一種風機樁墩基礎及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖土工程中的地基基礎領域，具體涉及一種風力發電機組地基加固和基礎結構設計，特別涉及一種適用于軟土和濕陷性黃土地區的風機粧墩基礎。
【背景技術】
[0002]我國東部沿海地區和西北地區風能資源豐富，風能作為一種清潔、可再生能源，將逐步成為我國可持續發展戰略中新能源的重要組成部分。目前，風力發電已經具備了技術成熟、商業價值及環境效益突出的優勢，發展勢頭迅猛。風力發電機組地面以上部分一般高80米左右，運行過程中產生巨大的彎矩，對地基基礎的承載力和抗傾覆穩定性要求極高，一旦發生傾倒事故，經濟損失巨大。
[0003]在我過東部沿海的軟土以及陜西、寧夏的濕陷性黃土地區，地基土質較差，無法提供足夠的承載力。如采用目前使用的墩式基礎，則抗彎性能明顯不足，不符合我國《風電機組地基基礎設計規定》以及《濕陷性黃土地區建筑規范》的要求，而傳統的粧基承臺基礎造價過于昂貴，因此需要一種經濟性和安全性俱佳的新型風電機組地基基礎。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種適用于軟土和濕陷性黃土地區的風機粧墩基礎，可以克服軟土側向承載力不足和黃土濕陷性的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種風機粧墩基礎，包括中心墩基礎，其特征在于中心墩基礎底部設置錨桿粧，環繞所述中心墩基礎設置有若干根斜粧，中心墩基礎頂部設置混凝土承臺，斜粧頂部鋼筋與混凝土承臺鋼筋相連接，且混凝土承臺與所述斜粧澆筑成一體，中心墩基礎內置預應力錨桿。
[0006]所述中心墩基礎包括外波紋管和設置在外波紋管內的內波紋管，外波紋管外澆筑混凝土形成混凝土護壁，內波紋管和外波紋管之間澆筑混凝土且與混凝土承臺澆筑成一體，內波紋管內設置回填土或碎石。
[0007]內波紋管和外波紋管之間設置有預應力錨桿。所述預應力錨桿的上端通過大螺母以及墊片與塔筒法蘭連接，下端通過鎖緊螺母與下部環形鋼板連接，塔筒法蘭下方還設置有雙層布置的水平抗裂筋以及豎向固定插筋。
[0008]斜粧與豎直方向成10~12°角。所述斜粧一般為8~12根。
[0009]所述中心墩基礎下端直徑小，上端直徑大。
[0010]環繞中心墩基礎的斜粧為鋼管粧、PHC管粧或鉆孔灌注粧。
[0011]所述的混凝土承臺的上端面通過塔筒法蘭連接風機塔筒。
[0012]本發明的另一目的在于提供一種風機粧墩基礎的施工方法，適用于軟土和濕陷性黃土地區施工風機粧墩基礎。
[0013]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種風機粧墩基礎的施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟:A、打入或灌注斜粧，所述斜粧以圓形混凝土承臺的中心為圓心呈放射性分布；B、基坑開挖；C、坑底錨桿粧施工；D、安裝外筒；E、澆筑混凝土，混凝土填滿外筒與基坑坑壁之間的縫隙；F、預應力錨桿安裝，所述高強預應力錨桿內外圈布置，頂部與底部通過螺栓分別與環形鋼板連接；G、安裝內筒；H、內筒內回填土 ；1、上部混凝土承臺鋼筋綁扎；J、斜粧頂部鋼筋與承臺鋼筋相接；K、埋設電纜穿線管；L、澆筑上部混凝土承臺及內外波紋管之間的空間；M、錨桿預應力張拉。
