摘要：随着能源危机日益加剧和环境污染日趋严重，研究代替能源、新能源及可再生能源，已成为保障能源供应及国家安危的迫切需求。目前，以风力发电为代表的新能源工程如雨后春笋，发展非常迅速。风力发电工程不仅出现在高山、戈壁滩、也出现在河滩地段、海岸甚至海上等区域，形成一道道靓丽的风景线。本论文依托西昌市黄联关风电场，旨在对河滩地段或地下水较为丰富的风力发电机组基础地下水降排新方法的研发与运用，为进一步优化该类基础施工，提高经济效益而提供参考。
关键词：新能源；风机基础；地下水；新方法；研发与应用
一、工程概况
西昌市黄联关风电场位于安宁河谷地区，该河段主要属堆积上迭阶地地貌，地势开阔、平缓，风机基础位于级阶地仅高出河水面2m～10m，坡面微向河床倾斜，倾角2～3°，因基础开挖深度约4米，该高程基本均位于地下水位高程以下。
二、研究背景
1）本风场风机基础所在区域地质揭示具有丰富地下水且水位较高，地层中漂石、块石含量较高，渗水性能良好，但稳定性较差，风机基础存在不均匀沉降隐患；
2）工期紧，任务艰巨，采用常规降排水工艺，基础基底特性不能很好地满足设计要求，延误工期并影响施工进度和质量，且存在一定安全风险；
3）风机基础开挖深度约4米，千余方土石料开挖，丰富的地下水水压得到释放后，而从基坑四周甚至基底涌出（垫层被击穿），给施工造成极大的困难和安全隐患。
三、分析研究
重点：在风机基础地下水降排方法上，整理形成了 4 个可供选择方案：1）集水井降排地下水的研究；2）井点降排地下水的研究；3）外截内降解决方案；4）风机基础地下水降排新方法的研发。从可实施性、经济性、有效性、安全性以及对周围环境影响等方面进行分析、评价、比对最终选定研究方案：风机基础地下水降排新方法的研发。
四、研究目标及结论
研发一种新型的风机基础地下水降排法，确保在风机基础施工过程中，不因地下水影响而贻误工期，影响施工质量，甚至埋下安全隐患。该方法具有实用、经济、有效、安全等特点，最终达到风机基础地基质量验收一次性合格率90%。
对黄联关风电C1、C2、C3、C4标各部分风机基础地基质量验收情况进行跟踪调查，将影响风机基础地基质量验收合格率各因素频数进行整理分析得出结论：影响风机基础地基质量验收合格率较低主要在于：1）地下水降排不到位；2）地基承载力不足。若消除这两部分因素的影响，那么风机基础地基质量验收一次性合格率将大于90%，若过程中再充分处理好准备不充分、验收不及时等其它因素，则一次性合格率将远大于90%。
五、研究方案对比及选定
5.1研究方案
方案一：基底设置集水井+排水沟的方案
步骤：1）基坑开挖，过程中如遇地下水，视情况开挖临时集水井+排水沟汇水；2）采用污水泵从集水井抽排积水；3）基坑开挖至设计高程后，视地下水流情况，增设集水井，且各集水井之间通过开挖排水沟进行贯通；4）各集水井分别布置污水泵进行抽排积水；5）数小时以后，待地下水位低于基底高程以下，同时对基底基面积水采用人工引排至环基坑排水沟或集水井，确保基面无积水；6）自检合格后，通知监理等各方进行质量验收。
方案二：设置井点降水的方案
步骤：1）结合地勘资料或通过开挖探坑，判断地下水位和设计高程相对位置；2）市场上采购一定数量的井管、集水管、抽水设备等；3）基坑开挖前沿基坑四周预先设置一定数量的井管，各井管通过集水管汇集后，采用抽水设备进行排水；4）待排水至地下水位低于基底设计高程后，进行基坑开挖作业；5）开挖完成自检合格后，通知监理等各方进行质量验收。
方案三：外截内降解决方案
步骤：1）结合地勘资料或通过开挖探坑，判断地下水位情况；2）编制施工方案并通过验证后，组织机械设备进场；3）定位放线，钻机就位；4）钻孔作业，同时水泥浆制备；5）灌浆，重复以上流程继续灌浆直至作业完成；6）基坑开挖至设计高程；7）基底周围视情况增设集水井排水（内降）；8）自检合格后，通知监理等各方进行质量验收。
方案四：预埋特制降排水管+集水井+排水沟新方案
