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1、塔架的安装需要地基，就像建筑物需要打地基一样，地基的好坏，直接影响 着塔架的安装质量，乃至整个风力风力发电机组的安装质量。因此，地基基础的 设计也是风力发电机组安装中必不可少的一个重要环节。叶轮要在一定的高度上才能获得较大较稳定的风力，在空中的风轮与机舱的 整个重量要靠塔架支撑。塔架除了具有支撑作用外，还需要抵御风的推力对塔架 形成的弯矩、机舱和风轮的偏心重量对塔架形成的弯矩、风轮转动时对塔架形成 的反转力矩、风不稳定时对塔架形成的弯矩、风力发电机的振动等载荷。 塔架是风力发电机组的主要承载部件。塔架的重量在风力发电机组中占总重量的 1/2左右，其成本占风力发电机组制造成本的15%20%,随着
2、风力发电机的容量 和高度的增加，塔架在风力发电机组设计和制造中的重要性越来越明显。由于近 年来风力发电机组的容量已达到3MW以上，风轮直径达到80100m，塔架高度 达100m。在德国，风力发电机组塔架的设计必须经过建筑部门的批准和安全证 明。除此之外，塔架还影响着风机的发电量。确切地说，与塔架的高度密切相关， 因为风速随着离地高度的增加而增加，轮毂高出地表湍流层，将会增加发电量。 因此，对于每一个风场来说，合适的塔架高度都需要单独选择。为使塔架的选择 简化，风机制造商应提供若干级轮毂高度的塔架，以便达到最大的投入产出比。1. 我国风机地基基础设计的发展历程我国风机地基设计总体上可划分为三个阶
3、段：2003 年以前小型风力发电机 组地基的自主设计阶段；0032007年MW机组地基设计的引进和消化阶段；007 年以后MW机组地基的自主设计阶段。随着我国电力体制的改革以及风电特许权项目的实施，特别是 2006 年可 再生能源法生效之后，国外风机开始大规模进入中国，且由单机容量几百千瓦 很快发展到兆瓦级，国外厂商对风机地基的设计非常重视，鉴于我国在MW风机 地基设计方面的经验还不够丰富，不少情况下地基的设计都是按照厂商提供的标 准图、国内设计院根据风电场地质勘探资料和国内建筑材料的具体情况进行设计 调整、厂商对国内设计院的设计调整成果进行复核确认的模式，这种模式不仅影 响了风机地基的自主设
4、计，同时受制于厂商，甚至可能影响工程建设的决策、工期和投资效益。因此，对于大型风机的地基设计的自主化显得尤为重要。2. 风电机组地基基础设计根据风电机组的单机容量、轮毂高度和地基复杂程度，地基基础分为三个设 计级别，设计时应根据具体情况，按表 6-1 选用。表 6-1 地基基础设计级别设计级别单机容量，轮毂咼度和地基类型1单机容量大于1.5MW轮毂高度大于80m复杂地质条件或软土地基2介于1级、3级之间的地基基础3单机容量小于0.75MW轮毂高度小于60m地质条件简单的岩土地基注1：地基基础设计级别按表中指标划分分属不同级别时，按最高级别确定。注2：对1级地基基础，地基条件较好时，经论证基础设
5、计级别可降低 级。1）地基基础设计应符合的规定（1）所有风电机组地基基础，均应满足承载力、变形和稳定性的要求。（2）1 级、2 级风电机组地基基础，均应进行地基变形计算。（3）3 级风电机组地基基础，一般可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍 应作变形验算： 地基承载力特征值小于 130kPa 或压缩模量小于 8MPa 。 软土等特殊性的岩土。2）地基基础设计应进行的计算和验算（1）地基承载力计算。（2）基受力层范围内有软弱下卧层时应验算其承载力。（3）基础的抗滑稳定、抗倾覆稳定等计算。（4）基础沉降和倾斜变形计算。（5）基础的裂缝宽度验算。（6）基础（桩）内力、配筋和材料强度验算。（7）有关
