风力发电机组地基处理

1、风力发电机组地基处理摘要：风电场风机基础地基处理风电场风机基础地基处理中，地基处理方案设 计直接关系工程质量，做好风电机基础建设方案设计对保证发电厂的安全运行非 常重要。本文在某风电场工程岩土工程勘察报告分析基础上，对风机基础地基处 理方案进行比较，选出采用混凝土灌注桩处理地基的施工方案。关键词：风力发电机基础；地基处理风能是清洁可再生能源，风能资源储量巨大，全球可利用的风能达到 2X107MW,风电场风电场广泛分布于山地，平原，海洋等各类地区。基础建设中 经常遇到熔岩，膨胀土等不良地质条件。风机基础具有承受重复荷载的特殊性， 对地基的稳定性要求较高，国家计划到2020年底风电机容量达到300

2、0 x104的目 标，风电机组基础建设任务艰巨。本文以某地区特殊地质构造为例，将风电机车 受力特点与地质构造相结合，设计技术可行的地基处理方案。一、工程概况重庆四眼坪风电场位于重庆市武隆县，场区内地貌类型为熔岩侵蚀中低山渠， 地面高程为1466.02-1662.80m,自燃地形坡度为15-30，依据中国地震动参数区 划图，场区50年超越概率10%地震反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈 度小于VI度，机位地基岩主要有粘性土，基岩等，黏土分布为红黏土，一般性黏 土。接近基岩溶槽底部为流塑，碎石类土分为砾砂，碎石土，基岩性多为灰岩， 场区内主要不良地质作用为岩溶发育。节理裂隙发育，栖霞组岩

3、溶发育强烈，多 处见有落水洞，洼地，溶沟石芽等岩溶地貌【1】。风电场工程装机规模为48MW,风机轮毂高度为70.5m,风轮扫掠面积6792m2, 基底埋深3m，物探查明，风机位千层岩溶较发育，钻孔揭露的基岩层面高程相 差10m,粘性土承载力低。许多风机位地基为半土半岩不均匀地基。勘探控制深度内，场区地下水类型属松散岩类孔隙潜水，地下水位埋深5.5- 8.8m,地下水位历年在八九月份最高，根据地区经验克制，地下水化学类型为 HCO3-CaNa型水，对混凝土无侵蚀性。岩土工程勘察等级为乙级，勘察场地内地层分布稳定，适宜做建筑场地使用。 根据区域地下水实验资料，地下水与岩土对混凝土无侵蚀性。场地抗震

4、防烈度7 度，设计地震分组为第一组。饱和砂土液化评价，场地饱和砂土为第叁层，形成 地质年代为第四纪中更新世，可判定为不液化土。勘察场地第四纪地层厚度较大， 勘察场地未发现明显的活动性断裂痕迹，及不安全隐患。二、风机基础设计本工程风机基础采用形式简单的八边形扩展基础，考虑基岩面平整度，不同 覆盖层厚度，采用六中尺寸的扩展基础，针对性解决强熔岩地区复杂地质状况下 风机基础的设计难题。各型号风机基础根据底边直径，基础埋深为A-F六中类型。依据勘察资料，在地面下5.5-10.5m处有较厚软弱层，工程地质条件差，软 层下层细砂密实，可采用为持力层人工处理地基，满足基础极端荷载工况等要 求。风机基础埋深3

5、m,地质条件差，满足符合规模，保证技术指标等前提下，节 约投资。工程进行预制桩，强夯法等几种地基处理方案比较，提出最优方案 【2】。预制桩施工首先整平场地，清除桩基范围内的地下障碍物，修设桩机进出道 路。做好排水措施。按设计布置进行测量放线，将桩基准确位置测设到地面。测 出桩位的实际高度。检查桩的质量，不合格的桩不能运至打桩现场。熟悉桩基图纸，做好技术交 底，准备好桩基工程沉桩记录。根据地质土情况，桩的平面尺寸，深度，及施工 现场实际情况等因素确定。打桩用锤击法，桩位置经校正后，将锤同桩帽压在桩 定，桩锤与桩身中心线要一致。预制桩的优点是施工速度快，缺点是对上部荷载 的计算，桩长度约25m,预

