高峰

(內(nèi)蒙古國電新能源有限公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010020)

大厚度自重濕陷性黃土地區(qū)風力發(fā)電機基礎地基處理

高峰

(內(nèi)蒙古國電新能源有限公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010020)

我國將加大在黃土厚度大于35m自重濕場地建立風力發(fā)電機,這與在其它地質(zhì)上建立有很大的差異。此類地質(zhì)上,建立地基防水措施、地表防排水措施及其對于大范圍之內(nèi)的填埋處理策略,不僅能高效的消除天然地面以下10左右深度范圍內(nèi)的濕陷性地基;而且能夠高效的防治地表滲入風機基礎以下;對于施工措施簡單實用,而且能夠進行機械化的施工方法,以確保處理的效果,取得更為突出的技術經(jīng)濟效阿益,提高我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。

自重濕陷性黃土 風力發(fā)動機 基礎地基

當今我國擁有越來越多的新興行業(yè)，風力發(fā)電就是其中之一，自上世紀八十年代開始，我國為建設風力發(fā)電廠已逐步引入先進的國外高新技術。

1 黃土地區(qū)風力發(fā)電機的應用

以至今日我國已在大部分地方建立風力發(fā)電場，如新疆、東北、內(nèi)蒙古、河北、西北以及我國的東部沿海地區(qū)。在我國西北地區(qū)建立風力發(fā)電廠，具有優(yōu)越的條件，該地區(qū)風力資源豐富，地形寬廣，但由于該地分布有大厚度自重濕陷性黃土。今后隨著風力發(fā)電在我國的快速發(fā)展，我們將加大對于部分華北地區(qū)以及西北地區(qū)的濕陷性黃土地區(qū)建立更多的風力發(fā)電場。由于在西北地區(qū)存在實現(xiàn)性黃土它與其它地區(qū)建立風力發(fā)電場有著很大的區(qū)別，由于它們的地質(zhì)條件存在差異。對于風力發(fā)電機一般安裝都在黃土峁頂部，該處的黃土干強度比較高一般的天然含水程度比較低。在地質(zhì)不同的增濕進行情況下，該地黃土無法密集；增濕水系較難的地方就是在黃土峁頂部，就算采用增濕措施，也很難將增濕效果得到有效地處理，而且有可能會影響到黃土邊坡的穩(wěn)固問題。所以建立風力發(fā)電機對于濕陷性黃土地區(qū)的地質(zhì)處理問題是一個難以解決的問題。

風力發(fā)電機組基本的受力特征是：風力發(fā)電機可以承受360度方向的承重數(shù)量以及特殊性的大偏心受力，地質(zhì)中地基要求具有較高穩(wěn)固性。在設施的完善中，風電機組要承受超大的荷載，以及水平荷載、扭矩、傾覆彎矩。其中傾覆彎矩受基礎穩(wěn)定控制。下面將探究大厚度自重濕陷性黃土地區(qū)的發(fā)電機基層地基的處理工作，本文以W風電場機組基礎為例進行分析。

2 黃土地區(qū)風力發(fā)電機基礎地基處理

2.1 地質(zhì)情況

風電場地丘陵地貌，地位處于濕陷性黃土區(qū)地質(zhì)，地質(zhì)分區(qū)有，區(qū)蒙西地區(qū)，自重濕陷性黃土場地為IV級 。場地內(nèi)陷性較強地區(qū)黃土深度為0～12m；濕陷性中等時黃土深度為13～30m。黃土深度在30m以內(nèi)部分，自重濕地量平均在場地為1265mm，濕地量平均在場地為1380mm。此地區(qū)大厚度自重濕陷性黃土地區(qū)的地質(zhì)條件非常復雜。

2.2 地質(zhì)處理

大厚度自重濕陷性黃土場地工程為 IV 級乙類建筑，據(jù)濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范規(guī)定對于在地基的濕陷量方面，乙類地質(zhì)要漸漸消除。對于工廠的選擇場地要有以下幾個特點(1)對于IV級自重濕陷性黃土場地，它的自重濕度行要大于30米，這被稱為深度自重濕陷性場地，其風電力地基自身的承受力特點值比較低，所以在黃土場地中以Q3黃土為主，它的自身特點有，干強度高，其天然含水量較低(約6%左右)；(2)部分風機地質(zhì)摻雜密集的礫石層，具有較強的穿透力；(3)施工場地面積較小，場地的最小直徑約為21米。要實現(xiàn)風機，基礎從大厚度濕陷性黃土來講不僅要滿足承載的需求，還要將造價大大降低，所以我們將采用正確的地基方式，以盡可能的解決濕陷性的存在問題。

