4 風電機組塔架基礎設計方案
4.1 基礎選型
第①層為圍海填土,層厚1.90~5.60m,工程性能較差,固結未完成,地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m 太小,直樁的水平承載力偏小,其承載力和變形不能滿足結構要求。故本工程不宜采用天然地基及純直樁基礎,而由斜樁、直樁及承臺組成的獨立樁基礎具有承載力高,沉降小且均勻、抗震性能好等特點,能夠較好地承受垂直荷載、水平荷載及由風電機組產生的振動或動力作用?;谝陨峡紤],本工程部分風電機組塔架基礎采用斜樁、垂直樁組合樁基礎。
4.2 樁型選擇
風電機組塔架基礎的受力特征為:受豎向、水平、彎矩及扭矩荷載等聯(lián)合作用,且水平荷載起控制作用。斜樁、垂直樁及承臺組合獨立基礎結構采用基樁與承臺底板為整體連接;樁的材料、截面型式、大小、長度、垂直樁與斜樁的比例及斜樁傾斜度主要由水平荷載、垂直力、彎矩、扭矩、水平承載力、水平變位、地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m、樁軸向承載力、地基沉降及樁的結構抗力確定。
本工程為低承臺樁基結構,可供選擇的樁型有三種:預應力混凝土管樁、鋼樁和鉆孔灌注樁。
鋼樁適應性強成本高、鉆孔灌注樁斜樁施工時下鋼筋籠控制難度加大,成本增加,對于本工程沒必要,根據(jù)場地地質條件,通過選擇合適的打樁設備、合理的打樁順序及施工工藝,沉樁是可行的,所以本工程風電機組塔架基礎采用高強度預應力混凝土管樁(PHC 樁),樁身直徑為800mm。
4.3 持力層選擇
根據(jù)工程地質勘察報告,第⑦ -1 層為,埋藏適中,層位較穩(wěn)定,工程性能較好,綜合考慮土層力學性狀、上部荷載及風電機組對變形的要求,選第⑦ -1 層粘質粉土作PHC 管樁基礎的持力層。
4.4 樁基布置
針對本工程的地質條件,為說明斜、垂直樁組合方案的效果,考慮樁的長徑比等限制條件,風電機組塔架基礎基樁布置有如下兩種形式。
?。?)純垂直樁方案:風電機組塔架基礎承臺采用現(xiàn)澆C40鋼筋混凝土承臺型式,承臺高度為3.2m,分上、中、下三節(jié),上節(jié)為直徑8m、高0.7m 的圓柱體,下節(jié)為直徑17m、高1.80m的圓柱體,中節(jié)為以上下圓柱體截面為底的圓臺體,高0.7m,承臺頂面高于周圍地面約0.5m。承臺下
樁基礎采用直徑φ800mm,L=42m 的AB 型PHC 預應力混凝土管樁,分別沿半徑7.6m 的圓周布置16 根,沿半徑4.5m的圓周布置4 根,每臺風電機組共布置20 根AB 型PHC 管樁。為防止施工時基礎環(huán)下沉變形,沿半徑2.1m 的圓周基礎環(huán)下布置3 根,直徑φ800mm,L=10m的AB 型PHC 管樁。其布置詳見圖1。

圖1 垂直樁模型