩制作的直线度。

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    4)激光检

    测法。在激光测量仪能够准确使用和不破坏单粧母材的情况下(室内或者遮挡合理的室外),在单桩顶端和底端的相位相差90°的四个位置,分别对边焊接2根0.5?0.7mm的钢丝(呈十字状),然后用激光测量仪在一端的十字中心点沿水平直线方向打一束激光到另一端(另一端中心位置设有接收光点的挡板),最后通过对激光点和另一端的十字中心的距离的比较算出差值,最终得出单粧制作的直线度。

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    以上的4种方法测量时最好以单粧顶端为基准,这样既可以保证单桩的直线度,又可以保证单粧的垂直度。

3 结语

    本文主要从对工程整体情况的介绍,到对风电机基础的了解,再到对垂直度控制的学习,具体的介绍了单桩垂直度的质量控制方法,有利于我们对单桩有更多的了解和学习,让我们知道了制作过程中的疑难点,也有利于我们积累垂直度质量控制的经验,更有利于该海上风电工程项目或者类似的工程的顺利开展。



责任编辑:郝秋红