CN105604086A - 风机基础结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风机基础结构，包括：基坑、垫层、基础主体、连接板、固定锚栓和预应力组件，垫层设置在基坑底部，基础主体装置在垫层上，基础主体表面设有凹槽，凹槽内装置有连接板，预应力组件设置在基础主体内，其顶部穿出连接板，固定锚栓依次穿过连接板、基础主体和垫层与岩石层连接；本发明具有如下优点：①固定锚栓和连接锚栓集中分布半径小，基础主体的体积变小，因此基础主体的占地面积变小，需要的钢筋及混凝土用量变少、螺栓用量少、施工速度快；②本发明的基础结构形式决定基础主体的体积不需要很大；③固定锚栓可竖直设置或倾斜设置，固定锚栓倾斜设置可以缩小锚栓孔的孔径，选择与该孔径相适配的螺杆，降低施工成本。

Description

风机基础结构

技术领域

本发明涉及建设工程中大型风力发电机组固定技术领域，尤其是涉及一种风机基础结构。

背景技术

风力发电机组基础通常要承受360度方向的重负荷载而且具有大偏心受力的特性，塔筒承受的荷载传至基础环，再通过基础环传至基础。在欧美国家风力发电技术较成熟，对风机基础设计有较早的研究，对风电机组的基础和上部支撑结构设计已经有了比较标准成熟的技术，一些风力发电强国已经开始由陆上风电向海上风电扩展。我国是一个发展中国家，虽然在风能的利用方面有着悠久的历史，但是在风力发电机的研究方面却起步较晚。风机基础的主要类型包括传统的重力式独立基础、桩基础和锚杆基础。重力式独立基础是最简单的基础型式，但造价高，抵抗极端工况的能力较差；桩基础安全可靠，但施工周期长，造价最高；锚杆基础受制于锚杆本身的强度和刚度，锚杆必须布置的比较密集，未考虑群锚效应、锈蚀和疲劳损伤。国外从20世纪末、我国则从最近几年以来，开始较大规模的风电建设，风机结构的耐久性问题越来越受到关注。一般风力发电机组的设计寿命为15～20年，风机基础的设计寿命为50年，为此，基础的耐久性是风机基础设计时考虑的重要内容之一。

地处山区或丘陵地带的风力发电场，风机大多安装在岩石地基上。目前，用于岩石地基上的风机基础主要有普通钢筋混凝土扩展基础和岩石锚杆基础两种形式。

(1)普通钢筋混凝土扩展基础。施工时，首先在岩石地基上开挖底盘尺寸较大的基坑，然后将混凝土浇筑于基坑内，形成扩展基础，扩展基础直径可达15-30米，高度达3-5米，需要约300-500立方米的大量钢筋混凝土浇筑而成。扩展基础只能靠基础的体量和埋深带来的自重和回填土压力来抵抗倾覆力矩。虽然此种基础设计经验成熟、施工方便，但是开挖量大，回填土多。该种基础用于破碎岩石地基时，仍然有较大优越性。但如遇到工程岩体分级为较坚硬及以上、完整及以上的岩石地基时，不仅工程量大，还会因为开挖量大和挖不动造成工期问题和设备磨损问题。另外，普通基础方量大，要完成一次性连续浇筑的施工时间过长，可是山地天气变化快昼夜温差较大，风电场道路条件差易结冰，导致混凝土在拌合、输送、浇筑过程中易出问题。普通钢筋混凝土扩展基础的施工成本、施工质量、工期、环保等弊端凸显。