[0014]本發明在中心墩基礎底部打入錨桿粧，可提高坑底土的承載力并消除黃土的濕陷性，起到加固和消除濕陷性作用。中心墩基礎形成直徑較大的墩基礎，周邊土體的側向壓力作用在墩基礎上，抵抗上部風機產生的水平力和彎矩。墩基礎四周若干根斜粧通過承臺與其澆筑成為一體。斜粧的角度應與豎直方向呈一定角度，斜粧打入非濕陷性土層，其提供的水平力和豎向力既可以彌補墩基礎抗彎性能的不足，又能有效的控制整體基礎的沉降。外波紋管外側的混凝土護壁不僅能給基坑內的施工提供一個支護的作用，還擴大了墩基礎的直徑，更充分地發揮土的側向力。本發明的優點是:斜粧彌補了墩基礎抗彎性能不足的問題，整體安全性、穩定性以及沉降控制性能都有足夠的保障。粧墩基礎的承臺尺寸，粧的數量都小于傳統粧基礎，施工工期短，造價低。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的剖面圖。
[0016]圖2為本發明的墩基礎內部示意圖。
[0017]圖3為圖2的局部放大示意圖。
[0018]圖4為本發明的平面俯視圖。
[0019]圖5為本發明與上部風機裝配的簡化示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖簡述施工步驟，對本發明進行具體描述:圖1中，各組成部分分別為:高強預應力錨桿I ; C40混凝土承臺2 ； C15混凝土護壁3 ;斜粧4 ；內波紋管5 ；電纜線6 ;回填土 7 ;錨桿粧8 ;外波紋管9。
[0021]一種風機粧墩基礎，包括中心墩基礎，其特征在于中心墩基礎底部設置錨桿粧8，環繞所述中心墩基礎設置有若干根斜粧4，中心墩基礎頂部設置C40混凝土承臺2，斜粧4頂部鋼筋與C40混凝土承臺2鋼筋相連接，且C40混凝土承臺2與所述斜粧4澆筑成一體。所述中心墩基礎包括外波紋管和設置在外波紋管9內的內波紋管5，外波紋管9外澆筑混凝土形成C15混凝土護壁3，內波紋管5和外波紋管9之間澆筑混凝土且與混凝土承臺澆筑成一體，內波紋管5內設置回填土 7或碎石。內波紋管5和外波紋管9之間設置有高強預應力錨桿I。斜粧4與豎直方向成10~12°角。所述中心墩基礎下端直徑小，上端直徑大。環繞中心墩基礎的斜粧為鋼管粧、PHC管粧或鉆孔灌注粧。所述的混凝土承臺的上端面通過法蘭連接風機塔筒。
[0022]圖2為墩基礎的內部高強錨桿及配筋布置，具體為:塔筒法蘭與上部環形鋼板11，塔筒法蘭底部鋼板與套筒上部環形鋼板內外徑相同，完全貼合，并通過鋼筋和螺栓連接，故此處將其簡化為一體；豎向固定插筋12 ;大螺母以及墊片13 ;雙層布置的水平抗裂筋14 ;高強預應力錨桿15 ;鎖緊螺母16 ;捆綁鐵絲17。所述高強預應力錨桿15的上端通過大螺母以及墊片13與塔筒法蘭11連接，下端通過鎖緊螺母16與下部環形鋼板18連接，所述高強預應力錨桿外套設PE套管，塔筒法蘭11下方還設置有雙層布置的水平抗裂筋14以及豎向固定插筋12。每段豎向固定插筋12橫跨2道彎折的水平抗裂筋14，如圖3所示，豎向固定插筋12的兩端豎直向下穿過下層水平抗裂筋14，兩者之間無其它箍筋連接關系，澆筑后自成一體，形成混凝土承臺。
[0023]圖4中，21為圖2所示的墩基礎部分；22為斜粧；23為回填土 ；24為混凝土承臺。
[0024]施工時依照以下步驟:
(I)斜粧打入或灌注:斜粧4與豎直方向成10~12°角，以預先設計的圓形混凝土承臺的中心為圓心呈放射性分布，粧心距大于粧徑的3倍。粧頂鋼筋露出，方便與承臺內鋼筋綁扎。
[0025](2)基坑開挖:圓形基坑，下端直徑小，上端直徑大，一般情況下無需支護，但后續施工需盡快進行，避免坑壁長時間處于無支擋狀態。
