風力發電機組塔架樁基礎方案設計研究

王相耀 吳建喜

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

風力發電機組塔架樁基礎方案設計研究

王相耀1吳建喜2

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

風力發電機組塔架基礎有別有一般的高聳結構基礎，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，根據機位的具體地質條件基樁入土深度為18m～26m。

1.地質條件

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

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

區內出露地層主要為第四系地層，根據該區第四系厚度等值線圖資料，場址區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內地層組成根據沉積物成因類型及巖性特點，劃分為第四系全新統風積層（Q4eol），巖性為細砂；第四系上更新統顧鄉屯組沖積層（Q3gal），巖性為粘土、粉砂、細砂、中砂。

從地基土的構成特征來看，在本次勘察已揭露的深度范圍內，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土層，易產生固結沉降變形，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有別于其它一般高聳建（構）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

根據場地土層的結構特征，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，設計應按建筑物結構類型、載荷性質，施工經驗和制樁材料的供應條件，選擇經濟、安全適用的樁型和成樁工藝。

從風機基礎土的工程地質條件分析，為滿足風機基礎的穩定，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，根據場地鉆孔內標準貫入試驗情況，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良好的樁端持力層，設計可根據具體情況確定樁端持力層和樁長、樁徑及樁距。

3.3 樁的參數的選擇

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

3.4 結語

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，以免產生縮徑塌孔現象，并嚴格控制沉渣，保證樁身質量。鉆孔灌注樁施工質量對單樁承載力有較大的影響，故應加強施工質量的監控及對樁身質量的檢測工作。采用鉆孔灌注樁，需注意產生環境污染的現象。

[1]劉洋；關于風力發電中風機基礎設計及施工中的經驗淺析[J]；林業科技情報；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，內蒙古自治區水利水電勘測設計院，學位學歷：學士本科，現有職稱：教授級高級工程師

TU7

B

1007-6344（2016）03-0102-01

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