(2)岩石锚杆基础。岩石锚杆基础通过锚杆来承担基础与岩石地基之间的拉应力，有效减少了基础尺寸与埋深，极大地减少了工程量。现有的岩石锚杆基础包括基础环、钢筋混凝土承载台，在钢筋混凝土承载台底部外周均布设置与其固定连接的抗拉锚杆，该锚杆一端位于岩石地基中，另一端位于钢筋混凝土承载台内，通过锚杆拉住岩石地基与钢筋混凝土承载台，解决了普通钢筋混凝土扩展基础的一系列问题。但是，由于锚杆是直接埋入基础混凝土与岩石地基中，只有在锚杆与基础开始产生脱开后且基岩与锚杆间密实咬紧后，才能使锚杆开始受拉伸长逐渐发挥强度产生拉力。这一段长度难以确定且难以控制，加上疲劳荷载作用，实际运行中可能会发生塔筒倾斜问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机基础结构，以解决现有技术中的问题。

本发明提供的风机基础结构，包括：基坑、垫层、基础主体、连接板、固定锚栓和预应力组件，所述垫层设置在基坑底部，所述基础主体装置在垫层上，所述基础主体表面设有凹槽，所述凹槽内装置有连接板，所述预应力组件设置在基础主体内，其顶部穿出连接板，所述固定锚栓依次穿过连接板、基础主体和垫层与岩石层连接，先进行基础主体施工，后进行固定锚栓的钻孔及后续施工。

进一步地，所述固定锚栓周边需要灌浆填充满孔隙，固定锚栓上与基础主体和垫层接触的部分套装有套管。

进一步地，所述预应力组件包括塔筒法兰、连接锚栓和底环，所述塔筒法兰和底环通过连接锚栓连接，所述塔筒法兰设置在连接板上方，所述连接锚栓顶部穿出连接板和塔筒法兰。

进一步地，所述基础主体由钢筋混凝土浇筑成型。

进一步地，所述固定锚栓竖直或倾斜设置。

进一步地，所述连接板通过调整螺栓装置在凹槽内。

进一步地，所述固定锚栓和连接锚栓沿基础主体中心线环形设置。

进一步地，所述固定锚栓与连接锚栓共用一个连接板分布，固定锚栓单圈、双圈或多圈布置。

进一步地，所述固定锚栓的长度大于连接锚栓的长度。

进一步地，所述固定锚栓和连接锚栓均需要施加预应力。

进一步地，所述固定锚栓与连接锚栓均需要做防腐处理。

本发明提供的风机基础结构，具有如下优点：垫层设置在基坑底部，基础主体装置在垫层上，基础主体表面设有凹槽，凹槽内装置有连接板，预应力组件设置在基础主体内，其顶部穿出连接板，固定锚栓依次穿过连接板、基础主体和垫层与岩石层连接，上述设置使得本发明的风机基础结构具有如下优点：①固定锚栓和连接锚栓集中分布半径小，基础主体的体积变小，因此基础主体的占地面积变小，需要的钢筋及混凝土用量变少、螺栓用量少、施工速度快；②本发明的基础结构形式决定基础主体的体积不需要很大；③固定锚栓可竖直设置或倾斜设置，从而导致基础主体和连接板上对应固定锚栓位置的锚孔为直孔或斜孔，固定锚栓倾斜设置可以缩小锚栓孔的孔径，从而选择与该孔径相适配的螺杆，降低施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的风机基础结构的示意图；