[0026](3)坑底錨桿粧施工:錨桿粧的設計需達到消除坑底土濕陷性的目的。
[0027](4)安裝外筒(即外波紋管)。
[0028](5)澆筑C15混凝土:C15混凝土填滿外筒與基坑坑壁之間的縫隙。
[0029](6)高強預應力錨桿安裝:內外圈布置，頂部與底部通過螺栓分別與環形鋼板連接。
[0030](7)安裝內筒(即內波紋管)。
[0031](8)內筒內回填土:回填基坑開挖時的土體或者碎石均可。
[0032](9)上部混凝土承臺鋼筋綁扎。
[0033](10)斜粧接頭處理:斜粧頂部鋼筋與承臺鋼筋相接。
[0034](11)埋設電纜穿線管。
[0035](12)澆筑C40混凝土:澆筑上部混凝土承臺及內外波紋管之間的空間。
[0036](13)錨桿預應力張拉。
【主權項】
1.一種風機粧墩基礎，包括中心墩基礎，其特征在于中心墩基礎底部設置錨桿粧，環繞所述中心墩基礎設置有若干根斜粧，中心墩基礎頂部設置混凝土承臺，斜粧頂部鋼筋與混凝土承臺鋼筋相連接，且混凝土承臺與所述斜粧澆筑成一體，中心墩基礎內置預應力錨桿。
2.如權利要求1所述的一種風機粧墩基礎，其特征在于所述中心墩基礎包括外波紋管和設置在外波紋管內的內波紋管，外波紋管外澆筑混凝土形成混凝土護壁，內波紋管和外波紋管之間澆筑混凝土且與混凝土承臺澆筑成一體，內波紋管內設置回填土或碎石。
3.如權利要求2所述的一種風機粧墩基礎，其特征在于內波紋管和外波紋管之間設置有預應力錨桿。
4.如權利要求3所述的一種風機粧墩基礎，其特征在于所述預應力錨桿的上端通過大螺母以及墊片與塔筒法蘭連接，下端通過鎖緊螺母與下部環形鋼板連接，塔筒法蘭下方還設置有雙層布置的水平抗裂筋以及豎向固定插筋。
5.如權利要求1所述的一種風機粧墩基礎，其特征在于斜粧與豎直方向成10~12°角。
6.如權利要求1所述的一種風機粧墩基礎，其特征在于所述中心墩基礎下端直徑小，上端直徑大。
7.一種風機粧墩基礎的施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟:A、打入或灌注斜粧，所述斜粧以圓形混凝土承臺的中心為圓心呈放射性分布，粧心距大于粧徑的3倍；B、基坑開挖；C、坑底錨桿粧施工；D、安裝外筒；E、澆筑混凝土，混凝土填滿外筒與基坑坑壁之間的縫隙；F、預應力錨桿安裝，所述高強預應力錨桿內外圈布置，頂部與底部通過螺栓分別與環形鋼板連接；G、安裝內筒；H、內筒內回填土 ；1、上部承臺鋼筋綁扎；J、斜粧頂部鋼筋與承臺鋼筋相接；K、埋設電纜穿線管；L、澆筑上部承臺及內外波紋管之間的空間；M、錨桿預應力張拉。
【專利摘要】一種風機樁墩基礎及其施工方法。本發明公開了一種風機樁墩基礎，包括中心墩基礎，其特征在于中心墩基礎底部設置錨桿樁，環繞所述中心墩基礎設置有若干根斜樁，中心墩基礎頂部設置混凝土承臺，斜樁頂部鋼筋與混凝土承臺鋼筋相連接，且混凝土承臺與所述斜樁澆筑成一體，中心墩基礎內置預應力錨桿。所述斜樁一般為一般8~12根。本發明克服了軟土承載力不足和黃土濕陷性的問題，在滿足國內規范要求的前提下，節省了材料和工期，整體安全性、穩定性以及沉降控制性能都有足夠的保障，對解決我國東部沿海地區和西北濕陷性黃土地區風電機組的地基加固和基礎設計具有很強的實用性。
【IPC分類】E02D27-44, E02D27-12
【公開號】CN104594372
【申請號】CN201510022371
【發明人】范益群, 王海峰, 徐海勇
【申請人】上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月16日