基于SolidWorks的单桩基础钢管桩制作的垂直度控制

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。