一种风机桩墩基础及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程中的地基基础领域，具体涉及一种风力发电机组地基加固和基础结构设计，特别涉及一种适用于软土和湿陷性黄土地区的风机粧墩基础。
【背景技术】
[0002]我国东部沿海地区和西北地区风能资源丰富，风能作为一种清洁、可再生能源，将逐步成为我国可持续发展战略中新能源的重要组成部分。目前，风力发电已经具备了技术成熟、商业价值及环境效益突出的优势，发展势头迅猛。风力发电机组地面以上部分一般高80米左右，运行过程中产生巨大的弯矩，对地基基础的承载力和抗倾覆稳定性要求极高，一旦发生倾倒事故，经济损失巨大。
[0003]在我过东部沿海的软土以及陕西、宁夏的湿陷性黄土地区，地基土质较差，无法提供足够的承载力。如采用目前使用的墩式基础，则抗弯性能明显不足，不符合我国《风电机组地基基础设计规定》以及《湿陷性黄土地区建筑规范》的要求，而传统的粧基承台基础造价过于昂贵，因此需要一种经济性和安全性俱佳的新型风电机组地基基础。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种适用于软土和湿陷性黄土地区的风机粧墩基础，可以克服软土侧向承载力不足和黄土湿陷性的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种风机粧墩基础，包括中心墩基础，其特征在于中心墩基础底部设置锚杆粧，环绕所述中心墩基础设置有若干根斜粧，中心墩基础顶部设置混凝土承台，斜粧顶部钢筋与混凝土承台钢筋相连接，且混凝土承台与所述斜粧浇筑成一体，中心墩基础内置预应力锚杆。
[0006]所述中心墩基础包括外波纹管和设置在外波纹管内的内波纹管，外波纹管外浇筑混凝土形成混凝土护壁，内波纹管和外波纹管之间浇筑混凝土且与混凝土承台浇筑成一体，内波纹管内设置回填土或碎石。
[0007]内波纹管和外波纹管之间设置有预应力锚杆。所述预应力锚杆的上端通过大螺母以及垫片与塔筒法兰连接，下端通过锁紧螺母与下部环形钢板连接，塔筒法兰下方还设置有双层布置的水平抗裂筋以及竖向固定插筋。
[0008]斜粧与竖直方向成10~12°角。所述斜粧一般为8~12根。
[0009]所述中心墩基础下端直径小，上端直径大。
[0010]环绕中心墩基础的斜粧为钢管粧、PHC管粧或钻孔灌注粧。
[0011]所述的混凝土承台的上端面通过塔筒法兰连接风机塔筒。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种风机粧墩基础的施工方法，适用于软土和湿陷性黄土地区施工风机粧墩基础。
[0013]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种风机粧墩基础的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤:A、打入或灌注斜粧，所述斜粧以圆形混凝土承台的中心为圆心呈放射性分布；B、基坑开挖；C、坑底锚杆粧施工；D、安装外筒；E、浇筑混凝土，混凝土填满外筒与基坑坑壁之间的缝隙；F、预应力锚杆安装，所述高强预应力锚杆内外圈布置，顶部与底部通过螺栓分别与环形钢板连接；G、安装内筒；H、内筒内回填土 ；1、上部混凝土承台钢筋绑扎；J、斜粧顶部钢筋与承台钢筋相接；K、埋设电缆穿线管；L、浇筑上部混凝土承台及内外波纹管之间的空间；M、锚杆预应力张拉。