图2为本发明预应力组件的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的风机基础结构的示意图；

图4为本发明实施例三提供的风机基础结构的示意图；

图5为本发明实施例四提供的风机基础结构的示意图。

附图标记：

1-基坑；2-垫层；3-基础主体；

4-连接板；5-固定锚栓；6-调整螺栓；

7-预应力组件；8-套管；31-凹槽；

71-塔筒法兰；72-连接锚栓；73-底环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例一提供的风机基础结构的示意图，包括基坑1、垫层2、基础主体3、连接板4、固定锚栓5和预应力组件7，垫层2设置在基坑1底部，垫层2起到保护基坑1的作用，基础主体3装置在垫层2上，基础主体3表面设有凹槽31，凹槽31内装置有连接板4，连接板4通过调整螺栓6装置在凹槽31内，通过调整螺栓6调节连接板4的平整度，保证连接板4水平，预应力组件7设置在基础主体3内，其顶部穿出连接板4，固定锚栓5依次穿过连接板4、基础主体3和垫层2与岩石层连接，固定锚栓5周边需要灌浆填充满孔隙，固定锚栓5上与基础主体3和垫层2接触的部分套装有套管8，基础主体3左半边的固定锚栓5为竖直设置，基础主体3右半边的固定锚栓5为倾斜设置，倾斜设置的固定锚栓5可以缩小锚栓孔径，使用与小孔径相适配的固定锚栓5，减少施工成本,预应力组件7包括塔筒法兰71、连接锚栓72和底环73，塔筒法兰71和底环73通过连接锚栓72连接，塔筒法兰71设置在连接板4上方，连接锚栓72顶部穿出塔筒法兰71和连接板4，连接锚栓72用于与风机塔筒连接，这样就省去了常规技术中将锚栓笼预埋到基础主体内的工序，从而增加施工速度、降低施工成本，基础主体3用于为固定锚栓5和连接锚栓72提供了一个水平的表面并且将固定锚栓5和连接锚栓72的预应力分摊到基地,连接锚栓72上套装有套管8,基础主体3由钢筋混凝土浇筑成型,套管8为PE管，固定锚栓5的长度大于连接锚栓72的长度，固定锚栓5所需具体长度根基计算得出；固定锚栓5和连接锚栓72沿基础主体3中心线环形设置；固定锚栓5与连接锚栓72共用一个连接板4分布，固定锚栓5单圈、双圈或多圈布置；固定锚栓5和连接锚栓72均需要施加预应力；固定锚栓5与连接锚栓72均需要做防腐处理，增加固定锚栓5和连接锚栓72的使用寿命。

实施例一的技术方案的技术效果是：

1、固定锚栓5和连接锚栓72集中分布半径小，基础主体3的体积变小，因此基础主体3的占地面积变小，需要的钢筋及混凝土用量变少、锚栓用量少、施工速度快。

2、基础主体3左半边的固定锚栓5为竖直设置，右半边的固定锚栓5为倾斜设置，倾斜设置的固定锚栓5可以缩小锚栓孔的孔径，使用与该锚栓孔的孔径相适配的固定锚栓，减少固定锚栓的花费，从而节省施工成本。

3、固定锚栓5的长度大于连接锚栓72的长度，与塔筒连接的连接锚栓72为短锚栓，因此，连接锚栓72的长度和固定锚栓5的长度不一致，节省锚栓的花费，从而更进一步的节省施工成本。

如图3所示，本发明实施例二提供的风机基础结构的示意图，基础主体3的左半边的固定锚栓5为倾斜设置，右半边的固定锚栓5为竖直设置，预应力组件7的连接锚栓72用于与风机塔筒连接,套管8为PVC管，固定锚栓5的长度大于连接锚栓72的长度，连接锚栓72用于连接基础主体3和塔筒法兰71。

实施例二的技术方案的技术效果是：实施例二展示了一种与实施例一技术效果相同，但固定锚栓在基础主体上的设置相反的技术方案，基础主体3左半边的固定锚栓5为倾斜设置，右半边的固定锚栓5为竖直设置。

如图4所示，本发明实施例三提供的风机基础结构的示意图，基础主体3左半边的固定锚栓5为竖直设置，右半边的固定锚栓5也为竖直设置，预应力组件7的连接锚栓72用于与风机塔筒连接,套管8为PE管，固定锚栓5的长度大于连接锚栓72的长度，连接锚栓72用于连接基础主体3和塔筒法兰71。

实施例三的技术方案的技术效果是：基础主体左半边的固定锚栓5为竖直设置，右半边的固定锚栓5也为竖直设置，竖直设置的固定锚栓5虽然不能减小基础主体3和连接板4上的锚栓孔的直径，但是固定锚栓5的长度大于连接锚栓72的长度，与塔筒连接的连接锚栓72为短锚栓，因此，仍然可以节省锚栓的浪费，从而更进一步的节省施工成本。