6、基础安全的其他计算（如基础动态刚度和抗浮稳定等）。3）地基的类型及选用风力发电机基础均为现浇钢筋混凝土独立基础。根据风电场场址工程地质条 件和地基承载力承载力矩、尺寸大小的不同，从结构形式看，常用的可分为扩展 基础、桩基础和岩石锚杆基础。扩展基础又称为块状基础，应用较为广泛，对基础进行动力分析时，可以忽 略基础的变形，并将基础作为刚形体来处理，而仅考虑地基的变形。桩基础包括混凝上预制桩和混凝土灌注桩。桩基础应为 4 根及以上基桩组成 的群桩基础。按桩的性状和竖向受力情况可分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩 的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受，端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力 承受。岩石锚杆基础
7、应置于较完整的岩体上，且与基岩连成整体。 具体采用哪种基础应根据建设场地地基条件和风电机组上部结构对基础的 要求确定，必要时需进行试算或技术经济比较。当地基土为软弱土层或高压缩性 土层时，宜优先采用桩基础。3. 检验与监测1）检验（1）基坑开挖后，应及时进行基坑检验。（2）对于压实填土基础，施工中应分层取样检验土的干密度和含水量。（3）复合地基应进行静载荷试验。（4）对预制打人桩、静力压桩，应提供经确认的施工过程有关参数。（5）对混凝土灌注桩，应提供经确认的施工过程的有关参数。（6）人工挖孔桩应进行桩端持力层检验。（7）施工完成后的基桩应进行桩身质量检验。（8）施工完成后的基桩应进行承载力检验
8、。（9）础锚杆施工完成后应进行抗拔力检验，检验数量每个基础不得少于锚杆总 数的3，且不得小于 6 根。（10）基础混凝土应检验原材料质量、混凝土配合比、坍落度、混凝土抗压强度、 钢筋质量等。基础环安装和混凝土浇筑过程中应进行水平度检测。2）监测 下列地基基础应在施工期及运行期进行沉降观测：（1）1 级、2 级的地基基础。（2）3 级的复合地基或软弱地基上的桩基础。（3）受地面洪水、海边潮水或地下水等水环境变化影响的基础。对于实验性风电场、需要积累建设经验或需进行设计反演分析的工程，宜对 基础位移和混凝土、钢筋应力应变进行监测。四、操作指导1. 任务布置根据产品说明书编制10kW风力发电机组基础
9、施工组织及施工方案。2. 操作指导风力发电机组施工组织编制1）施工组织设计的主要任务（1）从施工的全局出发，做好施工部署，选择施工方法及机具。（2）合理安排施工顺序和交叉作业，从而确定进度计划。（3）合理确定各种物资资源和劳动资源的需要量，以便组织供应。（4）合理布置施工现场的平面和空间。（5）提出组织、技术、质量、安全、节约等措施。（6）规划作业条件方面的施工准备工作。2）编制施工组织设计的依据编制施工组织设计，应具备以下资料：（1）技术文件。（2）设备技术文件。（3）中央或地方主管部门批准的文件。（4）气象、地质、水文、交通条件、环境评价等调查资料。（5）技术标准、技术规程、建筑法规及规章
10、制度、（6）工程用地的核定范围及征地面积。3）施工组织设计的编制原则（1）严格执行基本建设程序和施工程序；（2）应进行多方案的技术经济比较，选择最佳方案。（3）应尽量利用永久性设施，减少临时搭建。（4）重点研究和优化关键路径，合理安排施工方案，落实季节性施工措施， 确保工期。（5）积极采用新技术、新材料、新工艺，推动技术进步。（6）合理组织人力、物力，降低工程成本。（7）合理布置施工现场，节约用地，文明施工。（8）制定环境保护措施，减少对生态环境的影响。4）施工组织编制的几点说明（1）土建工程应收集的资料 收集与风力发电机组基础油管的水文、地质、地震、气象资料，风电场区地 下水位及土壤渗透系数
