大厚度自重濕陷性黃土地區風力發電機基礎地基處理

高峰

(內蒙古國電新能源有限公司,內蒙古呼和浩特 010020)

大厚度自重濕陷性黃土地區風力發電機基礎地基處理

高峰

(內蒙古國電新能源有限公司,內蒙古呼和浩特 010020)

我國將加大在黃土厚度大于35m自重濕場地建立風力發電機,這與在其它地質上建立有很大的差異。此類地質上,建立地基防水措施、地表防排水措施及其對于大范圍之內的填埋處理策略,不僅能高效的消除天然地面以下10左右深度范圍內的濕陷性地基;而且能夠高效的防治地表滲入風機基礎以下;對于施工措施簡單實用,而且能夠進行機械化的施工方法,以確保處理的效果,取得更為突出的技術經濟效阿益,提高我國經濟的快速發展。

自重濕陷性黃土 風力發動機 基礎地基

當今我國擁有越來越多的新興行業，風力發電就是其中之一，自上世紀八十年代開始，我國為建設風力發電廠已逐步引入先進的國外高新技術。

1 黃土地區風力發電機的應用

以至今日我國已在大部分地方建立風力發電場，如新疆、東北、內蒙古、河北、西北以及我國的東部沿海地區。在我國西北地區建立風力發電廠，具有優越的條件，該地區風力資源豐富，地形寬廣，但由于該地分布有大厚度自重濕陷性黃土。今后隨著風力發電在我國的快速發展，我們將加大對于部分華北地區以及西北地區的濕陷性黃土地區建立更多的風力發電場。由于在西北地區存在實現性黃土它與其它地區建立風力發電場有著很大的區別，由于它們的地質條件存在差異。對于風力發電機一般安裝都在黃土峁頂部，該處的黃土干強度比較高一般的天然含水程度比較低。在地質不同的增濕進行情況下，該地黃土無法密集；增濕水系較難的地方就是在黃土峁頂部，就算采用增濕措施，也很難將增濕效果得到有效地處理，而且有可能會影響到黃土邊坡的穩固問題。所以建立風力發電機對于濕陷性黃土地區的地質處理問題是一個難以解決的問題。

風力發電機組基本的受力特征是：風力發電機可以承受360度方向的承重數量以及特殊性的大偏心受力，地質中地基要求具有較高穩固性。在設施的完善中，風電機組要承受超大的荷載，以及水平荷載、扭矩、傾覆彎矩。其中傾覆彎矩受基礎穩定控制。下面將探究大厚度自重濕陷性黃土地區的發電機基層地基的處理工作，本文以W風電場機組基礎為例進行分析。

2 黃土地區風力發電機基礎地基處理

2.1 地質情況

風電場地丘陵地貌，地位處于濕陷性黃土區地質，地質分區有，區蒙西地區，自重濕陷性黃土場地為IV級 。場地內陷性較強地區黃土深度為0～12m；濕陷性中等時黃土深度為13～30m。黃土深度在30m以內部分，自重濕地量平均在場地為1265mm，濕地量平均在場地為1380mm。此地區大厚度自重濕陷性黃土地區的地質條件非常復雜。

2.2 地質處理

大厚度自重濕陷性黃土場地工程為 IV 級乙類建筑，據濕陷性黃土地區建筑規范規定對于在地基的濕陷量方面，乙類地質要漸漸消除。對于工廠的選擇場地要有以下幾個特點(1)對于IV級自重濕陷性黃土場地，它的自重濕度行要大于30米，這被稱為深度自重濕陷性場地，其風電力地基自身的承受力特點值比較低，所以在黃土場地中以Q3黃土為主，它的自身特點有，干強度高，其天然含水量較低(約6%左右)；(2)部分風機地質摻雜密集的礫石層，具有較強的穿透力；(3)施工場地面積較小，場地的最小直徑約為21米。要實現風機，基礎從大厚度濕陷性黃土來講不僅要滿足承載的需求，還要將造價大大降低，所以我們將采用正確的地基方式，以盡可能的解決濕陷性的存在問題。

為了消除地基的濕陷性問題，我們將采用地基處理，將大大滿足自重濕陷性黃土場地不能小于濕陷性土層深度的2/3，對于剩余濕陷性黃土層的濕陷量不該大于150mm。以此類推，大于20m的地質為深度處理地質，由于場地黃土呈硬塑狀，黃土場地的含水量很低，濕陷性黃土地基在一般情況下達不到標準，對于工程的電力位置位于黃土峁上端，其自身具有較強的自身排水設施，該地區極度缺水干旱，平均的降水值很小，對此風機基礎浸水的可能性非常小。將設施技術、環境保護、經濟合理為主要的原則，總結工程方面的技問題，對于經濟性與技術方面進行正確的探討與分析，最后將確立正確的排水措施，以及風機基礎地表的防水措施，我們將根據不同的地形條件，對于采用樁基測量與換填策略。

2.3 換填地基處理

該工程對于坡度較小，山頭比較寬的風機，采用灰土換填的地基處理方案，處理時僅對基層以下主要受力區的具有較強濕陷性的黃土層灰土墊層換填處理。基層以下換填總厚度為6米，上不墊層厚度3米，在應力擴散角范圍內采用3：7灰土，在應力擴散角范圍外采用素土，下部分采用3米厚素土墊層。

2.4 場地排水及地基防水措施

本工程采取場地排水、地基防水盒地基基礎設計措施并重的方案。由于風電場風機位置具有很好的排水條件，該地區又非常干旱，降水量很小，因此風機基礎浸水的可能性很小。故在做好風基地表防水措施的前提下，考慮對基層下主要受力的有較強濕陷性的黃土進行處理。工程中基礎回填范圍地表設400mm厚3：7灰土墊層，按2%坡度向山體臨空找坡，并與原山自然相接。硬化地面與挖方邊坡相連接處局部設置1%的倒坡，防止地表水進入坡體與地面接縫處，與風機基礎混凝土交接處和伸縮縫，采用柔性防水材料填封。良好的防排水措施使場地不形成巨水區，有效地控制因地基浸水濕陷而引起風機基礎的不均勻沉降。

2.5 換填地基處理措施

風機基礎地處理采用換土墊層處理方法，基底以下換填總厚度為6米，上部墊層厚度為3米，在應力擴散范圍內采用3：7灰土，在應力擴散角范圍外采用素土，下部墊層采用3米厚素土墊層。

2.6 灌注樁成樁方式與施工工藝

由于本場地區黃土為Q3黃土為主，具有天然含水量低(約6%左右)、干強度高(標貫多在40以上)的特點，因此灌注樁采用螺旋磚成孔方式。本工程灌注樁屬于大直徑柱狀，承載力大，且承載力與樁質量密切相關。開挖前，樁位應定位放線準確，在樁位旁設 置定位龍門樁。做混凝土護壁時，安裝模板應用中心線校正模板位置。樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm，樁的垂直度偏差不的超過1%，且樁徑不允許小于設計直徑。

3 結語

濕陷性黃土地區建筑規范的制定，是基于水出現后，產生濕陷性，產生樁周負摩力。雖然規范提出了防水措施，但水從何處來，用多長時間浸入地基或樁周等問題。

[1]王全軍.巖石錨桿基礎設計應用[J].安徽建筑,2011(04).

[2]黃大維.巖石錨桿基礎在山區高壓輸電線路的實驗與應用[J].華東電力,2012(02).

[3]袁文可.風電機組地基基礎設施規定[J].水電出版社,2012(09).

高峰(1981—),內蒙古人,男,漢族,工程師,工學碩士,現任內蒙古國電新能源有限公司(原風電公司)項目總工。