地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)

-.z.塔架的安裝需要地基，就像建筑物需要打地基一樣，地基的好壞，直接影響著塔架的安裝質(zhì)量，乃至整個(gè)風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝質(zhì)量。因此，地基根底的設(shè)計(jì)也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。葉輪要在一定的高度上才能獲得較大較穩(wěn)定的風(fēng)力，在空中的風(fēng)輪與機(jī)艙的整個(gè)重量要靠塔架支撐。塔架除了具有支撐作用外，還需要抵御風(fēng)的推力對(duì)塔架形成的彎矩、機(jī)艙和風(fēng)輪的偏心重量對(duì)塔架形成的彎矩、風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)塔架形成的反轉(zhuǎn)力矩、風(fēng)不穩(wěn)定時(shí)對(duì)塔架形成的彎矩、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)等載荷。塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要承載部件。塔架的重量在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中占總重量的1/2左右，其本錢占風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造本錢的15%～20%，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量和高度的增加，塔架在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)和制造中的重要性越來越明顯。由于近年來風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的容量已到達(dá)3MW以上，風(fēng)輪直徑到達(dá)80～100m，塔架高度達(dá)100m。在德國，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過建筑部門的批準(zhǔn)和平安證明。除此之外，塔架還影響著風(fēng)機(jī)的發(fā)電量。確切地說，與塔架的高度密切相關(guān)，因?yàn)轱L(fēng)速隨著離地高度的增加而增加，輪轂高出地表湍流層，將會(huì)增加發(fā)電量。因此，對(duì)于每一個(gè)風(fēng)場(chǎng)來說，適宜的塔架高度都需要單獨(dú)選擇。為使塔架的選擇簡化，風(fēng)機(jī)制造商應(yīng)提供假設(shè)干級(jí)輪轂高度的塔架，以便到達(dá)最大的投入產(chǎn)出比。1.我國風(fēng)機(jī)地基根底設(shè)計(jì)的開展歷程我國風(fēng)機(jī)地基設(shè)計(jì)總體上可劃分為三個(gè)階段：2003年以前小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組地基的自主設(shè)計(jì)階段；2003～2007年MW機(jī)組地基設(shè)計(jì)的引進(jìn)和消化階段；2007年以后MW機(jī)組地基的自主設(shè)計(jì)階段。隨著我國電力體制的改革以及風(fēng)電特許權(quán)工程的實(shí)施，特別是2006年"可再生能源法"生效之后，國外風(fēng)機(jī)開場(chǎng)大規(guī)模進(jìn)入中國，且由單機(jī)容量幾百千瓦很快開展到兆瓦級(jí)，國外廠商對(duì)風(fēng)機(jī)地基的設(shè)計(jì)非常重視，鑒于我國在MW風(fēng)機(jī)地基設(shè)計(jì)方面的經(jīng)歷還不夠豐富，不少情況下地基的設(shè)計(jì)都是按照廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)圖、國內(nèi)**根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)地質(zhì)勘探資料和國內(nèi)建筑材料的具體情況進(jìn)展設(shè)計(jì)調(diào)整、廠商對(duì)國內(nèi)**的設(shè)計(jì)調(diào)整成果進(jìn)展復(fù)核確認(rèn)的模式，這種模式不僅影響了風(fēng)機(jī)地基的自主設(shè)計(jì)，同時(shí)受制于廠商，甚至可能影響工程建立的決策、工期和投資效益。因此，對(duì)于大型風(fēng)機(jī)的地基設(shè)計(jì)的自主化顯得尤為重要。2.風(fēng)電機(jī)組地基根底設(shè)計(jì)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量、輪轂高度和地基復(fù)雜程度，地基根底分為三個(gè)設(shè)計(jì)級(jí)別，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況，按表6-1選用。表6-1

地基根底設(shè)計(jì)級(jí)別

設(shè)計(jì)級(jí)別單機(jī)容量，輪轂高度和地基類型1

單機(jī)容量大于1.5MW

輪轂高度大于80m

復(fù)雜地質(zhì)條件或軟土地基2

介于1級(jí)、3級(jí)之間的地基根底3

單機(jī)容量小于0.75MW

輪轂高度小于60m

地質(zhì)條件簡單的巖土地基

注1：地基根底設(shè)計(jì)級(jí)別按表中指標(biāo)劃分分屬不同級(jí)別時(shí)，按最高級(jí)別確定。

注2：對(duì)1級(jí)地基根底，地基條件較好時(shí)，經(jīng)論證根底設(shè)計(jì)級(jí)別可降低一級(jí)。1〕地基根底設(shè)計(jì)應(yīng)符合的規(guī)定〔1〕所有風(fēng)電機(jī)組地基根底，均應(yīng)滿足承載力、變形和穩(wěn)定性的要求?！?〕1級(jí)、2級(jí)風(fēng)電機(jī)組地基根底，均應(yīng)進(jìn)展地基變形計(jì)算。〔3〕3級(jí)風(fēng)電機(jī)組地基根底，一般可不作變形驗(yàn)算，如有以下情況之一時(shí)，仍應(yīng)作變形驗(yàn)算：①地基承載力特征值小于130kPa或壓縮模量小于8MPa。②軟土等特殊性的巖土。2〕地基根底設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)展的計(jì)算和驗(yàn)算〔1〕地基承載力計(jì)算。

