贵州盘县平关风电场EPC工程2500 kW风机基础优化设计

钟辉

摘 要：贵州盘县平关风电场EPC工程位于贵州省六盘水市盘县火铺镇和平关镇境内，工程采用混排方式，安装12台单机容量2500kW的发电机组和13台单机容量1500kW的发电机组，其中2500kW的发电机组采用预应力锚栓代组合件代替传统的基础环钢结构。风机基础的结构设计克服高原喀斯特岩溶山区及特殊的凝冻天气环境，在传统的重力式圆形扩展基础的基础上进行优化设计，结合工程的特点，采用新型肋梁基础结构型式，提出最优设计成果。

关键词：2500kW发电机组 风机基础设计 应力锚栓代组合件 新型肋梁基础

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（a）-0027-01

贵州盘县平关风电场EPC工程位于贵州省六盘水市盘县火铺镇和平关镇境内，总装机容量为49.5 MW，共安装12台单机容量2500 kW的发电机组和13台单机容量1500 kW的发电机组。工程等别为Ⅲ等，规模为中型；机组塔架地基基础设计级别为1级，结构安全等级一级，设计使用年限为50年。

1 风机基础设计

场址地震动峰值加速度为0.10 g，相应地震基本烈度为Ⅶ度，动反应谱特征周期为0.40 s，场地地基为一级地基（复杂地基），属二级场地（中等复杂场地）。风机部位从上至下岩土结构为：（1）地表0～0.3 m为腐植土；（2）下部为残坡积层，厚度为2.5～4.5 m；（3）玄武岩为5～8 m强风化层；（4）中风化基岩。根据拟布风机区域地层岩性及岩体结构特征，风机基础选择玄武岩强风化作为地基持力层。根据以上资料选取最不利地质条件进行计算确定基础体型尺寸。目前1500 kW机型国内计算较为成熟，现对2500 kW机型进行优化设计。

上部结构传至塔筒底部的荷载分为正常运行荷载、极端荷载和疲劳荷载三类。根据《风电机组地基基础设计规定》FD003-2007，本工程地基基础根据正常运行荷载工况、极端荷载工况、多遇地震工况、罕遇地震工况及疲劳荷载工况进行设计。

风机厂家提供2500机型风机荷载参数见表1。

1.1 传统风机基础设计型式（重力式扩展基础）

基础底板半径R=10 m，基础棱台顶面半径R1=3 m，基础台柱半径R2=3 m，塔筒直径B3=4.3 m，基础底板外缘高度H1=1.1 m，基础底板棱台高度H2=1.8 m，台柱高度H3=1.25 m，上部荷载作用力标高Hb=0.8 m，基础埋深Hd=3.85 m。

基础结构设计，基底铺150 mm厚C15素混凝土垫层，垫层上浇筑主体基础钢筋混凝土，强度等级C40。单台风机基础开挖量为1696.3 m3，回填量为1000.4 m3，C40混凝土量为643 m3，C15混凝土量为48.1 m3，钢筋量为47.31 t。

1.2 优化风机基础设计型式（新型肋梁基础）

基础底板半径R=10 m，基础台柱半径R3=3 m，塔筒直径B3=4.3 m，基础底板厚H1=0.6 m，台柱高度H3=4.15 m，基础法兰至台柱顶高度Hb=0.2 m，基础埋深Hd=3.85 m，JL1宽B1=0.9 m，JL1悬挑根部高H12=3.85 m，JL1悬挑外缘高H11= 1.1 m，JL1长度L1=6.4 m，JL1的个数=8个，JL2布置形式=弧线梁，JL2宽B2= 0.6 m，JL2高H2=1.1 m。

基础结构设计，基底铺150 mm厚C15素混凝土垫层，垫层上浇筑主体基础钢筋混凝土，强度等级C40。单台风机基础开挖量为1696.3 m3，回填量为1240.8 m3，C40混凝土量为402.6 m3，C15混凝土量为48.1 m3，钢筋量为48.16 t。

2 成果分析

对比分析可知，采用新型肋梁基础比传统重力式扩展基础节约主体结构混凝土204.4 m3。目前风力发电机基础一般采用钢筋混凝土重力式扩展基础，为大体积混凝土结构，缺点是工程量大，经济性差，施工过程中易产生温度裂缝。肋梁基础预应力锚栓基础属于新型的基础结构型式，在设计计算过程中，将基础简化分解为基本组合部件，如基础底板、基础主肋梁、外缘弧形梁、预应力预埋锚栓和中心圆柱等，充分利用新型肋梁基础的结构体型优势，发挥主体结构混凝土受力特性。

在平关风电场2500 kW机型风机基础的设计中，采用了新型肋梁基础，并采用预应力锚栓组合件代替传统基础环，并与塔筒的下法兰进行锚固，有效的保证风机基础的整体稳定。相对于传统重力式扩展基础，有效减少混凝土受拉区，优化基础底板与建基面受力情况，大大节省了主体结构混凝土，有效缓解温度裂缝的产生。

参考文献

[1] 风电场工程等级划分及设计安全标准FD002-2007[S].

[2] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[S].

[3] 贵州盘县平关风电场可行性研究报告.2013.endprint