摘要：环境保护是社会发展过程中需要重点关注的话题,发展可再生能源、清洁能源已成为当务之急。在我国各种可再生能源中,风能资源的丰富性和经济性,使其更具产业化发展良好前景。
关键词：风电项目；风机基础；设计
1工程概述
联兴风电项目，位于山西省XX市，场区北起圣水塘村，南至前胡彩沟村，西起松梁沟村，东至驴蹄沟村。场址中心距离XX县城直线距离约22km，东侧有高速、北侧有县道经过，对外交通条件较为便利。场内总体地势西北高，东南低。场区内未见不良物理地质现象，场地总体稳定性好，有布置风机的地形地质条件。场址不涉及自然保护区、公益林保护区、风景名胜区、文物古迹及鸟类迁徙通道等环境敏感区域，风机布置时考虑了对基本农田、矿产资源区等敏感对象的避让，工程总体建设条件较好。
规划装机容量50MW，拟安装16台单机容量为3.0MW和1台单机容量为2.0MW的风电机组，机组轮毂高度均为100m，场内所发电量接入一期已建220kV升压站。本风电场工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型，风机基础设计级别为1级，基础结构安全等级为1级。
本地区50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.15g，地震基本烈度7度；建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.40s，设计地震分组为第二组。
2风机基础设计
2.1地质条件
根据地勘资料，属于中山区，基岩裸露，沟谷纵横，局部为黄土披挂，地面高程一般在1600～1800m，地形破碎，切割强烈。场地地基土按成因、时代及其主要性质，可分为3层，各层性质叙述如下：
①层：黄土（粉土）：新生界第四系上更新统（Q3al+dl），褐黄色，稍湿，稍密，垂直节理发育，具大孔隙，含有虫孔及植物根茎。厚度0.0～4.5m。
②层：片麻岩：太古界集宁群片麻岩，灰绿色，片状结构，中风化，厚度大于10m。
③层：石英砂岩：寒武系石英砂岩，紫红色，粒状结构，层状构造，中风化，厚度大于10m。
本工程地层有黄土、片麻岩和石英砂岩，地基承载力较好，片麻岩和石英砂岩均可作为天然地基持力层，初拟风机基础埋深3.5m，局部机位黄土层采用砂碎石换填处理。
2.2风机载荷
本方案以3.0MW机组进行基础结构设计，根据风机厂家资料，基础设计荷载参数见表1。
表1 3.0MW风机载荷
2.3风机基础型式
常用风电机组基础形式有扩展基础、承台桩基础、岩石锚杆基础等类型。扩展基础用于地质条件较好的风电场，如我国甘肃、新疆等西北风电场和其它山区风电场；承台桩基础一般用于软弱地基，如我国东部沿海滩涂风电场；岩石锚杆基础一般用于岩石地区。
扩展基础根据结构型式不同，可采用扩展式基础和梁板式基础等类型。扩展式基础依靠基础自重平衡风荷载产生的弯矩，具有结构简单、施工方便的特点，但也存在混凝土用量大、水化热高、投资高的缺点。梁板式基础由中墩、梁和底板组成，中墩与风电机组塔筒相连，放射形布置的主梁用于传递塔筒传来的弯矩，梁和底板之间形成的空腔内充填土，梁板式基础依靠基础混凝土自重及空腔内填土的自重共同来平衡风荷载产生的弯矩。
在相同地质条件、机型对应荷载工况及相同控制指标条件下对扩展式基础和梁板式基础分别进行计算，并对两种基础工程量、施工便利性、工期等方面的优劣进行分析。基础型式比选详见表2。
表2 3.0MW风机基础型式比选
由上表可看出，梁板式基础与扩展基础相比，混凝土和钢筋用量较少，单个基础造价比扩展式基础低14.29万，但梁板式基础施工难度增加，施工周期较长，质量控制难度较大。综合考虑建设成本、建设工期等因素，结合项目区已建一期工程风机基础应用情况，推荐采用扩展式基础，便于施工管理。
2.4塔筒与风机基础连接构件选择
风力发电机钢制塔筒是通过在基础混凝土内预埋构件来实现塔筒和基础的牢固连接，通常预埋构件有基础环和锚栓，两种预埋件技术对比详见表3。
表3 基础环和锚栓方案对比
由上表可看出，基础环与基础混凝土交界处的止水现场施工质量难以保证，锚栓方案基础混凝土浇筑密实度较基础环易于控制，锚栓方案较基础环方案受力好，结合厂家资料，本工程塔筒与风机基础的连接推荐采用锚栓方案。
2.5风机基础结构
本项目风机基础采用扩展式基础，基础底面半径10.8m，基础埋深3.5m，风机基础混凝土等级为C40。基础底板厚度1m，基础棱台顶面半径3m，基础高出地面0.5m。基础体型见图1、图2。
图1 风机基础平面图
图2 风机基础立面图
结语
风电场项目的开发建设将促进风电产业链的快速发展，同时增加当地财政收入，推动经济发展，提供就业机会，对地方经济社会发展有较好的促进作用。对于缓解环境污染、改善电源结构等具有积极的意义，是发展循环经济、建设节约型社会的具体体现。明确风机基础在设计过程中的受力情况,对基础结构选型,优化设计方案,是降低风机基础造价的关键。本文结合工程实例，对风机基础设计进行详细分析，供各位同行参考。
参考文献
[1]基础型式选择及优化[J].郭哲.城市建设理论研究(电子版).2018(28).
论文作者:张涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：基础论文; 风机论文; 片麻岩论文; 混凝土论文; 结构论文; 型式论文; 风电论文; 《电力设备》2019年第11期论文;