貴州盤縣平關風電場EPC工程2500 kW風機基礎優化設計

鐘輝

摘 要：貴州盤縣平關風電場EPC工程位于貴州省六盤水市盤縣火鋪鎮和平關鎮境內，工程采用混排方式，安裝12臺單機容量2500kW的發電機組和13臺單機容量1500kW的發電機組，其中2500kW的發電機組采用預應力錨栓代組合件代替傳統的基礎環鋼結構。風機基礎的結構設計克服高原喀斯特巖溶山區及特殊的凝凍天氣環境，在傳統的重力式圓形擴展基礎的基礎上進行優化設計，結合工程的特點，采用新型肋梁基礎結構型式，提出最優設計成果。

關鍵詞：2500kW發電機組 風機基礎設計 應力錨栓代組合件 新型肋梁基礎

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

貴州盤縣平關風電場EPC工程位于貴州省六盤水市盤縣火鋪鎮和平關鎮境內，總裝機容量為49.5 MW，共安裝12臺單機容量2500 kW的發電機組和13臺單機容量1500 kW的發電機組。工程等別為Ⅲ等，規模為中型；機組塔架地基基礎設計級別為1級，結構安全等級一級，設計使用年限為50年。

1 風機基礎設計

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構為：（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。根據擬布風機區域地層巖性及巖體結構特征，風機基礎選擇玄武巖強風化作為地基持力層。根據以上資料選取最不利地質條件進行計算確定基礎體型尺寸。目前1500 kW機型國內計算較為成熟，現對2500 kW機型進行優化設計。

上部結構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《風電機組地基基礎設計規定》FD003-2007，本工程地基基礎根據正常運行荷載工況、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計。

風機廠家提供2500機型風機荷載參數見表1。

1.1 傳統風機基礎設計型式（重力式擴展基礎）

基礎底板半徑R=10 m，基礎棱臺頂面半徑R1=3 m，基礎臺柱半徑R2=3 m，塔筒直徑B3=4.3 m，基礎底板外緣高度H1=1.1 m，基礎底板棱臺高度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，基礎埋深Hd=3.85 m。

基礎結構設計，基底鋪150 mm厚C15素混凝土墊層，墊層上澆筑主體基礎鋼筋混凝土，強度等級C40。單臺風機基礎開挖量為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 優化風機基礎設計型式（新型肋梁基礎）

基礎底板半徑R=10 m，基礎臺柱半徑R3=3 m，塔筒直徑B3=4.3 m，基礎底板厚H1=0.6 m，臺柱高度H3=4.15 m，基礎法蘭至臺柱頂高度Hb=0.2 m，基礎埋深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=8個，JL2布置形式=弧線梁，JL2寬B2= 0.6 m，JL2高H2=1.1 m。

基礎結構設計，基底鋪150 mm厚C15素混凝土墊層，墊層上澆筑主體基礎鋼筋混凝土，強度等級C40。單臺風機基礎開挖量為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，采用新型肋梁基礎比傳統重力式擴展基礎節約主體結構混凝土204.4 m3。目前風力發電機基礎一般采用鋼筋混凝土重力式擴展基礎，為大體積混凝土結構，缺點是工程量大，經濟性差，施工過程中易產生溫度裂縫。肋梁基礎預應力錨栓基礎屬于新型的基礎結構型式，在設計計算過程中，將基礎簡化分解為基本組合部件，如基礎底板、基礎主肋梁、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的結構體型優勢，發揮主體結構混凝土受力特性。

在平關風電場2500 kW機型風機基礎的設計中，采用了新型肋梁基礎，并采用預應力錨栓組合件代替傳統基礎環，并與塔筒的下法蘭進行錨固，有效的保證風機基礎的整體穩定。相對于傳統重力式擴展基礎，有效減少混凝土受拉區，優化基礎底板與建基面受力情況，大大節省了主體結構混凝土，有效緩解溫度裂縫的產生。

參考文獻

[1] 風電場工程等級劃分及設計安全標準FD002-2007[S].

[2] 建筑地基基礎設計規范（GB50007-2011）[S].

[3] 貴州盤縣平關風電場可行性研究報告.2013.endprint