為了消除地基的濕陷性問題，我們將采用地基處理，將大大滿足自重濕陷性黃土場地不能小于濕陷性土層深度的2/3，對于剩余濕陷性黃土層的濕陷量不該大于150mm。以此類推，大于20m的地質(zhì)為深度處理地質(zhì)，由于場地黃土呈硬塑狀，黃土場地的含水量很低，濕陷性黃土地基在一般情況下達不到標準，對于工程的電力位置位于黃土峁上端，其自身具有較強的自身排水設施，該地區(qū)極度缺水干旱，平均的降水值很小，對此風機基礎浸水的可能性非常小。將設施技術、環(huán)境保護、經(jīng)濟合理為主要的原則，總結工程方面的技問題，對于經(jīng)濟性與技術方面進行正確的探討與分析，最后將確立正確的排水措施，以及風機基礎地表的防水措施，我們將根據(jù)不同的地形條件，對于采用樁基測量與換填策略。

2.3 換填地基處理

該工程對于坡度較小，山頭比較寬的風機，采用灰土換填的地基處理方案，處理時僅對基層以下主要受力區(qū)的具有較強濕陷性的黃土層灰土墊層換填處理?；鶎右韵?lián)Q填總厚度為6米，上不墊層厚度3米，在應力擴散角范圍內(nèi)采用3：7灰土，在應力擴散角范圍外采用素土，下部分采用3米厚素土墊層。

2.4 場地排水及地基防水措施

本工程采取場地排水、地基防水盒地基基礎設計措施并重的方案。由于風電場風機位置具有很好的排水條件，該地區(qū)又非常干旱，降水量很小，因此風機基礎浸水的可能性很小。故在做好風基地表防水措施的前提下，考慮對基層下主要受力的有較強濕陷性的黃土進行處理。工程中基礎回填范圍地表設400mm厚3：7灰土墊層，按2%坡度向山體臨空找坡，并與原山自然相接。硬化地面與挖方邊坡相連接處局部設置1%的倒坡，防止地表水進入坡體與地面接縫處，與風機基礎混凝土交接處和伸縮縫，采用柔性防水材料填封。良好的防排水措施使場地不形成巨水區(qū)，有效地控制因地基浸水濕陷而引起風機基礎的不均勻沉降。

2.5 換填地基處理措施

風機基礎地處理采用換土墊層處理方法，基底以下?lián)Q填總厚度為6米，上部墊層厚度為3米，在應力擴散范圍內(nèi)采用3：7灰土，在應力擴散角范圍外采用素土，下部墊層采用3米厚素土墊層。

2.6 灌注樁成樁方式與施工工藝

由于本場地區(qū)黃土為Q3黃土為主，具有天然含水量低(約6%左右)、干強度高(標貫多在40以上)的特點，因此灌注樁采用螺旋磚成孔方式。本工程灌注樁屬于大直徑柱狀，承載力大，且承載力與樁質(zhì)量密切相關。開挖前，樁位應定位放線準確，在樁位旁設 置定位龍門樁。做混凝土護壁時，安裝模板應用中心線校正模板位置。樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm，樁的垂直度偏差不的超過1%，且樁徑不允許小于設計直徑。

3 結語

濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范的制定，是基于水出現(xiàn)后，產(chǎn)生濕陷性，產(chǎn)生樁周負摩力。雖然規(guī)范提出了防水措施，但水從何處來，用多長時間浸入地基或樁周等問題。

[1]王全軍.巖石錨桿基礎設計應用[J].安徽建筑,2011(04).

[2]黃大維.巖石錨桿基礎在山區(qū)高壓輸電線路的實驗與應用[J].華東電力,2012(02).

[3]袁文可.風電機組地基基礎設施規(guī)定[J].水電出版社,2012(09).

高峰(1981—),內(nèi)蒙古人,男,漢族,工程師,工學碩士,現(xiàn)任內(nèi)蒙古國電新能源有限公司(原風電公司)項目總工。