濕陷性黃土風機基礎地基處理

【摘要】在濕陷性黃土地區建立風力發電機組，通過對濕陷性黃土的地質考察以及準確的評估，優化設計施工現場，結合工程造價等因素選取恰當的地基處理方案，達到安全可靠、質量合格的要求。本文就濕陷性黃土地區風力發電機組建設的概述，進一步闡述基礎地基處理措施。

【關鍵詞】濕陷性黃土；風力發電機；地基基礎；樁基礎

引言

改革開放以后，隨著我國經濟飛速發展以及工業的逐步擴增，我國對電力需求也逐步加大，發電廠不再僅僅依賴煤，石油等不可再生燃料進行發電，而是選擇利用自然資源風能進行發電，節約資源的同時降低對環境的損失。我國風電場的集中地主要在華北、東北以及西北等地區，主要分布省份有青海、新疆、遼寧、內蒙古，但同時這些地區也面臨著黃土濕陷性的施工難題，對我國風力發電行業形成施工障礙，因此，解決濕陷性黃土風力發電機基礎處理問題具有現實性的意義。

1、濕陷性黃土地區風力發電機的應用

1.1 濕陷性黃土的概述。濕陷性黃土是一種特殊性質的土，主要分布在陜西、甘肅、山西等地，河北，內蒙古等局部地區也分布該土質，其土質較均勻，結構較疏松，在不受水浸濕的情況下，具有較高的強度，且壓縮性較小，一旦遇水浸濕，土結構立即破壞，產生附加下沉，輕度也降低。濕陷性黃土之所以遇水結構破壞，一點是因為水對黃土中的顆粒接觸點的膠結物具有軟化作用，再者因為濕陷性黃土的欠壓密性，在氣候干旱的條件下，經過自然的風積、坡積或著洪積等形成的黃土層，由蒸發作用影響的深度大于大氣降水對土層影響的深度，故在黃土形成過程中，充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時具備，導致土層的壓密欠佳。因此，在濕陷性黃土上進行風力發電機的建設，應根據建筑物的類型、地基受水浸濕的程度以及在使用期間對地基沉降限制的重要程度，采取以地基設計為主的施工方案，以防地基濕陷對建筑帶來危害。

1.2 風力發電機的受力特性。風力發電機組對地基的要求較高，也主要建在風力資源豐富的地區，如能蒙古、甘肅、新疆、寧夏、東北三省等地區，而這些地區正式濕陷性黃土的聚集地。風力發電機組可以承受來自各個方向的風力，甚至可以承受大偏心受力，同時需要承受較大的荷載以及彎矩，這些受力特性均對地基基礎要求較高。因此，加強濕陷性黃土的地基處理工作很重要。本文以寧夏某發電機場地為例分析地基處理方案。

2.濕陷性黃土風機基礎地基處理

2.1 地質情況。該風電場呈丘陵狀地形，場地為濕陷性黃土地質，根據地質勘查報告分析，該場地屬于三級濕陷性黃土，20m內最大總濕陷量698.000mm，濕陷性平均深度為1530mm，不宜采用天然基礎，應當進行地基基礎處理。該濕陷性黃土風機地基基礎處理采用換填地基處理和灌注樁基礎處理相結合的方式。

2.2 換填基礎處理。由于施工場地坡度較小，采用灰土換填地基處理，換填基礎的口徑應當以實際工程面積大小為依據，基層換填素土，上部墊層采用2：8灰土換填，其余部分采用素土回填。

換填地基基礎的優點在于施工工程量小，工程難度較低，技術要求不高，施工成本不高，但對于濕陷性黃土集中區，換填土質需要經過長途運輸才可實現，耗時較長。素土換填工藝需要注意的是準備時需要進行基底防滲處理，再將制作的土料進行填筑，經過夯實驗收即可。灰土換填工藝需要通過石灰和土料的驗收后進行篩分拌合而成，分層鋪填至土坑中，密實找平后驗收即可。

2.3 混凝土灌注樁基礎處理。本期工程基本情況如下：共33臺風機基礎，風電機組地基基礎設計級別為1級，基礎結構安全等級為二級，風電機組基礎設計使用年限為50年，基礎采用鋼筋混凝土樁基礎。風電機組基礎抗震設防分類為丙類。結構構件環境類別為二b類。抗震設防烈度為8度，部分區域抗震設防烈度為9度。場地最大凍土深度為1.20m。灌注樁的總體要求是：鉆孔灌注樁施工用砂、石、水泥、鋼筋等原材料取樣，送檢；鉆孔灌注樁施工，按有關規定制定安全生產、保護環境等措施進行施工；鉆孔灌注樁施工過程中，要有完善的施工記錄；樁位測量定位后用鋼尺或經緯儀進行復測、自檢，自檢合格后，報監理工程師檢驗，合格并簽字后方可進入下道工序的施工。施工工藝流程如下：場地平整→樁位放線→樁機就位→鉆機調平→鉆孔清孔→下鋼筋籠→下導管→混凝土灌注→養護。其中整個環節中幾點注意事項作以下說明：

鉆機鉆孔時的注意事項：開孔的孔位必須準確，鉆桿應保持垂直穩定，防止因鉆桿晃動引起擴大孔徑，在鉆進的過程中應均勻慢速；在鉆孔取土時，鉆桿不得傾斜晃動，防止塌孔；在鉆進過程中，安排專人負責指揮，及時清除孔口的積土；在鉆進過程中，要隨時注意觀察地表土的變化，是否出現局部沉陷的問題，并做好應急處理措施。

混凝土澆筑具體注意事項：采用導管引流，導管下放到距孔底2--3m處開始下料，下料速度要均勻，澆筑到混凝土到達導管底部并開始外翻后，方可將導管上吊5-6m后繼續澆筑，如此重復澆筑。當澆筑至距孔口5m左右時，將導管吊走，使用振搗器進行振搗。為了保證樁頭質量，混凝土要澆筑至超過設計樁頂0.5m。

3、結語

濕陷性黃土的風機基礎地基處理應當根據實際地形進行合理的設計，首先，實地進行地質勘察并出具相關數據報告，根據相關參數確定地基基礎處理的方案，最后按照施工工藝流程施工。隨著不可再生資源的逐漸減少，風能發電行業逐漸興起，建設風力發電機組逐漸成為發展趨勢，因此，解決濕陷性黃土風機地基基礎安全可靠性問題不僅是電力行業的發展需求，更是我國經濟技術發展的需求。

參考文獻：

[1]張立英，李夢，劉嬪.陜西濕陷性黃土區域風機基礎設計研究[J].西北水電，2014（2）：17-19.

[2]張建華.濕陷性黃土地區風力發電機基礎處理[J].寧夏電力，2011（2）：67-70.