CN206308701U - 一种高台柱倒锥形基础 - Google Patents

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李珊珊
刘庆松
李大勇
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Abstract

本实用新型公开了一种高台柱倒锥形基础，它包括倒截锥形基础、锥形基坑、素混凝土垫层和橡胶颗粒层，所述倒截锥形基础是钢筋混凝土现浇的，包括高台柱和倒截锥形底座，在高台柱内部铺设竖向预制高强度锚杆，高强度锚杆的底部一直延伸到倒截锥形基础位置，锚杆顶部高出高台柱顶板，并锚固在风电塔架筒内，所述橡胶颗粒层沿锥形基础斜壁铺设，并在基础底面铺一层素混凝土垫层。本实用新型使用了废旧轮胎橡胶颗粒，实现了废物利用，同时铺设橡胶颗粒层后缓冲了基础侧壁受力，提高了抗震性能，同时增加了基础水平侧移能力，使得基础犹如“不倒翁”，既提高了水平抗力也提高了基础的稳定性。

Description

一种高台柱倒锥形基础
技术领域
本实用新型涉及基础工程及风电工程，尤其适合作为陆地风电塔架的基础，即为一种新型的高台柱倒锥形陆地风电基础。
背景技术
能源是世界经济的命脉，在煤炭、石油等传统能源紧缺且导致环境问题日益加剧的情况下，寻求新能源是推动经济发展的必由之路。与煤炭、石油等常规能源相比，风能分布广泛、蕴含量巨大、具有很高的“绿度”，而且风能属于可再生能源，不存在枯竭的问题，合理利用风能可缓解经济发展中面临的能源、资源、环境之间的矛盾。
当今，根据地质条件特性，可将陆地风电的基础形式分为重力式扩展基础、岩石锚杆基础、桩基和梁板式基础，其中主要采用重力式扩展基础，比如：圆形基础、六边形基础、八边形基础。若采用重力式扩展基础或梁板式基础，需要对地基土进行“换填”处理，工程量大、工期长且经济性较差。
另外，风电塔筒与基础连接的方式主要采用基础环结构，而基础环是预制构件，且目前国内技术还不够成熟，需要从国外进口，增加了工程成本。
由此可见，现有陆地风电基础结构型式及塔筒与基础连接方式等问题有待于进一步的改进和完善。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种高台柱倒锥形基础，通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种高台柱倒锥形基础，它包括倒截锥形基础、锥形基坑、素混凝土垫层和橡胶颗粒，所述倒截锥形基础是钢筋混凝土现浇的，包括高台柱和倒截锥形底座，在高台柱内部铺设竖向预制高强度锚杆，高强度锚杆的底部一直延伸到倒截锥台上表面以下位置，锚杆顶部高出高台柱顶板，并锚固在风电塔架筒内，所述橡胶颗粒层沿锥形基础斜壁铺设，并在基础底面铺一层素混凝土垫层。
进一步，倒锥形基础的底面面积与上部高台柱截面面积相等，倒锥形基础侧壁与地面的夹角为25度~30度。
进一步，橡胶颗粒沿基坑外壁铺设，厚度约为0.05倍的基坑深度，橡胶颗粒层的施工方式：将橡胶颗粒装入尼龙编织袋内，两个编织袋之间搭接20 cm~25 cm，再用压条固定到基坑侧壁地基土上。
进一步，在橡胶颗粒层表面铺设一层素混凝土垫层，垫层的厚度约为0.04~0.06倍基坑深度。
本实用新型的施工方法如下：
第一步：开挖基坑，将基底开挖成锥形，并下挖至预定埋深深度；
第二步：沿基坑壁铺设废旧轮胎切割成的橡胶颗粒层；
第三步：在橡胶颗粒层上表面铺一层素混凝土垫层；
第四步：铺设高台柱、锥形基础底板及侧壁钢筋，并架设预制高强度锚杆，再架设模板，一次性现浇基础混凝土；
第五步：养护28天后，拆除模板，形成带有高台柱的倒截锥台基础。
所述一种高台柱倒锥形基础具有以下优点：
1.本实用新型一种高台柱式风机基础是通过增大埋深来增加基础上覆土自重，可避免地基换填处理，具有较好的经济性；
2.本实用新型是通过预制高强度锚杆连接塔筒与基础高台柱，解决了传统基础环结构依靠进口增加成本的问题；
3.本实用新型采用倒截锥形结构型式，具有几点优点：①倒截锥形基础的浇筑混凝土时容易振实，克服了正锥形或圆形基础在这方面的缺点；②由于倒锥形基础边缘可以做的较薄，节约了混凝土用量；③采用倒锥形基础，减小了底面面积，大大降低了基础沉降量，同时提高了基础竖向承载力；④基础斜面上增加了一个水平分力，对基础断面形成压应力，有利于基础受力；
4.本实用新型基础侧壁铺设废旧轮胎橡胶颗粒层，其稳定性优于传统基础，能抵抗较大的水平动力荷载，如风荷载和地震荷载，这是由于橡胶层缓冲了动力荷载作用，使得基础与地基分离，基础与地基的连接变为柔性连接；
5.与传统重力式基础相比，本实用新型采用的倒锥形结构，有利于基础产生微动，大大减小了基底所受的弯矩，提高了基础承载性能，使得基础在水平风荷载作用下，风电塔架基础更加稳定。
但是，此种基础形式对高台柱侧壁填土的密实度要求较高，仅适合与具备开挖条件且持力层上覆土厚度小于6 m的地区，另外对承受弯矩较大的高台柱根部需要进行抗弯计算与抗弯处理。
附图说明
图1是本实用新型基础实施例的主视剖面图。
其中：1-风电塔筒，2-预制高强度锚杆，3-高台柱，4-倒截锥台，5-基础侧壁素混凝土垫层，6-橡胶颗粒层，7-基底素混凝土垫层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本实用新型的限制，仅做举例而已，且阐述的某些特定细节对本领域内的技术人员来说，可在没这些特定细节中进行实践。
下面结合某实施例及附图进一步叙述本实用新型的技术方案：
实施例1
以青岛胶南某个风电场计划建设1.5~2.0 MW陆地风电基础，风场70 m高度代表年平均风速为6.32 m/s，基础需承担的基本荷载：最大竖向荷载为Fz=2700 kN，最大水平荷载Fxy=550 kN，最大弯矩荷载Mxy=3700 kN.m，地基的承载力特征值为500KPa，土体天然重度为18kN/m3。
设高台柱截面直径为4.6 m，高台柱高度为2.5 m，倒锥形基础上表面直径为13 m，倒锥台下表明直径为4.6 m，塔筒直径一般为1/2~1/4倍的基础顶板直径，设塔筒直径为3.3m；
第一步：确定基础顶板直径，并计算基础埋深为4.8 m；
第二步：按设计基础埋深开挖基坑，将底部开挖成倒锥形，其中倒锥形基坑壁与地面的夹角为25~30度；
第三步：沿着基坑壁铺设约20 cm厚的由尼龙编织袋装的橡胶颗粒层；
第四步：在橡胶颗粒层上表面铺设10 cm厚的素混凝土垫层；
第五步：铺设高台柱、锥形基础底板及侧壁钢筋，并架设预制高强度锚杆，再架设模板，后采用“商混”对基础进行现浇；
第六步：安装风电机组，进行地基土回填，由于对基础高台柱侧壁填土的密实度要求较高，需对回填土进行夯实及贯入试验测试等处理，至此，基础施工完毕，形成如图1所示基础。