〔2〕基受力層范圍內(nèi)有軟弱下臥層時(shí)應(yīng)驗(yàn)算其承載力?！?〕根底的抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定等計(jì)算?！?〕根底沉降和傾斜變形計(jì)算?！?〕根底的裂縫寬度驗(yàn)算?！?〕根底〔樁〕內(nèi)力、配筋和材料強(qiáng)度驗(yàn)算?！?〕有關(guān)根底平安的其他計(jì)算〔如根底動(dòng)態(tài)剛度和抗浮穩(wěn)定等〕。3〕地基的類型及選用風(fēng)力發(fā)電機(jī)根底均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨(dú)立根底。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址工程地質(zhì)條件和地基承載力承載力矩、尺寸大小的不同，從構(gòu)造形式看，常用的可分為擴(kuò)展根底、樁根底和巖石錨桿根底。擴(kuò)展根底又稱為塊狀根底，應(yīng)用較為廣泛，對(duì)根底進(jìn)展動(dòng)力分析時(shí)，可以忽略根底的變形，并將根底作為剛形體來處理，而僅考慮地基的變形。樁根底包括混凝上預(yù)制樁和混凝土灌注樁。樁根底應(yīng)為4根及以上基樁組成的群樁根底。按樁的性狀和豎向受力情況可分為摩擦型樁和端承型樁。摩擦型樁的樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受，端承型樁的樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受。巖石錨桿根底應(yīng)置于較完整的巖體上，且與基巖連成整體。具體采用哪種根底應(yīng)根據(jù)建立場(chǎng)地地基條件和風(fēng)電機(jī)組上部構(gòu)造對(duì)根底的要求確定，必要時(shí)需進(jìn)展試算或技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬。當(dāng)?shù)鼗翞檐浫跬翆踊蚋邏嚎s性土層時(shí)，宜優(yōu)先采用樁根底。3.檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)1〕檢驗(yàn)〔1〕基坑開挖后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)展基坑檢驗(yàn)。〔2〕對(duì)于壓實(shí)填土根底，施工中應(yīng)分層取樣檢驗(yàn)土的干密度和含水量?！?〕復(fù)合地基應(yīng)進(jìn)展靜載荷試驗(yàn)?！?〕對(duì)預(yù)制打人樁、靜力壓樁，應(yīng)提供經(jīng)確認(rèn)的施工過程有關(guān)參數(shù)?！?〕對(duì)混凝土灌注樁，應(yīng)提供經(jīng)確認(rèn)的施工過程的有關(guān)參數(shù)。(6)人工挖孔樁應(yīng)進(jìn)展樁端持力層檢驗(yàn)。(7)施工完成后的基樁應(yīng)進(jìn)展樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。(8)

施工完成后的基樁應(yīng)進(jìn)展承載力檢驗(yàn)。(9)

