灘涂、軟土地基上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)

　　1 長(zhǎng)興島風(fēng)電場(chǎng)概況
　　長(zhǎng)興島風(fēng)電場(chǎng)位于上海市崇明縣長(zhǎng)興島東北部沿岸地區(qū)，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)區(qū)等級(jí)為IEC Ⅱ。長(zhǎng)興島20MW 風(fēng)電場(chǎng)工程場(chǎng)地由綠島葫蘆迷宮起，沿海堤隨塘河內(nèi)側(cè)一直向偏西北方向布置，至長(zhǎng)江大橋東側(cè)為止。風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址區(qū)域內(nèi)地勢(shì)平坦，呈東西走向，東西長(zhǎng)約5~6km，地面高程約3.50~4.00m，安裝單機(jī)容量為2000kW 的風(fēng)電機(jī)組10 臺(tái)，總裝機(jī)容量為20MW。風(fēng)電機(jī)組型號(hào)為W2000M-93-80，風(fēng)輪直徑93m，輪轂高度80m。土建建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)使用年限和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期采用50 年，潮水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期50 年。機(jī)組塔架基礎(chǔ)建筑物級(jí)別為1 級(jí)，結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為1 級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7 度，塔架基礎(chǔ)的抗震設(shè)防類別為丙類。
　　2工程地質(zhì)
　　長(zhǎng)興島風(fēng)電場(chǎng)工程最大勘察深度71m，揭露的地基土層按地質(zhì)年代、成因類型、土的性質(zhì)和物理力學(xué)性質(zhì)差異分為4 大層，分別為①、②、⑤、⑦層，其中第⑤、⑦層根據(jù)土性差異又各劃分為2 個(gè)亞層。現(xiàn)自上而下簡(jiǎn)述如下：
　　第①層為圍海填土，層厚1.90~5.60m，層底標(biāo)高-2.97~1.89m。第②層砂質(zhì)粉土：呈灰色，松散~ 稍密，飽和、中壓縮性。地質(zhì)時(shí)代屬Q(mào)4，層厚10.90~17.30m，層底標(biāo)高-16.40~-12.17m。液化指數(shù)Ⅱ e 為15.75，液化強(qiáng)度比為0.889，為中等液化。第⑤ -1 層粘土：灰色，飽和、流塑~ 軟塑、高壓縮性，地質(zhì)時(shí)代屬Q(mào)4，層厚12.00~16.80m，層底標(biāo)高-30.67~ -12.01m。第⑤ -2層粉質(zhì)粘土：灰色，飽和、軟塑、高壓縮性，地質(zhì)時(shí)代屬Q(mào)4，層厚5.60~9.20m，層底標(biāo)高-37.01~-34.27m。第⑦ -1 層粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土：灰色，飽和、中密~ 密實(shí)、中壓縮性。地質(zhì)時(shí)代屬Q(mào)3，層厚5.00~15.90m，層底標(biāo)高-48.70~-40.68m。⑦ -2層粉砂：灰色，飽和、密實(shí)，層頂標(biāo)高-40.68~ -48.70m，未揭穿。
　　工程場(chǎng)地潛水埋深一般離地表約0.6~1.3m，年平均水位埋深一般為0.5~0.7m，建議地下水埋深采用0.5m。工程區(qū)設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地震動(dòng)峰值加速度值為0.10g，抗震設(shè)防烈度為7 度。本場(chǎng)地屬于Ⅳ類建筑場(chǎng)地，中等液化場(chǎng)地，屬抗震不利地段。
　　3 風(fēng)電機(jī)組塔架基礎(chǔ)荷載特點(diǎn)
　　風(fēng)電機(jī)組塔架屬高聳結(jié)構(gòu)，風(fēng)電機(jī)組建筑主要由塔筒、機(jī)艙和葉輪組成。在塔架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中主要荷載包括：慣性力、空氣動(dòng)力荷載、運(yùn)行荷載等其他荷載。一般靜力荷載比較明確，對(duì)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)造成的影響也較容易確定，而風(fēng)電機(jī)組葉輪旋轉(zhuǎn)及機(jī)組控制運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)荷載對(duì)基礎(chǔ)的影響則比較復(fù)雜。由于塔筒較高，基礎(chǔ)受豎向、水平、彎矩及扭矩荷載等聯(lián)合作用，且水平荷載起控制作用，水平風(fēng)荷載在基礎(chǔ)頂面產(chǎn)生的彎矩比較大，往往是塔架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的控制性荷載；又由于風(fēng)向的變化，塔架基礎(chǔ)所受到的彎矩作用方向也反復(fù)變化，使塔架基底受到反復(fù)的拉壓作用，可造成塔架地基基礎(chǔ)的承載力減損和位移累計(jì)。風(fēng)電機(jī)組價(jià)格昂貴，對(duì)于基礎(chǔ)的水平位移和不均勻沉降控制也比較嚴(yán)格。風(fēng)電機(jī)組的這些特點(diǎn)，對(duì)機(jī)組塔架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。