[0014]本发明在中心墩基础底部打入锚杆粧，可提高坑底土的承载力并消除黄土的湿陷性，起到加固和消除湿陷性作用。中心墩基础形成直径较大的墩基础，周边土体的侧向压力作用在墩基础上，抵抗上部风机产生的水平力和弯矩。墩基础四周若干根斜粧通过承台与其浇筑成为一体。斜粧的角度应与竖直方向呈一定角度，斜粧打入非湿陷性土层，其提供的水平力和竖向力既可以弥补墩基础抗弯性能的不足，又能有效的控制整体基础的沉降。外波纹管外侧的混凝土护壁不仅能给基坑内的施工提供一个支护的作用，还扩大了墩基础的直径，更充分地发挥土的侧向力。本发明的优点是:斜粧弥补了墩基础抗弯性能不足的问题，整体安全性、稳定性以及沉降控制性能都有足够的保障。粧墩基础的承台尺寸，粧的数量都小于传统粧基础，施工工期短，造价低。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的剖面图。
[0016]图2为本发明的墩基础内部示意图。
[0017]图3为图2的局部放大示意图。
[0018]图4为本发明的平面俯视图。
[0019]图5为本发明与上部风机装配的简化示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图简述施工步骤，对本发明进行具体描述:图1中，各组成部分分别为:高强预应力锚杆I ; C40混凝土承台2 ； C15混凝土护壁3 ;斜粧4 ；内波纹管5 ；电缆线6 ;回填土 7 ;锚杆粧8 ;外波纹管9。
[0021]一种风机粧墩基础，包括中心墩基础，其特征在于中心墩基础底部设置锚杆粧8，环绕所述中心墩基础设置有若干根斜粧4，中心墩基础顶部设置C40混凝土承台2，斜粧4顶部钢筋与C40混凝土承台2钢筋相连接，且C40混凝土承台2与所述斜粧4浇筑成一体。所述中心墩基础包括外波纹管和设置在外波纹管9内的内波纹管5，外波纹管9外浇筑混凝土形成C15混凝土护壁3，内波纹管5和外波纹管9之间浇筑混凝土且与混凝土承台浇筑成一体，内波纹管5内设置回填土 7或碎石。内波纹管5和外波纹管9之间设置有高强预应力锚杆I。斜粧4与竖直方向成10~12°角。所述中心墩基础下端直径小，上端直径大。环绕中心墩基础的斜粧为钢管粧、PHC管粧或钻孔灌注粧。所述的混凝土承台的上端面通过法兰连接风机塔筒。
[0022]图2为墩基础的内部高强锚杆及配筋布置，具体为:塔筒法兰与上部环形钢板11，塔筒法兰底部钢板与套筒上部环形钢板内外径相同，完全贴合，并通过钢筋和螺栓连接，故此处将其简化为一体；竖向固定插筋12 ;大螺母以及垫片13 ;双层布置的水平抗裂筋14 ;高强预应力锚杆15 ;锁紧螺母16 ;捆绑铁丝17。所述高强预应力锚杆15的上端通过大螺母以及垫片13与塔筒法兰11连接，下端通过锁紧螺母16与下部环形钢板18连接，所述高强预应力锚杆外套设PE套管，塔筒法兰11下方还设置有双层布置的水平抗裂筋14以及竖向固定插筋12。每段竖向固定插筋12横跨2道弯折的水平抗裂筋14，如图3所示，竖向固定插筋12的两端竖直向下穿过下层水平抗裂筋14，两者之间无其它箍筋连接关系，浇筑后自成一体，形成混凝土承台。
[0023]图4中，21为图2所示的墩基础部分；22为斜粧；23为回填土 ；24为混凝土承台。
[0024]施工时依照以下步骤:
(I)斜粧打入或灌注:斜粧4与竖直方向成10~12°角，以预先设计的圆形混凝土承台的中心为圆心呈放射性分布，粧心距大于粧径的3倍。粧顶钢筋露出，方便与承台内钢筋绑扎。
[0025](2)基坑开挖:圆形基坑，下端直径小，上端直径大，一般情况下无需支护，但后续施工需尽快进行，避免坑壁长时间处于无支挡状态。