礎(chǔ)錨桿施工完成后應(yīng)進(jìn)展抗拔力檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量每個(gè)根底不得少于錨桿總數(shù)的3％，且不得小于6根。(10)根底混凝土應(yīng)檢驗(yàn)原材料質(zhì)量、混凝土配合比、坍落度、混凝土抗壓強(qiáng)度、鋼筋質(zhì)量等。根底環(huán)安裝和混凝土澆筑過程中應(yīng)進(jìn)展水平度檢測(cè)。2〕監(jiān)測(cè)以下地基根底應(yīng)在施工期及運(yùn)行期進(jìn)展沉降觀測(cè)：(1)1級(jí)、2級(jí)的地基根底。(2)3級(jí)的復(fù)合地基或軟弱地基上的樁根底。(3)受地面洪水、海邊潮水或地下水等水環(huán)境變化影響的根底。對(duì)于實(shí)驗(yàn)性風(fēng)電場(chǎng)、需要積累建立經(jīng)歷或需進(jìn)展設(shè)計(jì)反演分析的工程，宜對(duì)根底位移和混凝土、鋼筋應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)展監(jiān)測(cè)。四、操作指導(dǎo)1.任務(wù)布置根據(jù)產(chǎn)品說明書編制10kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底施工組織及施工方案。2.操作指導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組施工組織編制1〕施工組織設(shè)計(jì)的主要任務(wù)〔1〕從施工的全局出發(fā)，做好施工部署，選擇施工方法及機(jī)具?！?〕合理安排施工順序和穿插作業(yè)，從而確定進(jìn)度方案?！?〕合理確定各種物資資源和勞動(dòng)資源的需要量，以便組織供給。〔4〕合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)的平面和空間。〔5〕提出組織、技術(shù)、質(zhì)量、平安、節(jié)約等措施。〔6〕規(guī)劃作業(yè)條件方面的施工準(zhǔn)備工作。2〕編制施工組織設(shè)計(jì)的依據(jù)編制施工組織設(shè)計(jì)，應(yīng)具備以下資料：〔1〕技術(shù)文件。〔2〕設(shè)備技術(shù)文件?！?〕中央或地方主管部門批準(zhǔn)的文件?！?〕氣象、地質(zhì)、水文、交通條件、環(huán)境評(píng)價(jià)等調(diào)查資料?！?〕技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)程、建筑法規(guī)及規(guī)章制度、〔6〕工程用地的核定范圍及征地面積。3〕施工組織設(shè)計(jì)的編制原則〔1〕嚴(yán)格執(zhí)行根本建立程序和施工程序；〔2〕應(yīng)進(jìn)展多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬，選擇最正確方案?！?〕應(yīng)盡量利用永久性設(shè)施，減少臨時(shí)搭建。〔4〕重點(diǎn)研究和優(yōu)化關(guān)鍵路徑，合理安排施工方案，落實(shí)季節(jié)性施工措施，確保工期?！?〕積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步?！?〕合理組織人力、物力，降低工程本錢?！?〕合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)，節(jié)約用地，文明施工。〔8〕制定環(huán)境保護(hù)措施，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。4〕施工組織編制的幾點(diǎn)說明〔1〕土建工程應(yīng)收集的資料①收集與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底油管的水文、地質(zhì)、地震、氣象資料，風(fēng)電場(chǎng)區(qū)地下水位及土壤滲透系數(shù)；場(chǎng)區(qū)地質(zhì)柱狀圖及各層土的物理力學(xué)性能；不同時(shí)間的江湖水位、汛期及枯水期的起訖和規(guī)律；雨季及年降雨日數(shù)；寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)施工期的氣溫及土壤凍結(jié)深度；有關(guān)防洪、防雷及其他對(duì)研究施工方案、確定施工部署有關(guān)的各種資料；與根底相關(guān)的配套工程。②施工地區(qū)情況及現(xiàn)場(chǎng)情況，如水陸交通運(yùn)輸條件及地方運(yùn)輸能力；根底所用材料的產(chǎn)地、產(chǎn)量、質(zhì)量及其供給方式；當(dāng)?shù)厥┕て髽I(yè)和制造加工企業(yè)可能提供效勞的能力；施工地區(qū)的地形；水工水源、電源、通信可能的供取方式、供給量及其質(zhì)量情況、地方生活物資的供給情況。③類似工程的施工方案及工程總結(jié)材料。〔2〕質(zhì)量措施特殊工程及采用新構(gòu)造、新工藝的工程，必須根據(jù)國家施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)工程特點(diǎn)編制保證質(zhì)量的措施。在審查工程樣圖和編制施工方案時(shí)就應(yīng)該考慮保證質(zhì)量的方法。一般來說，其保證質(zhì)量的措施包括以下幾個(gè)方面：①確保防線定位正確無誤的措施。②確保地基根底，特別是軟弱根底、坑穴上的根底及復(fù)雜根底施工質(zhì)量的技術(shù)措施。③確保主體構(gòu)造中關(guān)鍵部位施工質(zhì)量的措施。④保證質(zhì)量的組織措施，如人員培訓(xùn)、編制操作工藝卡、質(zhì)量檢查驗(yàn)收制度等?！?