6、制桩难以进入。换填法用砂石地基混合物分层夯实作为地基持力层，降低地基压应力，变形 可起排水作用，地基中孔隙水能加速下部土层沉降。施工前应检查砂等原材料质 量，施工时搭接部分压实情况，施工结束后检查砂石地基承载力。换填法受天气 影响，换填材料需求大，工程造价高。强夯法使用工地常用简单设备，适用土质范围广，可取得较高的承载力，变 形沉降量小，加固影响深度可达6-10m，有较高的结构强度，施工速度快，较桩 基与换填法可缩短工期，施工费用低，耗用劳动力少。三、地基处理措施地基处理措施主要用毛石混凝土法，强夯法等。换填毛石混凝土为换填法， 换填材料为刚性毛石混凝土，混凝土采用C15细石混凝土，毛石玄影坚

7、实，无裂 缝洁净的石料，毛石尺寸不应大于所浇部位的最小宽度的1/3，掺用毛石提及控 制不超过回填毛石混凝土体积的30%，毛石间距不小于100mm,毛石铺放均匀排 列，离开模板距离不小于150MM，保证能插入振动棒捣固。振捣时避免振动棒 碰撞毛石与基槽璧。振动沉管挤密碎石桩通过成桩中对周围土层挤密，靠碎石的压入获得加固效 果。增加地基的密实度。设置的碎石挤密桩增强体是良好的排水通道，有利于地 基中超空隙水压力的消散，荷载作用下，碎石挤密桩增强体育地基共同承担荷载 作用。工程设计桩径为800mm，处理范围不小于基础宽度的10.2倍，在基础边缘 扩大1-3排桩，桩体材料采用粒径为20-500MM的级

8、配碎石，碎石桩顶面铺设 500mm后的碎石垫层，起到扩散盈利作用，压实垫层承载力特征值不小于 200kpa.强夯法利用冲击能给地基土体冲击，提高地基的强度，具有适应于各种土层， 施工机具简单，施工周期短等优点。强夯法加固地基对提高土体强度，降低压缩 比，改善土体的物理力学性质具有显著的效果【3】。工程确定有效加固深度为5m,点夯2遍，第一遍夯击点间距为6m,夯填碎石 分层厚度为0.5m,夯坑周围地面不应发生过大的隆起，每层夯填碎石最后两击平 均沉降量不大于50mm，不因夯坑过深发生提锤困难。分层满夯级配碎石土 2遍， 碎石分层厚度为100-300mm，强夯处理范围应大于风机基础基底范围，超出基

9、础 外缘宽度不小于3m,四、风机基础选型地基处理方案风机机位按地址条件分覆盖层承载力特征值不满足设计要求，建基面持力层 承载力特征值满足设计要求，建基面下覆盖层厚度不均，地基软硬分布不均，建 基面下存在较大溶洞等。现场地质条件复杂，优选基础型号结合相应地基处理方 式，考虑施工方便等相关因素。对建基面持力层特征满足设计要求的机位，自然高程为1583.6-1585.8m,场平 高程为1582.5m,基础埋深大于覆盖层厚度。基岩承载力特征值500kpa,设计选用 A型风机基础。不需进行地基处理，当基建面承载力特征值达到140，135， 195kpa以上时分别选用B-F型风机基础。对于覆盖层承载力特征

10、值不满足设计要求机位，地基承载力低，需进行地基 处理，设计采用强夯法进行地基处理，理论计算承载力特征值提高200kpa以上。 可相对节省基础混凝土方量，土石挖填方量等及相关引起的工程量。建基面下覆 盖层厚度为7.5-11m，基础底面下覆盖层厚，需对软基进行处理，如用C15毛石 混凝土换填经济型不可行。考虑采用振动沉管碎石桩法进行处理，强夯法对地基 处理深度相对振动沉管碎石桩法小，基底软层小于5m可采用强夯法。对于建基面下覆盖层厚度不均，地基软硬分布不均机位，设计采取两种处理 方法。机位下大部分为土层时，采用硬基变软基方法，建基面基岩部分清除，换 填褥垫层，基岩面应造成斜面。碎石含量20-30%，对于夹石为0.7,褥垫层夯实度 用夯填密度控制。机位下大部分为剪影岩石时，换填毛石混凝土，基坑开挖后基底面大部分基 岩出露，为避免风机基础存在不均匀沉降问题，设计考虑对软弱土层部分分阶换 填C15毛石混凝土。可针对具体机位覆盖层厚度情况，选用相应风机基础。减少 土石方开挖量。对于建基面下存在较大溶洞的机位，经济上不可行，采取小范围 调整机位，直至更换机位。结语溶岩地区风电场减少，首先应加强地质勘察，需采取多种尺寸的基础形式适 应不同地质情况，合理选取毛石混凝土换填，强夯法等地基处理方法，保证基础 安全性，兼顾工程的经济性。