[0026](3)坑底锚杆粧施工:锚杆粧的设计需达到消除坑底土湿陷性的目的。
[0027](4)安装外筒(即外波纹管)。
[0028](5)浇筑C15混凝土:C15混凝土填满外筒与基坑坑壁之间的缝隙。
[0029](6)高强预应力锚杆安装:内外圈布置，顶部与底部通过螺栓分别与环形钢板连接。
[0030](7)安装内筒(即内波纹管)。
[0031](8)内筒内回填土:回填基坑开挖时的土体或者碎石均可。
[0032](9)上部混凝土承台钢筋绑扎。
[0033](10)斜粧接头处理:斜粧顶部钢筋与承台钢筋相接。
[0034](11)埋设电缆穿线管。
[0035](12)浇筑C40混凝土:浇筑上部混凝土承台及内外波纹管之间的空间。
[0036](13)锚杆预应力张拉。
【主权项】
1.一种风机粧墩基础，包括中心墩基础，其特征在于中心墩基础底部设置锚杆粧，环绕所述中心墩基础设置有若干根斜粧，中心墩基础顶部设置混凝土承台，斜粧顶部钢筋与混凝土承台钢筋相连接，且混凝土承台与所述斜粧浇筑成一体，中心墩基础内置预应力锚杆。
2.如权利要求1所述的一种风机粧墩基础，其特征在于所述中心墩基础包括外波纹管和设置在外波纹管内的内波纹管，外波纹管外浇筑混凝土形成混凝土护壁，内波纹管和外波纹管之间浇筑混凝土且与混凝土承台浇筑成一体，内波纹管内设置回填土或碎石。
3.如权利要求2所述的一种风机粧墩基础，其特征在于内波纹管和外波纹管之间设置有预应力锚杆。
4.如权利要求3所述的一种风机粧墩基础，其特征在于所述预应力锚杆的上端通过大螺母以及垫片与塔筒法兰连接，下端通过锁紧螺母与下部环形钢板连接，塔筒法兰下方还设置有双层布置的水平抗裂筋以及竖向固定插筋。
5.如权利要求1所述的一种风机粧墩基础，其特征在于斜粧与竖直方向成10~12°角。
6.如权利要求1所述的一种风机粧墩基础，其特征在于所述中心墩基础下端直径小，上端直径大。
7.一种风机粧墩基础的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤:A、打入或灌注斜粧，所述斜粧以圆形混凝土承台的中心为圆心呈放射性分布，粧心距大于粧径的3倍；B、基坑开挖；C、坑底锚杆粧施工；D、安装外筒；E、浇筑混凝土，混凝土填满外筒与基坑坑壁之间的缝隙；F、预应力锚杆安装，所述高强预应力锚杆内外圈布置，顶部与底部通过螺栓分别与环形钢板连接；G、安装内筒；H、内筒内回填土 ；1、上部承台钢筋绑扎；J、斜粧顶部钢筋与承台钢筋相接；K、埋设电缆穿线管；L、浇筑上部承台及内外波纹管之间的空间；M、锚杆预应力张拉。
【专利摘要】一种风机桩墩基础及其施工方法。本发明公开了一种风机桩墩基础，包括中心墩基础，其特征在于中心墩基础底部设置锚杆桩，环绕所述中心墩基础设置有若干根斜桩，中心墩基础顶部设置混凝土承台，斜桩顶部钢筋与混凝土承台钢筋相连接，且混凝土承台与所述斜桩浇筑成一体，中心墩基础内置预应力锚杆。所述斜桩一般为一般8~12根。本发明克服了软土承载力不足和黄土湿陷性的问题，在满足国内规范要求的前提下，节省了材料和工期，整体安全性、稳定性以及沉降控制性能都有足够的保障，对解决我国东部沿海地区和西北湿陷性黄土地区风电机组的地基加固和基础设计具有很强的实用性。
【IPC分类】E02D27-44, E02D27-12
【公开号】CN104594372
【申请号】CN201510022371
【发明人】范益群, 王海峰, 徐海勇
【申请人】上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月16日