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大厚度自重湿陷性黄土地区风力发电机基础地基处理
作者：高峰
来源：《中国科技纵横》2014年第16期
【摘 要】 我国将加大在黄土厚度大于35m自重湿场地建立风力发电机，这与在其它地质上建立有很大的差异。此类地质上，建立地基防水措施、地表防排水措施及其对于大范围之内的填埋处理策略，不仅能高效的消除天然地面以下10左右深度范围内的湿陷性地基；而且能够高效的防治地表渗入风机基础以下；对于施工措施简单实用，而且能够进行机械化的施工方法，以确保处理的效果，取得更为突出的技术经济效阿益，提高我国经济的快速发展。 【关键词】 自重湿陷性黄土 风力发动机 基础地基
当今我国拥有越来越多的新兴行业，风力发电就是其中之一，自上世纪八十年代开始，我国为建设风力发电厂已逐步引入先进的国外高新技术。 1 黄土地区风力发电机的应用
以至今日我国已在大部分地方建立风力发电场，如新疆、东北、内蒙古、河北、西北以及我国的东部沿海地区。在我国西北地区建立风力发电厂，具有优越的条件，该地区风力资源丰富，地形宽广，但由于该地分布有大厚度自重湿陷性黄土。今后随着风力发电在我国的快速发展，我们将加大对于部分华北地区以及西北地区的湿陷性黄土地区建立更多的风力发电场。由于在西北地区存在实现性黄土它与其它地区建立风力发电场有着很大的区别，由于它们的地质条件存在差异。对于风力发电机一般安装都在黄土峁顶部，该处的黄土干强度比较高一般的天然含水程度比较低。在地质不同的增湿进行情况下，该地黄土无法密集；增湿水系较难的地方就是在黄土峁顶部，就算采用增湿措施，也很难将增湿效果得到有效地处理，而且有可能会影响到黄土边坡的稳固问题。所以建立风力发电机对于湿陷性黄土地区的地质处理问题是一个难以解决的问题。
风力发电机组基本的受力特征是：风力发电机可以承受360度方向的承重数量以及特殊性的大偏心受力，地质中地基要求具有较高稳固性。在设施的完善中，风电机组要承受超大的荷载，以及水平荷载、扭矩、倾覆弯矩。其中倾覆弯矩受基础稳定控制。下面将探究大厚度自重湿陷性黄土地区的发电机基层地基的处理工作，本文以W风电场机组基础为例进行分析。 2 黄土地区风力发电机基础地基处理 2.1 地质情况
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风电场地丘陵地貌，地位处于湿陷性黄土区地质，地质分区有，区蒙西地区，自重湿陷性黄土场地为IV级 。场地内陷性较强地区黄土深度为0～12m；湿陷性中等时黄土深度为13～30m。黄土深度在30m以内部分，自重湿地量平均在场地为1265mm，湿地量平均在场地为1380mm。此地区大厚度自重湿陷性黄土地区的地质条件非常复杂。 2.2 地质处理
大厚度自重湿陷性黄土场地工程为 IV 级乙类建筑，据湿陷性黄土地区建筑规范规定对于在地基的湿陷量方面，乙类地质要渐渐消除。对于工厂的选择场地要有以下几个特点（1）对于IV级自重湿陷性黄土场地，它的自重湿度行要大于30米，这被称为深度自重湿陷性场地，其风电力地基自身的承受力特点值比较低，所以在黄土场地中以Q3黄土为主，它的自身特点有，干强度高，其天然含水量较低（约6%左右）；（2）部分风机地质掺杂密集的砾石层，具有较强的穿透力；（3）施工场地面积较小，场地的最小直径约为21米。要实现风机，基础从大厚度湿陷性黄土来讲不仅要满足承载的需求，还要将造价大大降低，所以我们将采用正确的地基方式，以尽可能的解决湿陷性的存在问题。
为了消除地基的湿陷性问题，我们将采用地基处理，将大大满足自重湿陷性黄土场地不能小于湿陷性土层深度的2/3，对于剩余湿陷性黄土层的湿陷量不该大于150mm。以此类推，大于20m的地质为深度处理地质，由于场地黄土呈硬塑状，黄土场地的含水量很低，湿陷性黄土地基在一般情况下达不到标准，对于工程的电力位置位于黄土峁上端，其自身具有较强的自身排水设施，该地区极度缺水干旱，平均的降水值很小，对此风机基础浸水的可能性非常小。将设施技术、环境保护、经济合理为主要的原则，总结工程方面的技问题，对于经济性与技术方面进行正确的探讨与分析，最后将确立正确的排水措施，以及风机基础地表的防水措施，我们将根据不同的地形条件，对于采用桩基测量与换填策略。 2.3 换填地基处理
该工程对于坡度较小，山头比较宽的风机，采用灰土换填的地基处理方案，处理时仅对基层以下主要受力区的具有较强湿陷性的黄土层灰土垫层换填处理。基层以下换填总厚度为6米，上不垫层厚度3米，在应力扩散角范围内采用3：7灰土，在应力扩散角范围外采用素土，下部分采用3米厚素土垫层。 2.4 场地排水及地基防水措施
本工程采取场地排水、地基防水盒地基基础设计措施并重的方案。由于风电场风机位置具有很好的排水条件，该地区又非常干旱，降水量很小，因此风机基础浸水的可能性很小。故在做好风基地表防水措施的前提下，考虑对基层下主要受力的有较强湿陷性的黄土进行处理。工程中基础回填范围地表设400mm厚3：7灰土垫层，按2%坡度向山体临空找坡，并与原山自然相接。硬化地面与挖方边坡相连接处局部设置1%的倒坡，防止地表水进入坡体与地面接缝
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处，与风机基础混凝土交接处和伸缩缝，采用柔性防水材料填封。良好的防排水措施使场地不形成巨水区，有效地控制因地基浸水湿陷而引起风机基础的不均匀沉降。 2.5 换填地基处理措施
风机基础地处理采用换土垫层处理方法，基底以下换填总厚度为6米，上部垫层厚度为3米，在应力扩散范围内采用3：7灰土，在应力扩散角范围外采用素土，下部垫层采用3米厚素土垫层。
2.6 灌注桩成桩方式与施工工艺
由于本场地区黄土为Q3黄土为主，具有天然含水量低（约6%左右）、干强度高（标贯多在40以上）的特点，因此灌注桩采用螺旋砖成孔方式。本工程灌注桩属于大直径柱状，承载力大，且承载力与桩质量密切相关。开挖前，桩位应定位放线准确，在桩位旁设 置定位龙门桩。做混凝土护壁时，安装模板应用中心线校正模板位置。桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不的超过1%，且桩径不允许小于设计直径。 3 结语
湿陷性黄土地区建筑规范的制定，是基于水出现后，产生湿陷性，产生桩周负摩力。虽然规范提出了防水措施，但水从何处来，用多长时间浸入地基或桩周等问题。 参考文献：
[1]王全军.岩石锚杆基础设计应用[J].安徽建筑，2011（04）.
[2]黄大维.岩石锚杆基础在山区高压输电线路的实验与应用[J].华东电力，2012（02）. [3]袁文可.风电机组地基基础设施规定[J].水电出版社，2012（09）.