貴州盤縣平關(guān)風電場EPC工程2500 kW風機基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計

鐘輝

摘 要：貴州盤縣平關(guān)風電場EPC工程位于貴州省六盤水市盤縣火鋪鎮(zhèn)和平關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)，工程采用混排方式，安裝12臺單機容量2500kW的發(fā)電機組和13臺單機容量1500kW的發(fā)電機組，其中2500kW的發(fā)電機組采用預應力錨栓代組合件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)鋼結(jié)構(gòu)。風機基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計克服高原喀斯特巖溶山區(qū)及特殊的凝凍天氣環(huán)境，在傳統(tǒng)的重力式圓形擴展基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合工程的特點，采用新型肋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式，提出最優(yōu)設(shè)計成果。

關(guān)鍵詞：2500kW發(fā)電機組 風機基礎(chǔ)設(shè)計 應力錨栓代組合件 新型肋梁基礎(chǔ)

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0027-01

貴州盤縣平關(guān)風電場EPC工程位于貴州省六盤水市盤縣火鋪鎮(zhèn)和平關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)，總裝機容量為49.5 MW，共安裝12臺單機容量2500 kW的發(fā)電機組和13臺單機容量1500 kW的發(fā)電機組。工程等別為Ⅲ等，規(guī)模為中型；機組塔架地基基礎(chǔ)設(shè)計級別為1級，結(jié)構(gòu)安全等級一級，設(shè)計使用年限為50年。

1 風機基礎(chǔ)設(shè)計

場址地震動峰值加速度為0.10 g，相應地震基本烈度為Ⅶ度，動反應譜特征周期為0.40 s，場地地基為一級地基（復雜地基），屬二級場地（中等復雜場地）。風機部位從上至下巖土結(jié)構(gòu)為：（1）地表0～0.3 m為腐植土；（2）下部為殘坡積層，厚度為2.5～4.5 m；（3）玄武巖為5～8 m強風化層；（4）中風化基巖。根據(jù)擬布風機區(qū)域地層巖性及巖體結(jié)構(gòu)特征，風機基礎(chǔ)選擇玄武巖強風化作為地基持力層。根據(jù)以上資料選取最不利地質(zhì)條件進行計算確定基礎(chǔ)體型尺寸。目前1500 kW機型國內(nèi)計算較為成熟，現(xiàn)對2500 kW機型進行優(yōu)化設(shè)計。

上部結(jié)構(gòu)傳至塔筒底部的荷載分為正常運行荷載、極端荷載和疲勞荷載三類。根據(jù)《風電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定》FD003-2007，本工程地基基礎(chǔ)根據(jù)正常運行荷載工況、極端荷載工況、多遇地震工況、罕遇地震工況及疲勞荷載工況進行設(shè)計。

風機廠家提供2500機型風機荷載參數(shù)見表1。

1.1 傳統(tǒng)風機基礎(chǔ)設(shè)計型式（重力式擴展基礎(chǔ)）

基礎(chǔ)底板半徑R=10 m，基礎(chǔ)棱臺頂面半徑R1=3 m，基礎(chǔ)臺柱半徑R2=3 m，塔筒直徑B3=4.3 m，基礎(chǔ)底板外緣高度H1=1.1 m，基礎(chǔ)底板棱臺高度H2=1.8 m，臺柱高度H3=1.25 m，上部荷載作用力標高Hb=0.8 m，基礎(chǔ)埋深Hd=3.85 m。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，基底鋪150 mm厚C15素混凝土墊層，墊層上澆筑主體基礎(chǔ)鋼筋混凝土，強度等級C40。單臺風機基礎(chǔ)開挖量為1696.3 m3，回填量為1000.4 m3，C40混凝土量為643 m3，C15混凝土量為48.1 m3，鋼筋量為47.31 t。

1.2 優(yōu)化風機基礎(chǔ)設(shè)計型式（新型肋梁基礎(chǔ)）

基礎(chǔ)底板半徑R=10 m，基礎(chǔ)臺柱半徑R3=3 m，塔筒直徑B3=4.3 m，基礎(chǔ)底板厚H1=0.6 m，臺柱高度H3=4.15 m，基礎(chǔ)法蘭至臺柱頂高度Hb=0.2 m，基礎(chǔ)埋深Hd=3.85 m，JL1寬B1=0.9 m，JL1懸挑根部高H12=3.85 m，JL1懸挑外緣高H11= 1.1 m，JL1長度L1=6.4 m，JL1的個數(shù)=8個，JL2布置形式=弧線梁，JL2寬B2= 0.6 m，JL2高H2=1.1 m。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，基底鋪150 mm厚C15素混凝土墊層，墊層上澆筑主體基礎(chǔ)鋼筋混凝土，強度等級C40。單臺風機基礎(chǔ)開挖量為1696.3 m3，回填量為1240.8 m3，C40混凝土量為402.6 m3，C15混凝土量為48.1 m3，鋼筋量為48.16 t。

2 成果分析

對比分析可知，采用新型肋梁基礎(chǔ)比傳統(tǒng)重力式擴展基礎(chǔ)節(jié)約主體結(jié)構(gòu)混凝土204.4 m3。目前風力發(fā)電機基礎(chǔ)一般采用鋼筋混凝土重力式擴展基礎(chǔ)，為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，缺點是工程量大，經(jīng)濟性差，施工過程中易產(chǎn)生溫度裂縫。肋梁基礎(chǔ)預應力錨栓基礎(chǔ)屬于新型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式，在設(shè)計計算過程中，將基礎(chǔ)簡化分解為基本組合部件，如基礎(chǔ)底板、基礎(chǔ)主肋梁、外緣弧形梁、預應力預埋錨栓和中心圓柱等，充分利用新型肋梁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)體型優(yōu)勢，發(fā)揮主體結(jié)構(gòu)混凝土受力特性。

在平關(guān)風電場2500 kW機型風機基礎(chǔ)的設(shè)計中，采用了新型肋梁基礎(chǔ)，并采用預應力錨栓組合件代替?zhèn)鹘y(tǒng)基礎(chǔ)環(huán)，并與塔筒的下法蘭進行錨固，有效的保證風機基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定。相對于傳統(tǒng)重力式擴展基礎(chǔ)，有效減少混凝土受拉區(qū)，優(yōu)化基礎(chǔ)底板與建基面受力情況，大大節(jié)省了主體結(jié)構(gòu)混凝土，有效緩解溫度裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻

[1] 風電場工程等級劃分及設(shè)計安全標準FD002-2007[S].

[2] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2011）[S].

[3] 貴州盤縣平關(guān)風電場可行性研究報告.2013.endprint