黑龍江某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

張浩

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)逐漸增多，風(fēng)電開(kāi)發(fā)技術(shù)日趨成熟，風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量也在大幅增加。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的重要一環(huán)，承載了風(fēng)機(jī)及其支撐結(jié)構(gòu)的全部荷載，文章通過(guò)工程實(shí)例簡(jiǎn)單敘述了風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程及思路。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)；樁基礎(chǔ)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；風(fēng)電場(chǎng)；風(fēng)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）01-0035-04

風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)化形式，屬于無(wú)污染能源。隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)可再生的清潔能源成為世界各國(guó)解決能源問(wèn)題的主要手段。與其他能源相比，風(fēng)能具有可再生、無(wú)污染、儲(chǔ)量充足、前景廣闊等優(yōu)勢(shì)，對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用已經(jīng)引起全世界的重視。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)是風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的重要組成部分，其主要作用是為塔筒與其上部風(fēng)機(jī)葉輪提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所處的場(chǎng)地地質(zhì)條件不同而各異。本文結(jié)合黑龍江省某風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。

1注意問(wèn)題

1.1指導(dǎo)規(guī)范

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)具有大偏心受力的特性，這決定了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不同于普通工民建基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，早期國(guó)內(nèi)主要參照國(guó)外設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，近幾年，隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)興起，大量風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始建設(shè)，我國(guó)也于2007年發(fā)布了《風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定（試行）》（FD003-2007），這也是我國(guó)風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要指導(dǎo)規(guī)范。

1.2地質(zhì)條件

風(fēng)電場(chǎng)相比于普通工民建的占地面積巨大，所建設(shè)的場(chǎng)址大部分又處于山區(qū)、丘陵等地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的地質(zhì)情況也不同，因此地勘報(bào)告要對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)所處位置給出詳細(xì)地層參數(shù)。如果地質(zhì)條件的變化不顯著，則以最不利地質(zhì)條件為準(zhǔn)設(shè)計(jì)風(fēng)場(chǎng)的所有風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)；如果每臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)所處地質(zhì)條件差異巨大，則需要單獨(dú)考慮設(shè)計(jì)或者分組考慮設(shè)計(jì)不同的基礎(chǔ)以適用不同的地質(zhì)條件。

1.3計(jì)算控制標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)主要分為樁基礎(chǔ)和擴(kuò)展基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)的控制標(biāo)準(zhǔn)主要是基礎(chǔ)底面脫開(kāi)面積比、地基承載力、基礎(chǔ)抗沖切承載力、基礎(chǔ)沉降值、基礎(chǔ)傾斜率、基礎(chǔ)配筋率、混凝土裂縫、鋼筋與混凝土的疲勞強(qiáng)度；樁基礎(chǔ)的控制標(biāo)準(zhǔn)主要包括基樁平均豎向力、樁基最大軸向力、單樁豎向承載力、抗拔樁基承載力、單樁樁身彎矩。

2場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件

風(fēng)電場(chǎng)地質(zhì)條件是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

本文所介紹的風(fēng)電場(chǎng)位于黑龍江省中部，小興安嶺南麓，松花江中游北岸的高漫灘，地勢(shì)平坦，屬半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)型氣候。大地構(gòu)造單元處于小興安嶺湖盆系，翠宏山-玉泉花崗巖帶，木蘭褶皺束中段，西鄰濱東隆起，南緣松花江斷裂，第三紀(jì)末期到第四紀(jì)，由于受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，小興安嶺繼續(xù)隆起，低平原相對(duì)下降，在白堊系地層之上又沉積了較厚的第四系河湖相松散堆積物。根據(jù)該項(xiàng)目的勘察報(bào)告，將擬建風(fēng)場(chǎng)場(chǎng)區(qū)底層按照巖土成因、結(jié)構(gòu)、工程特性綜合劃分地層，共劃分主要地層11層，現(xiàn)對(duì)場(chǎng)地主要地層結(jié)構(gòu)及特征描述如下：

