風機基礎改造分析

汪宏偉

摘?要：本文就風電場更換大機組，對原有風機基礎的利用進行了對比研究分析，旨在提高項目的收益。

關(guān)鍵詞：風機;改造;風力發(fā)電

一、引言

近十來年我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，隨著風機技術(shù)的不斷進步，尤其是低風速機型的出現(xiàn)，很多原先風速相對較小不具備建設風力發(fā)電場的條件的區(qū)域，也可以建設商業(yè)化的風力發(fā)電場。目前看來全國各個省份基本都具備開發(fā)建設商業(yè)化風電場的資源條件。

二、背景

國內(nèi)某風電場2010年建設完成投產(chǎn)發(fā)電，單機容量1.5MW，輪轂高度70m，葉輪直徑70m，可研報告年等效利用小時數(shù)約2000小時。該風電場建成后，在其周邊陸續(xù)又建立了很多風電場，單機容量2～3MW，輪轂高度90～100m，葉輪直徑100～120m，明顯周邊的風電場輪轂更高、葉輪直徑更大，因為尾流影響，直接導致該風電場發(fā)電年等效利用小時跌至1300小時，嚴重影響項目收益。為了提高項目收益，計劃對本風電場進行改造，單機容量提高至3MW級，輪轂高度140m，葉輪直徑150m，為了最大限度的提高項目收益，力爭最大限度地利用原有基礎，本文就該風機基礎改造進行對比研究分析。

三、改造方案對比

1、原風機基礎方案。采用預埋地腳螺栓，風機基礎為直徑16.5m的圓形鋼筋混凝土基礎，埋深2.6m，厚1.0～2.0m，中墩直徑6.2m，高0.9m，每臺風機采用32根直徑600mm的PHC預應力高強管樁，樁長15m左右，分兩圈布置，外圈18根，內(nèi)圈8根。

2、基礎改造方案

基礎改造無非就三種情況，第一種舊基礎不拆除，第二種部分拆除舊基礎，第三種全部拆除舊基礎。下面就這三個方案進行分析。

（1）舊基礎不拆除。對原風機基礎進行鉆孔，打入錨桿，高壓注漿。斜坡面植入鋼筋，原錨栓籠加強連接，綁扎新鋼筋，搭設模板，澆筑基礎加高段?；A加高段為中空齒輪加強型基礎，在加強墩之間的間隔處布置鋼絞線的下錨固端。隨后吊裝混凝土塔筒和過渡段，預應力鋼絞線張拉，吊裝鋼塔筒、機艙和葉片等。本方案主要針對混凝土塔筒方案，對原風機基礎充分利用，不需要鑿除或破壞。由于采用中空齒輪加強型基礎，可有效的將環(huán)梁承受的拉力傳遞至加強墩以及基礎圓盤處，從而可以大幅的縮減環(huán)梁的尺寸和工程量，并提高風機基礎的安全性。但是由于混凝土塔架自身的重量較重（一般為數(shù)千噸），對于地基土的抗壓承載能力要求較高，需要對原有基礎的復合地基的承載能力進行評估，以便確定該機為是否能夠使用該方案。如果無法滿足，則需要對原有基礎的地基礎進行地基處理，這將會比較困難。

（2）部分拆除舊基礎?；娱_挖至所需的鑿除高度即可。拆除原風機基礎錨栓籠底部及以上鋼筋和混凝土，原風機基礎形成一個承載平臺。因改造基礎還需利用該部分基礎，因而在拆除過程中需要對需要保留部分做好防護，根據(jù)舊基礎的設計，確定需要鑿除的高度，當拆除至所需高度位置以上300mm的混凝土時，人工使用風鎬進行破除，以確保不損壞基礎保留部分。需要注意的是：1）在拆除舊基礎的過程中，加強灑水降塵的措施;2）拆除的渣土及時清運并運至指定渣場進行處理;新基礎澆筑方案：在原風機基礎外圈做一圈灌注樁（或 PHC 樁），在原風機基礎上放置新錨栓籠，綁扎鋼筋，搭設模板，最后重新澆筑一臺風機基礎。新基礎澆筑時，在新基礎底部澆筑200厚的C20混凝土墊層。

（3）全部拆除舊基礎?；娱_挖至原基礎埋深處，拆除原風機整個基礎承臺，原 PHC樁與承臺連接區(qū)域有破損，但不應造成整根樁的破裂損傷。需要注意的是：1）在拆除舊基礎的過程中，加強灑水降塵的措施;2）拆除的渣土及時清運并運至指定渣場進行處理。新基礎澆筑方案：拆除原風機基礎承臺，PHC 管樁不破壞，在原風機基礎內(nèi)、外圈進行鉆孔灌注樁，放置新錨栓籠，綁扎鋼筋，搭設模板，最后新澆筑一臺風機基礎。本方案需要注意的是，原有基礎的拆除工作可以采用破壞性操作模式，這樣對于原有基礎的管樁也可能造成破壞，因而原有基礎的管樁在新的基礎結(jié)構(gòu)計算中將不予考慮。

四、結(jié)論

從經(jīng)濟性上來講，明顯方案1更省，但是技術(shù)上，方案1需要對原有基礎的復合地基承載能力進行復核，以便確定該機位處的地基土能夠滿足該方案對地基的承載能力要求，如果無法滿足，則需要對原有基礎的地基礎進行地基處理，這將會比較困難，方案1也需要額外增加地基處理的費用等。從施工工期上來看，方案1的混凝土塔架的制造、運輸、吊裝等均比鋼制塔架所需的時間稍長，所以在工期上方案1需要更長，不利于改造項目。從三種方案的優(yōu)缺點比較可以看出方案2部分拆除舊基礎性價比最高，值得推薦。當然從保守的角度考慮，如果項目收益很好，也可以直接重新做一個新基礎即采用方案3。