摘要：风电场风机基础地基处理风电场风机基础地基处理中，地基处理方案设计直接关系工程质量，做好风电机基础建设方案设计对保证发电厂的安全运行非常重要。本文在某风电场工程岩土工程勘察报告分析基础上，对风机基础地基处理方案进行比较，选出采用混凝土灌注桩处理地基的施工方案。
关键词：风力发电机基础；地基处理
风能是清洁可再生能源，风能资源储量巨大，全球可利用的风能达到2x107MW,风电场风电场广泛分布于山地，平原，海洋等各类地区。基础建设中经常遇到熔岩，膨胀土等不良地质条件。风机基础具有承受重复荷载的特殊性，对地基的稳定性要求较高，国家计划到2020年底风电机容量达到3000x104的目标，风电机组基础建设任务艰巨。本文以某地区特殊地质构造为例，将风电机车受力特点与地质构造相结合，设计技术可行的地基处理方案。
一、工程概况
重庆四眼坪风电场位于重庆市武隆县，场区内地貌类型为熔岩侵蚀中低山渠，地面高程为1466.02-1662.80m,自燃地形坡度为15-30°，依据《中国地震动参数区划图》，场区50年超越概率10%地震反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈度小于VI度，机位地基岩主要有粘性土，基岩等，黏土分布为红黏土，一般性黏土。接近基岩溶槽底部为流塑，碎石类土分为砾砂，碎石土，基岩性多为灰岩，场区内主要不良地质作用为岩溶发育。节理裂隙发育，栖霞组岩溶发育强烈，多处见有落水洞，洼地，溶沟石芽等岩溶地貌【1】。
风电场工程装机规模为48MW,风机轮毂高度为70.5m,风轮扫掠面积6792m2,基底埋深3m，物探查明，风机位千层岩溶较发育，钻孔揭露的基岩层面高程相差10m,粘性土承载力低。许多风机位地基为半土半岩不均匀地基。
勘探控制深度内，场区地下水类型属松散岩类孔隙潜水，地下水位埋深5.5-8.8m,地下水位历年在八九月份最高，根据地区经验克制，地下水化学类型为HCO3-CaNa型水，对混凝土无侵蚀性。
岩土工程勘察等级为乙级，勘察场地内地层分布稳定，适宜做建筑场地使用。根据区域地下水实验资料，地下水与岩土对混凝土无侵蚀性。场地抗震防烈度7度，设计地震分组为第一组。饱和砂土液化评价，场地饱和砂土为第叁层，形成地质年代为第四纪中更新世，可判定为不液化土。勘察场地第四纪地层厚度较大，勘察场地未发现明显的活动性断裂痕迹，及不安全隐患。
二、风机基础设计
本工程风机基础采用形式简单的八边形扩展基础，考虑基岩面平整度，不同覆盖层厚度，采用六中尺寸的扩展基础，针对性解决强熔岩地区复杂地质状况下风机基础的设计难题。各型号风机基础根据底边直径，基础埋深为A-F六中类型。
依据勘察资料，在地面下5.5-10.5m处有较厚软弱层，工程地质条件差，软层下层④细砂密实，可采用为持力层人工处理地基，满足基础极端荷载工况等要求。风机基础埋深3m,地质条件差，满足符合规模，保证技术指标等前提下，节约投资。工程进行预制桩，强夯法等几种地基处理方案比较，提出最优方案【2】。
预制桩施工首先整平场地，清除桩基范围内的地下障碍物，修设桩机进出道路。做好排水措施。按设计布置进行测量放线，将桩基准确位置测设到地面。测出桩位的实际高度。
检查桩的质量，不合格的桩不能运至打桩现场。熟悉桩基图纸，做好技术交底，准备好桩基工程沉桩记录。根据地质土情况，桩的平面尺寸，深度，及施工现场实际情况等因素确定。打桩用锤击法，桩位置经校正后，将锤同桩帽压在桩定，桩锤与桩身中心线要一致。预制桩的优点是施工速度快，缺点是对上部荷载的计算，桩长度约25m,,预制桩难以进入。
换填法用砂石地基混合物分层夯实作为地基持力层，降低地基压应力，变形可起排水作用，地基中孔隙水能加速下部土层沉降。施工前应检查砂等原材料质量，施工时搭接部分压实情况，施工结束后检查砂石地基承载力。换填法受天气影响，换填材料需求大，工程造价高。
强夯法使用工地常用简单设备，适用土质范围广，可取得较高的承载力，变形沉降量小，加固影响深度可达6-10m，有较高的结构强度，施工速度快，较桩基与换填法可缩短工期，施工费用低，耗用劳动力少。
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三、地基处理措施
地基处理措施主要用毛石混凝土法，强夯法等。换填毛石混凝土为换填法，换填材料为刚性毛石混凝土，混凝土采用C15细石混凝土，毛石玄影坚实，无裂缝洁净的石料，毛石尺寸不应大于所浇部位的最小宽度的1/3，掺用毛石提及控制不超过回填毛石混凝土体积的30%，毛石间距不小于100mm,毛石铺放均匀排列，离开模板距离不小于150MM，保证能插入振动棒捣固。振捣时避免振动棒碰撞毛石与基槽璧。
振动沉管挤密碎石桩通过成桩中对周围土层挤密，靠碎石的压入获得加固效果。增加地基的密实度。设置的碎石挤密桩增强体是良好的排水通道，有利于地基中超空隙水压力的消散，荷载作用下，碎石挤密桩增强体育地基共同承担荷载作用。
工程设计桩径为800mm，处理范围不小于基础宽度的10.2倍，在基础边缘扩大1-3排桩，桩体材料采用粒径为20-500MM的级配碎石，碎石桩顶面铺设500mm后的碎石垫层，起到扩散盈利作用，压实垫层承载力特征值不小于200kpa.