Claims (4)

1.一种高台柱倒锥形基础，其特征在于，它包括倒截锥形基础、锥形基坑、素混凝土垫层和橡胶颗粒层，所述倒截锥形基础是钢筋混凝土现浇的，包括高台柱和倒截锥形底座，在高台柱内部铺设竖向预制高强度锚杆，高强度锚杆的底部一直延伸到倒截锥台上表面以下位置，锚杆顶部高出高台柱顶板，并锚固在风电塔架筒内，所述橡胶颗粒层沿锥形基础斜壁铺设，并在基础底面铺一层素混凝土垫层。
2.根据权利要求1所述的一种高台柱倒锥形基础，其特征在于，所述倒截锥形基础的底面面积与上部高台柱截面面积相等，所述倒截锥形基础侧壁与地平面的夹角为25°~30°。
3.根据权利要求1所述的一种高台柱倒锥形基础，其特征在于，所述橡胶颗粒沿基坑外壁铺设，厚度约为0.05倍的基坑深度，将橡胶颗粒装入尼龙编织袋内，两个编织袋之间搭接20 cm~25 cm，再用压条固定到基坑侧壁地基土上。
4.根据权利要求1所述的一种高台柱倒锥形基础，其特征在于，在橡胶颗粒层顶面铺设一层素混凝土垫层，垫层的厚度约为0.04~0.06倍基坑深度。
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