〕平安措施①根據(jù)基坑、地下室深度和地質(zhì)資料，保證土石方邊坡穩(wěn)定的措施。②腳手架、吊籃、平安網(wǎng)、各類洞口防止人員墜落的技術(shù)措施。③外用電梯、井架及塔吊等垂直運(yùn)輸機(jī)具有拉結(jié)要求及防倒塌的措施。④平安用電和機(jī)電設(shè)備防短路、防觸電的措施。⑤易燃易爆有毒作用場(chǎng)所的防火、防爆、防毒的技術(shù)措施。⑥季節(jié)性平安措施，如雨季防洪、防潮、防毒的技術(shù)措施⑦現(xiàn)場(chǎng)周圍通行道路及居民防護(hù)隔離網(wǎng)燈措施。⑧使用平安工器具時(shí)檢查驗(yàn)收的平安措施。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底施工方案的編制確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底施工過程的施工方法是編制施工方案的核心，直接影響施工方案的先進(jìn)性和可行性。施工方法的選擇要根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣的要求和施工單位的實(shí)際狀況進(jìn)展。將工程劃分為幾個(gè)施工階段，確定各個(gè)階段的流水分段。有了施工圖樣、工程量、單位工程的分局部項(xiàng)工程的施工方法及分段流水方式后，再根據(jù)工期的要求考慮主要的施工機(jī)具、勞動(dòng)力配備、預(yù)制構(gòu)件加工方案，以及土建、設(shè)備安裝的協(xié)作方案等，制定出各個(gè)主要施工階段的控制日期，形成一個(gè)完整的施工方案。1〕單位工程的分局部項(xiàng)工程〔主導(dǎo)施工過程〕施工方法的選擇〔1〕主導(dǎo)施工過程包括土石方工程，鋼筋混凝土和混凝土工程，廠區(qū)房屋根底土石方、根底混凝土、房屋構(gòu)造主體工程，現(xiàn)場(chǎng)垂直、水平運(yùn)輸和裝修工程等?！?〕單位工程的分局部項(xiàng)工程的施工方法，要根據(jù)不同類型工程的特點(diǎn)及具體條件擬定。其內(nèi)容要簡單扼要，突出重點(diǎn)。對(duì)于新技術(shù)、新工藝和影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵工程，以及工人還不夠熟練的工程，要編制得更加詳細(xì)具體，必要時(shí)應(yīng)在施工組織方案以外單獨(dú)編制技術(shù)措施。對(duì)于常規(guī)做法和工人熟練的工程不必詳細(xì)擬定，只要提出在工程上的一些特殊要求即可。2〕編制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底施工方法由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的根底布置面較分散，根底點(diǎn)位多，所以根底施工可采取流水作業(yè)的方法進(jìn)展施工。采用流水作業(yè)的根底方法主要有以下幾個(gè)方面：〔1〕由于每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底的工程量一樣，將整個(gè)根底工程劃分為假設(shè)干個(gè)根底工段?！?〕將整個(gè)施工段分解為假設(shè)干個(gè)施工過程〔或工序〕?！?〕每一個(gè)施工過程〔或工序〕都由相應(yīng)的專業(yè)隊(duì)負(fù)責(zé)施工?！?〕各專業(yè)隊(duì)按照一定的施工順序，依次先后進(jìn)入同一施工段，重復(fù)進(jìn)展同樣的施工內(nèi)容。3〕風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底施工的劃分合理劃分施工段是組織流水作業(yè)施工的關(guān)鍵。施工段的數(shù)目必須根據(jù)工作面的大小，設(shè)備、材料的供給及能夠投入的勞動(dòng)力數(shù)量等具體條件來確定。一般來說，流水段的劃分應(yīng)保證各專業(yè)隊(duì)有足夠的工作面，同時(shí)又利于其他后續(xù)工種早日插入。施工中不允許留設(shè)施工縫的位置不能作為施工段的邊界?！?〕對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底土石方工程量進(jìn)展計(jì)算，并確定施工方法，算出施工工期〔2〕確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底坑采用人工開挖或機(jī)械開挖的放坡要求?！?〕選擇石方爆破方法及所需機(jī)具和材料?！?〕選擇排除地表水、地下水的方法，確定排水溝。集水井和井點(diǎn)布置及所需設(shè)備。〔5〕繪制土石方平衡圖?！?〕風(fēng)力發(fā)電機(jī)根底混凝土和鋼筋混凝土工程的重點(diǎn)是搞好模板設(shè)計(jì)及混凝土和鋼筋混凝土施工的機(jī)械化施工方法?！?〕對(duì)于重要的、復(fù)雜工程的混凝土模板，要認(rèn)真設(shè)計(jì)。對(duì)于房屋建筑預(yù)制構(gòu)件用的模板和工具式鋼模、木模、反轉(zhuǎn)模板及支模方法，要認(rèn)真選擇?！?〕風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底所用的鋼筋加工，盡量在加工廠或現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工棚內(nèi)完成，這樣可以發(fā)揮除銹、冷拉、調(diào)直、切斷、彎曲、預(yù)應(yīng)力、焊接的機(jī)械效率，保證質(zhì)量，節(jié)約材料。〔9〕風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根底現(xiàn)場(chǎng)鋼筋采用綁扎及焊接的方法進(jìn)展安裝。鋼筋應(yīng)有防偏位的固定措施。焊接應(yīng)采用豎向鋼