②層粉質(zhì)粘土：黃褐色、灰黃色，表層含植物根系，軟塑，局部夾粉土層；含少量鐵質(zhì)結(jié)核，稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性、干強(qiáng)度中等，場(chǎng)區(qū)大部分地段分布，fak=120kPa。

③層粉質(zhì)粘土：灰色，軟塑，稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性、干強(qiáng)度中等，具中壓縮性，場(chǎng)區(qū)多數(shù)地段分布，fak=140kPa。

④層細(xì)砂：灰色，稍密-中密，飽和，砂以石英、長(zhǎng)石為主，含少量云母等暗色礦物，級(jí)配不良，場(chǎng)區(qū)普遍分布，fak=140kPa。

⑤層粗砂：灰色，飽和，中密，含少量圓礫，礫以中酸性巖漿巖為主，磨圓較好，最大粒徑26mm，砂以石英、長(zhǎng)石為主，含少量云母等暗色礦物，級(jí)配不良，場(chǎng)區(qū)大部分地段分布，fak=200kPa。

⑦粗砂：灰色，飽和，中密，含少量圓礫，礫以中酸性巖漿巖為主，磨圓較好，最大粒徑37mm，砂以石英、長(zhǎng)石為主，含少量云母等暗色礦物，級(jí)配不良，場(chǎng)區(qū)大部分地段分布，fak=230kPa。

⑨層細(xì)砂：灰色，飽和，中密，砂以石英、長(zhǎng)石為主，含少量云母等暗色礦物，級(jí)配不良，場(chǎng)區(qū)大部分地段分布，fak=160kPa。

⑩層中砂：灰色，飽和，中密，砂以石英、長(zhǎng)石為主，含少量云母等暗色礦物，級(jí)配不良，場(chǎng)區(qū)大部分地段分布，fak=230kPa。

依據(jù)抗震規(guī)范劃分土的類(lèi)型，該場(chǎng)地土層的等效剪切波速值范圍為140＜Vs≤250，場(chǎng)地實(shí)測(cè)波速為225.4m/s，因此確定該場(chǎng)地土類(lèi)型為中軟場(chǎng)地土。同時(shí)根據(jù)區(qū)域地層資料，該建筑場(chǎng)地覆蓋層厚度大于50m，按照規(guī)范中的規(guī)定，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)，風(fēng)電場(chǎng)主要建筑物抗震設(shè)防烈度為6度，工程區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，結(jié)構(gòu)構(gòu)件環(huán)境類(lèi)別為二b類(lèi)。

樁的分布由少而長(zhǎng)向多而短變化時(shí)，混凝土工程量的變化程度不同，600mm的混凝土用量變動(dòng)幅度最小，1000mm的變化幅度最大，分析原因，當(dāng)樁根數(shù)線性增加時(shí)，由于布置的改變，截面的抗彎力矩非線性增加，計(jì)算的最大單樁豎向力減小，需要的樁長(zhǎng)縮短，因而樁用混凝土量的計(jì)算值呈波動(dòng)變化，因此，樁徑較小的方案，樁用混凝土總量波動(dòng)幅度就較小；反之，樁徑較大的方案，樁用混凝土總量的波動(dòng)幅度就較大。對(duì)選定樁徑的樁基進(jìn)行根數(shù)和樁長(zhǎng)布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同布置方案和地基條件對(duì)樁長(zhǎng)的要求反復(fù)對(duì)比，選擇最合理的樁基方案。結(jié)合實(shí)例中的樁徑、樁數(shù)選擇，最終確定采用600mm樁徑的鉆孔灌注。

5.3基礎(chǔ)灌注樁布置

8結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析工程實(shí)例，簡(jiǎn)單敘述了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程，根據(jù)地質(zhì)條件確定基礎(chǔ)形式，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)尺寸，對(duì)比不同樁型布置及尺寸，設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)，選擇荷載工況及最不利荷載參數(shù)，最后采用專業(yè)計(jì)算軟件檢查計(jì)算結(jié)果是否滿足相關(guān)規(guī)范要求。希望對(duì)于風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的探討研究，具有一定的參考

價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定（試行）（FD003-2007）[S]．

[3]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）[S]．

[4]建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）[S]．

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）