灘涂、軟土地基上風電機組基礎選型與設計

　　4 風電機組塔架基礎設計方案
　　4.1 基礎選型
　　第①層為圍海填土，層厚1.90~5.60m，工程性能較差，固結未完成，地基土水平抗力系數的比例系數m 太小，直樁的水平承載力偏小，其承載力和變形不能滿足結構要求。故本工程不宜采用天然地基及純直樁基礎，而由斜樁、直樁及承臺組成的獨立樁基礎具有承載力高，沉降小且均勻、抗震性能好等特點，能夠較好地承受垂直荷載、水平荷載及由風電機組產生的振動或動力作用。基于以上考慮，本工程部分風電機組塔架基礎采用斜樁、垂直樁組合樁基礎。
　　4.2 樁型選擇
　　風電機組塔架基礎的受力特征為：受豎向、水平、彎矩及扭矩荷載等聯合作用，且水平荷載起控制作用。斜樁、垂直樁及承臺組合獨立基礎結構采用基樁與承臺底板為整體連接；樁的材料、截面型式、大小、長度、垂直樁與斜樁的比例及斜樁傾斜度主要由水平荷載、垂直力、彎矩、扭矩、水平承載力、水平變位、地基土水平抗力系數的比例系數m、樁軸向承載力、地基沉降及樁的結構抗力確定。
　　本工程為低承臺樁基結構，可供選擇的樁型有三種：預應力混凝土管樁、鋼樁和鉆孔灌注樁。
　　鋼樁適應性強成本高、鉆孔灌注樁斜樁施工時下鋼筋籠控制難度加大，成本增加，對于本工程沒必要，根據場地地質條件，通過選擇合適的打樁設備、合理的打樁順序及施工工藝，沉樁是可行的，所以本工程風電機組塔架基礎采用高強度預應力混凝土管樁（PHC 樁），樁身直徑為800mm。
　　4.3 持力層選擇
　　根據工程地質勘察報告，第⑦ -1 層為，埋藏適中，層位較穩定，工程性能較好，綜合考慮土層力學性狀、上部荷載及風電機組對變形的要求，選第⑦ -1 層粘質粉土作PHC 管樁基礎的持力層。
　　4.4 樁基布置
　　針對本工程的地質條件，為說明斜、垂直樁組合方案的效果，考慮樁的長徑比等限制條件，風電機組塔架基礎基樁布置有如下兩種形式。
　　（1）純垂直樁方案：風電機組塔架基礎承臺采用現澆C40鋼筋混凝土承臺型式，承臺高度為3.2m，分上、中、下三節，上節為直徑8m、高0.7m 的圓柱體，下節為直徑17m、高1.80m的圓柱體，中節為以上下圓柱體截面為底的圓臺體，高0.7m，承臺頂面高于周圍地面約0.5m。承臺下
樁基礎采用直徑φ800mm，L=42m 的AB 型PHC 預應力混凝土管樁，分別沿半徑7.6m 的圓周布置16 根，沿半徑4.5m的圓周布置4 根，每臺風電機組共布置20 根AB 型PHC 管樁。為防止施工時基礎環下沉變形，沿半徑2.1m 的圓周基礎環下布置3 根，直徑φ800mm，L=10m的AB 型PHC 管樁。其布置詳見圖1。

圖1 垂直樁模型