张浩

摘要：近年来，我国的风电场建设逐渐增多，风电开发技术日趋成熟，风机的装机容量也在大幅增加。风机基础的设计是风电场建设的重要一环，承载了风机及其支撑结构的全部荷载，文章通过工程实例简单叙述了风电场风机基础的设计过程及思路。

关键词：风机基础；桩基础；基础设计；风电场；风能

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）01-0035-04

风能是太阳能的一种转化形式，属于无污染能源。随着环境污染日益严重，开发可再生的清洁能源成为世界各国解决能源问题的主要手段。与其他能源相比，风能具有可再生、无污染、储量充足、前景广阔等优势，对风能的开发和利用已经引起全世界的重视。

风力发电机基础是风电场建设的重要组成部分，其主要作用是为塔筒与其上部风机叶轮提供坚实的基础。风机基础形式根据风电场所处的场地地质条件不同而各异。本文结合黑龙江省某风电场的风机基础对风机基础结构设计进行简单的说明。

1注意问题

1.1指导规范

风机基础具有大偏心受力的特性，这决定了风机基础设计不同于普通工民建基础的设计，早期国内主要参照国外设计经验以及《高耸结构设计规范》，近几年，随着国内风电行业兴起，大量风电场开始建设，我国也于2007年发布了《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007），这也是我国风电基础设计的主要指导规范。

1.2地质条件

风电场相比于普通工民建的占地面积巨大，所建设的场址大部分又处于山区、丘陵等地质条件复杂地区，每台风机的地质情况也不同，因此地勘报告要对每台风机所处位置给出详细地层参数。如果地质条件的变化不显著，则以最不利地质条件为准设计风场的所有风机基础；如果每台风机基础所处地质条件差异巨大，则需要单独考虑设计或者分组考虑设计不同的基础以适用不同的地质条件。

1.3计算控制标准

风机基础主要分为桩基础和扩展基础。扩展基础的控制标准主要是基础底面脱开面积比、地基承载力、基础抗冲切承载力、基础沉降值、基础倾斜率、基础配筋率、混凝土裂缝、钢筋与混凝土的疲劳强度；桩基础的控制标准主要包括基桩平均竖向力、桩基最大轴向力、单桩竖向承载力、抗拔桩基承载力、单桩桩身弯矩。

2场区地质条件

风电场地质条件是风机基础设计的主要依据。

本文所介绍的风电场位于黑龙江省中部，小兴安岭南麓，松花江中游北岸的高漫滩，地势平坦，属半湿润半干旱大陆性季风型气候。大地构造单元处于小兴安岭湖盆系，翠宏山-玉泉花岗岩带，木兰褶皱束中段，西邻滨东隆起，南缘松花江断裂，第三纪末期到第四纪，由于受新构造运动的影响，小兴安岭继续隆起，低平原相对下降，在白垩系地层之上又沉积了较厚的第四系河湖相松散堆积物。根据该项目的勘察报告，将拟建风场场区底层按照岩土成因、结构、工程特性综合划分地层，共划分主要地层11层，现对场地主要地层结构及特征描述如下：

②层粉质粘土：黄褐色、灰黄色，表层含植物根系，软塑，局部夹粉土层；含少量铁质结核，稍有光泽，无摇振反应，韧性、干强度中等，场区大部分地段分布，fak=120kPa。

③层粉质粘土：灰色，软塑，稍有光泽，无摇振反应，韧性、干强度中等，具中压缩性，场区多数地段分布，fak=140kPa。

④层细砂：灰色，稍密-中密，饱和，砂以石英、长石为主，含少量云母等暗色矿物，级配不良，场区普遍分布，fak=140kPa。

⑤层粗砂：灰色，饱和，中密，含少量圆砾，砾以中酸性岩浆岩为主，磨圆较好，最大粒径26mm，砂以石英、长石为主，含少量云母等暗色矿物，级配不良，场区大部分地段分布，fak=200kPa。

⑦粗砂：灰色，饱和，中密，含少量圆砾，砾以中酸性岩浆岩为主，磨圆较好，最大粒径37mm，砂以石英、长石为主，含少量云母等暗色矿物，级配不良，场区大部分地段分布，fak=230kPa。

⑨层细砂：灰色，饱和，中密，砂以石英、长石为主，含少量云母等暗色矿物，级配不良，场区大部分地段分布，fak=160kPa。

⑩层中砂：灰色，饱和，中密，砂以石英、长石为主，含少量云母等暗色矿物，级配不良，场区大部分地段分布，fak=230kPa。

依据抗震规范划分土的类型，该场地土层的等效剪切波速值范围为140＜Vs≤250，场地实测波速为225.4m/s，因此确定该场地土类型为中软场地土。同时根据区域地层资料，该建筑场地覆盖层厚度大于50m，按照规范中的规定，场地类别为Ⅲ类，风电场主要建筑物抗震设防烈度为6度，工程区地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为6度，设计地震分组为第一组，结构构件环境类别为二b类。

桩的分布由少而长向多而短变化时，混凝土工程量的变化程度不同，600mm的混凝土用量变动幅度最小，1000mm的变化幅度最大，分析原因，当桩根数线性增加时，由于布置的改变，截面的抗弯力矩非线性增加，计算的最大单桩竖向力减小，需要的桩长缩短，因而桩用混凝土量的计算值呈波动变化，因此，桩径较小的方案，桩用混凝土总量波动幅度就较小；反之，桩径较大的方案，桩用混凝土总量的波动幅度就较大。对选定桩径的桩基进行根数和桩长布置时，应根据不同布置方案和地基条件对桩长的要求反复对比，选择最合理的桩基方案。结合实例中的桩径、桩数选择，最终确定采用600mm桩径的钻孔灌注。

5.3基础灌注桩布置

8结语

本文通过分析工程实例，简单叙述了风机基础的设计过程，根据地质条件确定基础形式，设计基础尺寸，对比不同桩型布置及尺寸，设计桩基础，选择荷载工况及最不利荷载参数，最后采用专业计算软件检查计算结果是否满足相关规范要求。希望对于风电基础设计的探讨研究，具有一定的参考

价值。

参考文献

[1]风电场工程等级划分及设计安全标准（试行）（FD002-2007）[S]．

[2]风电机组地基基础设计规定（试行）（FD003-2007）[S]．

[3]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]．

[4]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[S]．

（责任编辑：周加转）