如图5所示，本发明实施例四提供的风机基础结构的示意图，基础主体3左半边的固定锚栓5为倾斜设置，右半边的固定锚栓5也为倾斜设置,预应力组件7的连接锚栓72用于与风机塔筒连接，套管8为PVC管，固定锚栓5的长度大于连接锚栓72的长度，连接锚栓72用于连接基础主体3和塔筒法兰71。

实施例四的技术方案的技术效果是：基础主体左半边的固定锚栓5为倾斜设置，右半边的固定锚栓5也为倾斜设置，倾斜设置的固定锚栓5使得基础主体3和连接板4上的锚栓孔的直径变小，从而选择与该孔径相适配的锚栓，降低锚栓的花费，降低施工成本；固定锚栓的长度大于连接锚栓的长度，与塔筒连接的连接锚栓为短锚栓，因此，基础主体上左半边和右半边的固定锚栓均为倾斜设置，固定锚栓的长度大于连接锚栓的长度，为本发明风机基础结构成本最低的施工方案。

本发明风机基础结构的施工流为；

基坑开挖→浇筑垫层→垫层上做标记，并放置锚杆定位器→帮扎钢筋→预埋锚栓穿管→浇筑基础主体，此时，工装模板已经放置于承台表面，形成灌浆槽并精确定位锚杆孔，工装结构的尺寸，均是按照上部结构的荷载计算而成→取出工装模板，再之前预留钻孔位置处钻孔，钻孔可以为直的也可以为斜的，围绕塔筒内外两圈→放置法兰连接板，测平整度→法兰连接板与混凝土间隙灌浆→放置锚杆，并在锚杆空洞与锚杆之间间隙处灌浆→施加预应力→吊装塔筒。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种风机基础结构，其特征在于，包括：基坑、垫层、基础主体、连接板、固定锚栓和预应力组件，所述垫层设置在基坑底部，所述基础主体装置在垫层上，所述基础主体表面设有凹槽，所述凹槽内装置有连接板，所述预应力组件设置在基础主体内，其顶部穿出连接板，所述固定锚栓依次穿过连接板、基础主体和垫层与岩石层连接。

2.根据权利要求1所述的风机基础结构，其特征在于：所述固定锚栓周边需要灌浆填充满孔隙，固定锚栓上与基础主体和垫层接触的部分套装有套管。

3.根据权利要求1所述的风机基础结构，其特征在于，所述预应力组件包括塔筒法兰、连接锚栓和底环，所述塔筒法兰和底环通过连接锚栓连接，所述塔筒法兰设置在连接板上方，所述连接锚栓顶部穿出连接板和塔筒法兰。

4.根据权利要求1所述的风机基础结构，其特征在于，所述基础主体由钢筋混凝土浇筑成型。

5.根据权利要求1或2所述的风机基础结构，其特征在于，所述固定锚栓竖直或倾斜设置。

6.根据权利要求1所述的风机基础结构，其特征在于，所述连接板通过调整螺栓装置在凹槽内。

7.根据权利要求5所述的风机基础结构，其特征在于，所述固定锚栓和连接锚栓沿基础主体中心线环形设置。

8.根据权利要求7所述的风机基础结构，其特征在于，所述固定锚栓与连接锚栓共用一个连接板分布，固定锚栓单圈、双圈或多圈布置。

9.根据权利要求8所述的风机基础结构，其特征在于，所述固定锚栓的长度大于连接锚栓的长度。

10.根据权利要求9所述的风机基础结构，其特征在于，所述固定锚栓和连接锚栓均需要施加预应力。

11.根据权利要求10所述的风机基础结构，其特征在于，所述固定锚栓与连接锚栓均需要做防腐处理。