風力發(fā)電機組塔架樁基礎方案設計研究

王相耀 吳建喜

（1內(nèi)蒙古魯電蒙源電力工程有限公司 呼和浩特市 010020 2內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設計院呼和浩特市 010020）

風力發(fā)電機組塔架樁基礎方案設計研究

王相耀1吳建喜2

（1內(nèi)蒙古魯電蒙源電力工程有限公司 呼和浩特市 010020 2內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設計院呼和浩特市 010020）

風力發(fā)電機組塔架基礎有別有一般的高聳結(jié)構(gòu)基礎，塔架基礎主要承受風對塔架和機組的水平力帶來的較大傾覆彎矩，基礎的抗傾覆能力要求高，不均勻沉降要求高，基礎的整體穩(wěn)定性要求高。對位于軟弱土基上的基礎必須采取地基處理措施或樁基方案。

基礎；樁基；灌注樁

華能通遼市珠日河風電場一場六期(49.5MW)工程安裝1500kW的風機33臺，塔架基礎采用低承臺灌注樁基方案。承臺采用C35混凝土，承臺直徑15m，埋深2.5m，混凝土用量298m3；基樁采用C30混凝土，樁徑800mm，根據(jù)機位的具體地質(zhì)條件基樁入土深度為18m～26m。

1.地質(zhì)條件

華能通遼市珠日河風電場一場六期(49.5MW)工程址區(qū)地處西遼河平原東北部的新開河沖積平原上，區(qū)內(nèi)地貌類型較為單一，屬堆積地形地貌類型，地勢平緩，區(qū)域上自西北向東南緩傾，坡面完整性好。

場址區(qū)地形開闊平坦，地表無河流，無侵蝕溝谷發(fā)育，整體完整性好，場地內(nèi)大部分分布有固定、半固定沙丘。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系地層，根據(jù)該區(qū)第四系厚度等值線圖資料，場址區(qū)第四系地層厚度大于120.00m，其下為上第三系、白堊系地層。

本次勘察在勘探深度25m內(nèi)地層組成根據(jù)沉積物成因類型及巖性特點，劃分為第四系全新統(tǒng)風積層（Q4eol），巖性為細砂；第四系上更新統(tǒng)顧?quán)l(xiāng)屯組沖積層（Q3gal），巖性為粘土、粉砂、細砂、中砂。

從地基土的構(gòu)成特征來看，在本次勘察已揭露的深度范圍內(nèi)，場地地基土在水平方向和垂直方向上的巖性特征有著較大的差異，存在不均勻性。

場地地基土中的①單元風積細砂，相對密度Dr=0.01，為新近堆積的欠固結(jié)土層，易產(chǎn)生固結(jié)沉降變形，不宜做為天然地基持力層。

②1-1單元粘土呈軟塑狀，層頂埋置深度為8.00m，層頂高程203.10m，壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.575MPa-1，具有高壓縮性，上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生壓縮沉降變形，該土層埋深較深，工程性能較差，不能滿足設計做為基礎持力層的地基承載力的要求。不宜直接做為風機基礎持力層。

②1-2單元粘土呈可塑狀，埋深7.5～11.20m，層頂高程189.95～203.87m，壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.326MPa-1，具有中等壓縮性，上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生壓縮沉降變形，可做為一般的建筑持力層，亦可考慮做為風機基礎的持力層。

②1-3單元粘土呈硬可塑～硬塑狀，埋深 17.2～21.80m，層頂高程 185.44～191.12m，壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.259MPa-1，具有中等壓縮性～低壓縮性，上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生較小的壓縮沉降變形，埋深大，工程性能良好，可做為本工程風機基礎的持力層。

②2-1單元粉砂、②3-1單元細砂相對密度 Dr=0.67、②4-1單元中砂均為稍密狀，埋深分別為 0.80～6.95m、2.00～8.56m、6.00～8.00m，層頂高程分別為 203.39～210.30m、197.65～208.27m、199.65～201.24m。上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生壓縮沉降變形，埋藏較淺，工程性能較差，不能滿足設計做為基礎持力層的地基承載力的要求。不宜直接做為風機基礎持力層。

②2-2單元粉砂、②3-2單元細砂相對密度 Dr=0.67、②4-2單元中砂均為中密狀，埋深分別為2.60～10.20m、2.00～7.00m、3.25～9.50m，層頂高程分別為200.07～207.93、197.63～208.87m、197.95～205.67m。上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生壓縮沉降變形，埋藏較淺，工程性能一般，可做為一般的建筑持力層，可考慮做為風機基礎的持力層。

②2-3單元粉砂相對密度Dr=0.67，②3-3單元細砂相對密度Dr=0.68、②4-3單元中砂均為中密狀，埋深分別為2.00～14.50m、2.00～15.00m、16.30～17.00m，層頂高程分別為194.14～209.10m、192.84～208.37m、191.48～193.87m。上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生較小的壓縮沉降變形，埋深變化大，工程性能中等，可做為本工程風機基礎的持力層。