强夯法利用冲击能给地基土体冲击，提高地基的强度，具有适应于各种土层，施工机具简单，施工周期短等优点。强夯法加固地基对提高土体强度，降低压缩比，改善土体的物理力学性质具有显著的效果【3】。
工程确定有效加固深度为5m,点夯2遍，第一遍夯击点间距为6m,夯填碎石分层厚度为0.5m,夯坑周围地面不应发生过大的隆起，每层夯填碎石最后两击平均沉降量不大于50mm，不因夯坑过深发生提锤困难。分层满夯级配碎石土2遍，碎石分层厚度为100-300mm，强夯处理范围应大于风机基础基底范围，超出基础外缘宽度不小于3m,
四、风机基础选型地基处理方案
风机机位按地址条件分覆盖层承载力特征值不满足设计要求，建基面持力层承载力特征值满足设计要求，建基面下覆盖层厚度不均，地基软硬分布不均，建基面下存在较大溶洞等。现场地质条件复杂，优选基础型号结合相应地基处理方式，考虑施工方便等相关因素。
对建基面持力层特征满足设计要求的机位，自然高程为1583.6-1585.8m,场平高程为1582.5m,基础埋深大于覆盖层厚度。基岩承载力特征值>500kpa,设计选用A型风机基础。不需进行地基处理，当基建面承载力特征值达到140，135，195kpa以上时分别选用B-F型风机基础。
对于覆盖层承载力特征值不满足设计要求机位，地基承载力低，需进行地基处理，设计采用强夯法进行地基处理，理论计算承载力特征值提高200kpa以上。可相对节省基础混凝土方量，土石挖填方量等及相关引起的工程量。建基面下覆盖层厚度为7.5-11m，基础底面下覆盖层厚，需对软基进行处理，如用C15毛石混凝土换填经济型不可行。考虑采用振动沉管碎石桩法进行处理，强夯法对地基处理深度相对振动沉管碎石桩法小，基底软层小于5m可采用强夯法。
对于建基面下覆盖层厚度不均，地基软硬分布不均机位，设计采取两种处理方法。机位下大部分为土层时，采用硬基变软基方法，建基面基岩部分清除，换填褥垫层，基岩面应造成斜面。碎石含量20-30%，对于夹石为0.7,褥垫层夯实度用夯填密度控制。
机位下大部分为剪影岩石时，换填毛石混凝土，基坑开挖后基底面大部分基岩出露，为避免风机基础存在不均匀沉降问题，设计考虑对软弱土层部分分阶换填C15毛石混凝土。可针对具体机位覆盖层厚度情况，选用相应风机基础。减少土石方开挖量。对于建基面下存在较大溶洞的机位，经济上不可行，采取小范围调整机位，直至更换机位。
结语
溶岩地区风电场减少，首先应加强地质勘察，需采取多种尺寸的基础形式适应不同地质情况，合理选取毛石混凝土换填，强夯法等地基处理方法，保证基础安全性，兼顾工程的经济性。
参考文献
[1]朱志祥.山区风力发电机组地基—基础受力特性研究[D].中南大学,2014.
[2]梁花荣,齐志诚,李少朋. 大厚度自重湿陷性黄土地区风力发电机基础地基处理[A].《风电技术》2013年02月第1期（总第37期）[C].:中国电力企业联合会科技开发服务中心,2013:3.
[3]张清远.浅谈风力发电机基础地基处理方法的选择[J].太阳能,2006(05):31-33.
论文作者:吴买
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：地基论文; 毛石论文; 基础论文; 风机论文; 碎石论文; 基岩论文; 机位论文; 《电力设备》2019年第6期论文;