1 工程概況

某項目規(guī)劃裝機容量300MW，規(guī)劃面積約為60km2。本工程為中區(qū)風場，裝機容量49.5MW（33×1.5MW）。場址區(qū)海拔約為1400m～1650m。場址區(qū)地形開闊；地形較為復雜，場地呈戈壁景觀，有少量耐旱植被生長。南側約12km為東西向312國道，南側約13km為東西向連霍高速，東側約12km為南北向的縣鄉(xiāng)公路。

本風場計劃安裝33臺1500kW風力發(fā)電機組，總裝機規(guī)模49.5 MW，每臺風機配一臺箱式變壓器。

本工程采用金風70/1500風力發(fā)電機組，基礎環(huán)上法蘭直徑為4.2米，重量為13T，高度為1650mm，基礎環(huán)是獨立風機基礎重要的預埋部件，它承載著風機塔筒及風機等靜荷載以及運行時巨大風力動荷載，所以對基礎環(huán)的安裝水平度要求是非常高的，控制在2 mm以內。由于基礎環(huán)自重，體積較大，同時在基礎澆筑時受作業(yè)環(huán)境影響因素多，所以從基礎環(huán)進場到最終交接各個施工環(huán)節(jié)必須嚴格遵守規(guī)范的施工工藝要求。

2 風力發(fā)電風機基礎環(huán)安裝裝置施工技術分析

2.1 基礎環(huán)連接

目前，大多數機組塔筒和基礎之間采用基礎環(huán)連接形式，雖然鋼筋混凝土耐久性較好，但是基礎環(huán)連接處剛度突變，傳力路徑不連續(xù)，基礎環(huán)基礎運行過程中出現問題還是比較常見的。由于基礎環(huán)底法蘭處剛度突變、基礎環(huán)埋深不合理等問題，三角區(qū)產生集中裂縫，造成脫開破壞基礎環(huán)基礎的問題歸納起來包括：（1）基礎環(huán)連接處剛度突變，傳力路徑不連續(xù)，底法蘭處剛度突變引起混凝土受拉開裂和受壓疲勞破壞問題；（2）基礎環(huán)開孔少，鋼筋穿插困難，基礎環(huán)筒壁一般不設栓釘，也不與基礎鋼筋直接焊接；（3）在彎矩作用下，基礎環(huán)底法蘭上下兩側混凝土承擔大部分上部荷載，底法蘭兩側混凝土開裂后才將外力傳給周圍豎向鋼筋，因此基礎結構不連續(xù)造成寬度較大的裂縫集中出現：（4）基礎環(huán)底法蘭寬度有限，上下兩側混凝土應變呈三角形分布，在上部塔筒傳入的高周疲勞荷載作用下，局部混凝土強度和剛度不斷退化，最終混凝土壓碎，形成三角形空洞；（5）基礎環(huán)埋深無確切依據，若參考＜鋼結構設計規(guī)范》，插入式柱腳插入最小深度為1.5d（d為鋼管柱直徑），而基礎環(huán)埋入基礎深度一般為0.3-0.4d左右，考慮基礎環(huán)底法蘭的存在，有必要設定分配比例，給出埋深確認方法（即基礎環(huán)側壁混凝土抗壓）?；A環(huán)的連接形式使基礎環(huán)錨固區(qū)混凝土在較高應力水平下工作。機組基礎在服役期間在環(huán)境侵蝕和荷載長期疲勞效應、突發(fā)事變過載效應等因素的綜合作用下，基礎環(huán)錨固區(qū)混凝土損傷不斷累積，抗力衰減，從而使結構抵抗自然災害、甚至正常工作荷載的能力下降，甚至發(fā)生突發(fā)性的破壞事故。