②2-4單元粉砂、②3-4單元細砂相對密度Dr=0.70、②4-4單元中砂均為密實狀，埋深分別為 3.80～16.50m、5.50～14.00m、8.00～13.90m，層頂高程分別為 191.49～ 204.03m、188.16～202.82m、193.55～202.56m。上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生較小的壓縮沉降變形，埋深變化大，工程性能良好，可做為本工程風機基礎的持力層。

②2-5單元粉砂相對密度Dr=0.66、②3-5單元細砂相對密度Dr=0.71、②4-5單元中砂相對密度Dr=0.69均為密實狀，埋深分別為14.75～22.00m、9.40～22.60m、16.55～19.00m，層頂高程分別為186.53～194.80m、186.35～201.13m、189.30～191.86m。上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生較小的壓縮沉降變形，埋深大，工程性能良好，可做為本工程風機基礎的持力層。

②2-6單元粉砂相對密度Dr=0.93、②3-6單元細砂相對密度Dr=0.68、②4-6單元中砂相對密度 Dr=0.80均為密實狀，埋深分別為 10.85～24.00m、14.45～24.00m、20.80m，層頂高程分別為 183.44～199.41m、185.45～191.72m、187.52m。上部荷載較大時，地基土會產(chǎn)生較小的壓縮沉降變形，埋深大，工程性能良好，可做為本工程風機基礎的持力層。

2.基礎選型

風機受力狀況和荷載性質(zhì)有別于其它一般高聳建（構(gòu)）筑物，風機基礎所承受的風荷載(彎矩)較大，基礎底面將承受較大的偏心荷載，抗傾覆驗算和不均勻沉降要求高，考慮深基礎樁基。

3.樁基設計

3.1 樁的類型選擇

根據(jù)場地土層的結(jié)構(gòu)特征，適宜本工程場地地層條件的樁基礎可用樁型有預制樁和鉆孔灌注樁，設計應按建筑物結(jié)構(gòu)類型、載荷性質(zhì)，施工經(jīng)驗和制樁材料的供應條件，選擇經(jīng)濟、安全適用的樁型和成樁工藝。

從風機基礎土的工程地質(zhì)條件分析，為滿足風機基礎的穩(wěn)定，樁端入土深度較大，部分需要穿越相對密實薄層砂性透鏡體，根據(jù)場地鉆孔內(nèi)標準貫入試驗情況，采用預制樁時樁的貫入較困難，推薦鉆孔灌注樁為本工程風機基礎的首選樁型。從風機的荷載性質(zhì)和要求看，建議采用Φ800樁徑的鉆孔灌注樁。

3.2 樁基持力層的選擇

從本場地地層條件看，樁基受力將是以摩擦為主的摩擦樁，單樁承載力主要以樁長控制。其中，②1-3單元粘土②2-3單元粉砂、②2-4單元粉砂、②2-5單元粉砂、②2-6單元粉砂、②3-3單元細砂、②3-4單元細砂、②3-5單元細砂、②3-6單元細砂、②4-3單元中砂、②4-4單元中砂、②4-5單元中砂、②4-6單元中砂均是工程性質(zhì)良好的樁端持力層，設計可根據(jù)具體情況確定樁端持力層和樁長、樁徑及樁距。

3.3 樁的參數(shù)的選擇

單樁豎向極限承載力標準值采用土的物理性質(zhì)指標和承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系確定，根據(jù)采用的樁型，以及場地土層分布、土層埋藏深度、土的性質(zhì)及原位測試綜合確定樁側(cè)極限側(cè)阻力標準值qsik與樁端極限端阻力標準值qpk。

3.4 結(jié)語

本工程采用鉆孔灌注樁，成樁無困難，但當進入砂層時，應合理控制泥漿性能，以免產(chǎn)生縮徑塌孔現(xiàn)象，并嚴格控制沉渣，保證樁身質(zhì)量。鉆孔灌注樁施工質(zhì)量對單樁承載力有較大的影響，故應加強施工質(zhì)量的監(jiān)控及對樁身質(zhì)量的檢測工作。采用鉆孔灌注樁，需注意產(chǎn)生環(huán)境污染的現(xiàn)象。

[1]劉洋；關于風力發(fā)電中風機基礎設計及施工中的經(jīng)驗淺析[J]；林業(yè)科技情報；2011年01期

[2]鄭主平；吳啟仁； 響水風電場風機基礎不均勻沉降原因及處理方法[J]；水利水電技術；2009年09期

王相耀，1978-2-4，漢，內(nèi)蒙古魯電蒙源電力工程有限公司，碩士 研究生，工程師

吳建喜，出生日期：1965-8-18民族：漢，內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設計院，學位學歷：學士本科，現(xiàn)有職稱：教授級高級工程師

TU7

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1007-6344（2016）03-0102-01

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