11、；场区地质柱状图及各层土的物理力学性能；不同时间的 江湖水位、汛期及枯水期的起讫和规律；雨季及年降雨日数；寒冷及严寒地区施 工期的气温及土壤冻结深度；有关防洪、防雷及其他对研究施工方案、确定施工 部署有关的各种资料；与基础相关的配套工程。 施工地区情况及现场情况，如水陆交通运输条件及地方运输能力；基础所用 材料的产地、产量、质量及其供应方式；当地施工企业和制造加工企业可能提供 服务的能力；施工地区的地形；水工水源、电源、通信可能的供取方式、供给量 及其质量情况、地方生活物资的供应情况。 类似工程的施工方案及工程总结材料。（2）质量措施特殊工程及采用新结构、新工艺的工程，必须根据国家施工及验收规
12、范，针 对工程特点编制保证质量的措施。在审查工程样图和编制施工方案时就应该考虑 保证质量的办法。一般来说，其保证质量的措施包括以下几个方面： 确保防线定位正确无误的措施。 确保地基基础，特别是软弱基础、坑穴上的基础及复杂基础施工质量的技术 措施。 确保主体结构中关键部位施工质量的措施。 保证质量的组织措施，如人员培训、编制操作工艺卡、质量检查验收制度等。（3）安全措施 根据基坑、地下室深度和地质资料，保证土石方边坡稳定的措施。 脚手架、吊篮、安全网、各类洞口防止人员坠落的技术措施。 外用电梯、井架及塔吊等垂直运输机具有拉结要求及防倒塌的措施。 安全用电和机电设备防短路、防触电的措施。 易燃易爆
13、有毒作用场所的防火、防爆、防毒的技术措施。 季节性安全措施，如雨季防洪、防潮、防毒的技术措施 现场周围通行道路及居民防护隔离网灯措施。 使用安全工器具时检查验收的安全措施。风力发电机组基础施工方案的编制 确定风力发电机组基础施工过程的施工方法是编制施工方案的核心，直接影 响施工方案的先进性和可行性。施工方法的选择要根据设计图样的要求和施工单 位的实际状况进行。将工程划分为几个施工阶段，确定各个阶段的流水分段。有 了施工图样、工程量、单位工程的分部分项工程的施工方法及分段流水方式后， 再根据工期的要求考虑主要的施工机具、劳动力配备、预制构件加工方案，以及 土建、设备安装的协作方案等，制定出各个主
14、要施工阶段的控制日期，形成一个 完整的施工方案。1）单位工程的分部分项工程（主导施工过程）施工方法的选择（1）主导施工过程包括土石方工程，钢筋混凝土和混凝土工程，厂区房屋基 础土石方、基础混凝土、房屋结构主体工程，现场垂直、水平运输和装修工程等。（2）单位工程的分部分项工程的施工方法，要根据不同类型工程的特点及具 体条件拟定。其内容要简单扼要，突出重点。对于新技术、新工艺和影响工程质 量的关键项目，以及工人还不够熟练的项目，要编制得更加详细具体，必要时应 在施工组织计划以外单独编制技术措施。对于常规做法和工人熟练的项目不必详 细拟定，只要提出在工程上的一些特殊要求即可。2）编制风力发电机组基础
15、施工方法 由于风力发电机组的基础布置面较分散，基础点位多，所以基础施工可采取流水作业的方法进行施工。采用流水作业的基础方法主要有以下几个方面：（1）由于每个风力发电机组基础的工程量相同，将整个基础工程划分为若干个 基础工段。（2）将整个施工段分解为若干个施工过程（或工序）。（3）每一个施工过程（或工序）都由相应的专业队负责施工。（4）各专业队按照一定的施工顺序，依次先后进入同一施工段，重复进行同样 的施工内容。3）风力发电机组基础施工的划分合理划分施工段是组织流水作业施工的关键。施工段的数目必须根据工作面 的大小，设备、材料的供应及能够投入的劳动力数量等具体条件来确定。一般来 说，流水段的划分应保证各专业队有足够的工作面，同时又利于其他后续工种早 日插入。施工中不允许留设施工缝的位置不能作为施工段的边界。 （1）对风力发电机组基础土石方工程量进行计算，并确定施工方法，算出施工 工期 （2）确定风力发电机组基础坑采用人工开挖或机械开挖的放坡要求。（3）选择石方爆破方法及所需机具和材料。（4）选择排除地表水、地下水的方法，确定排水沟。集水井和井点布置及所需 设备。（5）绘制土石方平衡图。（6）风力发电机基础
