新能源风机塔筒及基础设计

7.风电机组基础及塔筒设计

风电机组基础设计所依据的规范主要有：《风电机组地基基础设计规定》 (试行)版、《建筑地基基础设计规范》《混凝土结构设计规范 》等。根据工程地质情况风电机组基础的主要形式有以下几种：

风机基础

基础

环式

基础

锚栓

式基

础

扩大板式基础

PH基础

梁板式基础

岩石锚杆基础第一种分法第二种分法

承台桩基础

7.1.1基础环式基础：风机塔架与基础之间通过基础环进行连接的基础。优点：

基础环的防腐与塔架的防腐方案一致，因此不存在后期使

用过程中基础环的腐蚀问题。

缺点：

基础环与混凝土基础连接部位存在刚度突变，因此基础环

附近混凝土容易疲劳破坏。设计时需要特别注意。

适用条件：

适用于所有陆上场地。

基础环

底法兰处混凝土损坏

7.1.1基础环式基础：

7.1.2锚栓式基础：风机塔架与基础之间通过锚栓连接；通过对锚栓施加预应力，从而实现塔架在基础上的固结。

优点：

锚栓的下端固结于基础底部，因此整个基础中不存在刚度突变，受力合理，不存在混凝土疲劳等问题。缺点：

1.国内目前的锚栓防腐均存在问题，锚栓腐蚀后，承载力降低，从而存在安全隐患；

2.锚栓如果在施工中，被张拉断，断后更换成本巨大。

适用条件：

适用于陆上所有场地。

锚栓组合件锚栓腐蚀锚栓断裂

7.1.2锚栓式基础：

7.1.3扩大板式基础：传统扩大板式基础分为承台和底板两部分，实体结构。基础高度和底部直径比例<1：3，随着基础顶部荷载变大，底部直径增大，该比例逐渐变小。基础底板多为圆形或多边形。

优点：

支模容易，施工速度比梁板式快。

缺点：

于大由功率风机基础需承受较大的弯矩，基础底面积往往较大，致使底面尺寸较大，混凝

土用量大，开挖回填量增大。

适用条件：

适用于所有陆上所有场地

基础环扩大板式基础锚栓式扩大板式基础锚栓式扩大板式基础

7.1.4梁板式基础：梁板式独立基础，为在扩大板式基础方案下的改进，形状参数基本相同，其改进点为用地基梁代替变截面圆台，梁板式基础中间圆台与塔筒下法兰对接。基础底板多为圆形或多边形。

优点：

与扩大板式基础相比，能够节省混凝土用量。

缺点：

基础土方工程量大，并且现场施工不方便，模板安装困难，钢筋间距太小，混凝土不易振捣密实。适用条件：

适用于所有陆上所有场地

基础环梁板式基础基础环梁板式基础锚栓梁板式基础

7.1.5 承台桩基础：针对于软弱土、高压缩性性土层地基，提高基础的承载力及减少基础的变形，采用桩基础。基础承台底板多为圆形或多边形。

优点：

适用于软土地基，与扩大板式基础相比，基础承台底板较小，承载力高，基础变形小。

缺点：

混凝土及钢筋用量大，并且现场施工工期较长，造价高。

适用条件：

适用于地基土为软弱土、高压缩性土层的地质情况。

承台桩基础布置设计承台桩基础计算参数

承台桩基础

7.1.6 PH基础：深基础，埋深一般在地下10米左右。主要由被动土压力承受风机载荷。

优点:

造价低；没有繁琐的钢筋绑扎工程，施工速度快。

缺点：

1.此基础的关键材料：预应力材料与波纹筒不易采购；需要一台小型吊车在现场配合施工；

2.设计时没有考虑土的塑性特性和时间效应，因此安全性存在问题；

3.锚栓腐蚀问题没有解决，存在安全隐患；

4.锚栓张拉断裂，更换成本巨大。

适用条件：

非湿陷性黄土地质。

PH基础螺栓断裂

螺栓锈蚀

7.1.7岩石锚杆基础：直接通过岩石锚杆，将塔架固定在岩石地基上的基础型式。

优点：

充分运用基岩的承载力，可以明显减少基础的混凝土和钢筋的工程量，有效节省成本。缺点：

岩石锚杆防腐能力不足，基础存在安全隐患；由于直接将锚杆固定在基岩上，因此对地勘的要求较高。适用条件：岩石地基。

岩石锚杆基础岩石锚杆基础

7.1.8各种风电机组基础成本分析（不同项目具有区别，仅供参考）

103/2500-100m基础成本分析(单台价格）

基础类型混凝土（立方米）

钢筋

（吨）

波纹筒

（元）

锚栓组件

（元）

基础环

（元）

灌浆料

（元）

其它

（元）

价格

（万元）

施工速度

排序

安全

排序适应性C15C40

基础环式

梁板式254805400270000020500099.2556通用

承台桩基

础

2065065002700000300000135.2572软弱土、高压缩性土地基扩大板式2559258002700000200000106.3535通用

锚栓式

梁板式343605003300000300020500097.8364通用

承台桩基

础

2765058033000003000300000131.3281软弱土、高压缩性土地基

扩大板式3459039033000003000200000103.2143通用

PH基础29010521200004200000300021000090.2327

不宜用于湿陷性黄土；岩石地基

中经济性不好。

岩石锚杆212452802370000300020000070.818仅适用于岩石地基

注：1、由于针对具体项目和载荷，各单位基础安全系数不同，因此成本对比意义不大，此处成本对比仅供参考。

2、C15混凝土按300元/立方米；C40混凝土按500元每/立方；钢筋价格按5000元/吨；基础环价格按1万元/吨；“其它”费用包括挖方、填方、吊车租赁、税费、管理费等。