2.2 預應力錨栓連接

采用預應力錨栓連接塔筒和基礎，塔筒的荷載通過預埋在基礎內的預應力錨栓傳遞給基礎。錨栓貫穿基礎整個高度并通過下錨板將錨栓錨固在基礎底板，基礎混凝土一直處于受壓狀態(tài)，結構連續(xù)、無剛度和強度突變。鋼筋和錨栓交叉架設，互不影響，施工便利，基礎整體性好。因此，預應力錨栓基礎整體性較好，具有較好的受力性能。預應力錨栓連接與基礎環(huán)連接最本質的區(qū)別是，前者為預應力結構，后者為非預應力結構。在預應力作用下，連接區(qū)域鋼筋混凝土處于應力水平較高、應力幅較低的比較有利的受力狀態(tài)，因此其抗疲勞荷載作用性能較后者好很多。

2.3 基礎連接受力對比

基礎環(huán)錨固于基礎鋼筋混凝土中，通過底部T型板和側壁將所受荷載傳遞至基礎鋼筋混凝土中，其中彎矩和豎向力由T型板與混凝土的局部壓力承受，剪力由基礎環(huán)與混凝土的側壓力承受，其他荷載分量對基礎與混凝土連接產生的荷載效應很小。

預應力是為了改善結構服役表現，在施工期間給結構預先施加的壓應力，結構服役期間預加壓應力可全部或部分抵消載荷導致的拉應力，避免結構破壞。常用于混凝土結構，是在混凝土結構承受荷載之前，預先對其施加壓力，使其在外荷載作用時的受拉區(qū)混凝土內力產生壓應力，用以抵消或減小外荷載產生的拉應力，使結構在正常使用的情況下不產生裂縫或者裂得比較晚。預應力錨栓連接僅為塔筒與基礎的連接形式，因此基礎形式可根據地質情況、受力要求靈活布置，可采用重力式擴展基礎、肋梁式擴展基礎、巖石錨桿基礎、短粧基礎等等。此外，預應力錨栓從張拉完畢直

2.4 經濟性對比

采用預應力錨栓連接時，錨栓相當于柱墩區(qū)域的受拉鋼筋，混凝土受“預壓”作用，因此該區(qū)域混凝土可按預應力混凝土中配置非預應力構造鋼筋設計，不存在基礎環(huán)連接形式存在的基礎環(huán)與豎向錨固鋼筋重復配置問題；由于預應力錨栓將塔底荷載傳遞到基礎底部，因此也不需要像基礎環(huán)連接形式那樣將柱墩直徑增加很多；隨著機組大型化發(fā)展，塔底極限載荷和疲勞載荷越來越大，如仍采用基礎環(huán)連接，勢必要將基礎環(huán)埋入深度增加、底部T型板加厚，這將造成基礎環(huán)造價大大提高。

2.5 施工對比

以常見的重力式機組基礎為例，機組基礎施工包括基礎環(huán)／錨栓籠安裝、鋼筋制作與綁扎、模板支護、混凝土澆筑、養(yǎng)護拆模等過程?；A環(huán)安裝較為簡單快捷，錨栓籠包含上下錨板、錨栓及其套管配件等，因此安裝需要較多人工；由于錨栓施加預應力之后相當于受拉鋼筋、且鋼筋穿插錨栓籠較為方便，因此采用預應力錨栓連接時鋼筋制作和扎較基礎環(huán)連接效率高。

3 結束語

從結構安全角度，預應力錨栓連接避免了基礎環(huán)基礎的強度和剛度突變，其安全性在越來越多的工程實踐中得到檢驗。從施工和進度考慮，預應力錨栓組合件可比基礎環(huán)提前到場一個月，大大提前基礎開工時間，為項目盡早投產發(fā)電收回投資爭取了時間。預應力錨栓基礎可避免基礎環(huán)基礎常見的水平度超差難以處理的問題。從經濟性比較，預應力錨栓連接可優(yōu)化塔架與基礎連接部位的受力，節(jié)約鋼筋和混凝土用量，針對不同地質條件設計不同形式的基礎，可改善基礎受力、節(jié)約工程量。