步骤：1）从市场上采购φ50、φ120排水管数米，采用钻机或人工敲击等方法在排水管环向60°均布和径向150mm*150mm梅花形均布的成一定数量直径20mm圆形小孔；2）基坑开挖，过程中如遇地下水，视情况开挖临时集水井+排水沟汇水；3）采用污水泵从集水井抽排积水；4）基坑开挖至设计高程后，认真观察基面地下水情况，选定地下水流大以及强度高的基面进行管路开挖，并埋设事先特制好的排水管；5）排水管就位后分别就近汇集至集水井，同时，管路上方回填级配卵石，确保地下水流通到及压强的释放；6）自检合格后，通知监理等各方进行质量验收。
5.2 研究对比分析
分别从可行性、经济性、有效性、时间性、环境影响性以及对其它作业影响性等因素出发进行对比，得出结论：方案四除在经济上比方案一稍高，其它关键性分析均最优，再考虑到垫层浇筑质量情况，方案一可能存在二次降排水或返工，故从长远考虑：方案四作为本次研究地基地下水降排新方法的最佳方案。
六、研究对策
6.1 原材料质量控制
1）进行原材落实，在当地管材市场选择4家知名供货商进行性价比比对，择优选择“吉祥管材”提供的管材，经核查合格证、资质均合格有效；就近安宁河3家卵石料场进行综合比对分析，择优选择“鸿鑫”料场所提供的级配卵石。综上，原材各项数据均符合本课题，目标可实现。
2）预算需求量：单机φ50PVC管材60m，φ120PVC管22m,；卵石敷设按照100mm*300mm和180mm*300mm矩形管沟敷设，则单机需求量为：2.48m³级配卵石。
3）专人进行质量验收工作，同时做好验收记录。
结果：确定了原材质量及数量，进场合格率100%，可直接用于本课题研究。
6.2 特制降排水管制作
通过采用过程决策程序图（PDPC法）指导降排水管成孔制作的生产，确保生产质量合格率100%。
进场合格原材，选拔技术过硬的技工，同时选自制成孔器具、配钻机、打孔机等成孔设备。
2）整个制作过程质量、安全受控。
3）加工制作完成的排水管，均进行检查合格。
结果：保证了预埋特制降排水管合格率100%。
6.3 特制降排水管敷设
1）测量专员对基底地下水情况进行分析后，确定开挖管线路径并完成放线，重点在于地下水压强较大（泛水、冒砂等表象）以及流量大区域；
2）人工进行开挖，开挖过程由测量专员全程控制管底放坡情况，以确保汇集至排水管中水流能及时排出；
3）根据管沟布置加工好的特制排水管，采用卵石敷设，形成反滤层，为确保敷设后地基承载力，需分2～3层敷设并人工压实；地基承载力检测结果符合要求。
结果：即减少地基扰动，又良好的释放水压力和积水，地基承载力符合要求。
6.4基底积水降排控制
1）预埋特制降排水管后，基面内的积水和地下水通过埋管快速、有效的汇集至基坑周围环向排水沟或集水井；
2）根据地下水汇集情况，采用不同流量污水泵对集水井内积水及时抽排，防止因积水过多而导致基础基面浸泡水中而导致地基承载力不符合设计要求；
3）安排专人24h看守并及时反馈信息，如遇突发情况，应立即启动应急措施，避免事态进一步扩大。
结果：采用污水泵和专人看守，无一机位因排水不及时而导致风机基础地基质量验收一次性不合格。
七、研究运用结果检测
7.1 目标值
风机基础地基质量验收一次性合格率90%均实现。
7.2 经济效益
缩短地基验收合格时间，减少抽排水时间，节约人力物力，经计算，平均每基可提前约2天验收并合格，活动前预计发生相关费用6041元/基，活动后实际发生费用2141元/基，则可节约成本3900元/基，21基合计可直接节省费用81900元。
结束语
通过对本课题成功的案例的研究与运用，可为后续类似地基基础降排水工程提供参考，进一步推进新能源工程发展，将更多清洁能源走向我们日常生活。
参考文献
[1]赵显忠，郑源.风电场施工与安装.2015年8月.
论文作者:陈自松
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
标签：地下水论文; 风机论文; 基础论文; 排水管论文; 基坑论文; 方案论文; 基底论文; 《基层建设》2017年第16期论文;