現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建設(shè)工程中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種現(xiàn)澆式預(yù) 應(yīng)力錨索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電作為一種新的能源，在安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面都具有極為明顯的優(yōu)勢。但 1997年11月內(nèi)蒙輝騰錫勒風(fēng)場安裝10臺美國Zond 550KW風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)地腳螺栓在人工力矩 800Nm、液壓應(yīng)力在2600MPa的條件下斷裂，共計7根涉及3基基礎(chǔ)。2003年9月2日，13 號臺風(fēng)"杜鵑"在廣東紅海灣西岸的惠東縣港口鎮(zhèn)登陸，極大風(fēng)速為57m/s。紅海灣風(fēng)電場 共安裝有25臺V47-660變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其中有13臺受到不同程度損壞。2006年8 月10日，臺風(fēng)"桑美"登陸浙江省蒼南縣，臺風(fēng)登陸時中心附近最大風(fēng)力60m/s，蒼南鶴頂山 風(fēng)電場現(xiàn)場測到的極大風(fēng)速為81. lm/s，受其影響28臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全部受損，其中5臺倒 塌，損失慘重。這些事故給我們敲響了警鐘。在飛速發(fā)展的進(jìn)步路上，也許我們不會停下匆 忙的腳步，但必須牢記安全是風(fēng)電電場永恒的主題。隨著風(fēng)電建設(shè)從平原轉(zhuǎn)向山區(qū)，從陸地 轉(zhuǎn)向海洋，對安全提出了更高的要求，而風(fēng)電基礎(chǔ)的安全對風(fēng)電機(jī)組安全運行起著關(guān)鍵性 作用。
[0003] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)通常要承受360度方向的重復(fù)荷載而且具有大偏心受力的特 性，塔筒承受的荷載傳至基礎(chǔ)環(huán)，在通過基礎(chǔ)環(huán)傳至基礎(chǔ)。目前，對于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采 用現(xiàn)場構(gòu)造的混凝土重力式支撐基礎(chǔ)，或者是錨桿重力式基礎(chǔ)，這些基礎(chǔ)施工工序冗雜，施 工歷時長，混凝土和鋼筋用量很大，且結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料都是一次性的，結(jié)構(gòu)耐久性差，隨著使 用時間的加長使安全性大大降低。因此，有必要開發(fā)一種兼顧安全、經(jīng)濟(jì)和可靠的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ) 系統(tǒng)和施工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力錨 索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)及其施工方法，用于固定大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，為陸上風(fēng)電場安全運營提供 技術(shù)保障。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的： 一、現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng)） 本系統(tǒng)包括圓形基坑、高強(qiáng)度混凝土空心柱體、素混凝土圓筒、鍍鋅波紋鋼筒外筒、鍍 鋅波紋鋼筒內(nèi)筒、預(yù)應(yīng)力錨索、基礎(chǔ)底環(huán)、基礎(chǔ)頂環(huán)、高強(qiáng)螺母、鋼套管、箍筋和回填土； 其位置和連接關(guān)系是： 以圓形基坑的中心線為軸，從圓形基坑的內(nèi)壁向中心線，依次同心設(shè)置有素混凝土圓 筒、鍍鋅波紋鋼筒外筒、鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒和高強(qiáng)度混凝土空心柱體； 在鍍鋅波紋鋼筒外筒和鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒之間，環(huán)形均勻設(shè)置有數(shù)根鋼套管，在數(shù)根 鋼套管的外壁中間包羅有箍筋； 在每根鋼套管內(nèi)設(shè)置有預(yù)應(yīng)力錨索，在預(yù)應(yīng)力錨索的上下兩端分別設(shè)置有基礎(chǔ)頂環(huán)和 基礎(chǔ)底環(huán)；在基礎(chǔ)頂環(huán)的頂面設(shè)置有高強(qiáng)螺母，在基礎(chǔ)底環(huán)的底面設(shè)置有高強(qiáng)螺母； 在鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒的里面設(shè)置有壓實回填土。
[0006] 二、現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)施工方法(簡稱方法） 本方法基于上述的現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)，包括以下步驟： ① 開挖圓形基坑，在圓形基坑內(nèi)同心放置鍍鋅波紋鋼筒外筒和鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒，以 鍍鋅波紋鋼筒外筒為支撐和工作面，在圓形基坑的坑壁和鍍鋅波紋鋼筒外筒之間由下而上 澆筑素混凝土，從而形成素混凝土圓筒； ② 將預(yù)制好的數(shù)根鋼套管分別擰入基礎(chǔ)底環(huán)的螺孔內(nèi)，將預(yù)應(yīng)力錨索穿過鋼套管并伸 出基礎(chǔ)底環(huán)底端一定距離，利用高強(qiáng)螺母將預(yù)應(yīng)力錨索和基礎(chǔ)底環(huán)固定為一體；又利用箍 筋沿數(shù)根鋼套管的外圓周固定；再整體放置于鍍鋅波紋鋼筒外筒和鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒之 間； ③ 在鍍鋅波紋鋼筒外筒和鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒之間，由下而上澆筑高強(qiáng)度混凝土，從而 形成高強(qiáng)度混凝土圓筒；待混凝土的強(qiáng)度達(dá)到要求后將基礎(chǔ)頂環(huán)8穿過預(yù)應(yīng)力錨索置于高 強(qiáng)度混凝土圓筒的頂端且用高強(qiáng)螺母將預(yù)應(yīng)力錨索和基礎(chǔ)頂環(huán)固定為一體； ④ 在鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒內(nèi)部，首先澆筑一定高度的高強(qiáng)度混凝土從而形成下圓塊，又 填入回填土并壓實，最后在頂端利用高強(qiáng)度混凝土封頂即形成上圓塊； I待高強(qiáng)度混凝土齡期達(dá)到要求后，對伸出圓形基坑上端面的預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行張拉施 加預(yù)應(yīng)力，從而使混凝土受到壓力，提高整個基礎(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0007] 本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果： ① 本基礎(chǔ)系統(tǒng)建造在開挖好的圓形基坑內(nèi)，利用預(yù)制好的鍍鋅波紋鋼筒作為混凝土澆 筑的外圍襯砌和工作面，大大加快了施工進(jìn)度； ② 在圓形基坑坑壁與鍍鋅波紋鋼筒外筒之間用低強(qiáng)度素混凝土回填，同時將鍍鋅波紋 鋼筒內(nèi)筒和鍍鋅波紋鋼筒外筒采用同心放置，內(nèi)筒之中回填土，充分利用了現(xiàn)場開挖的土 料，在保證安全的同時降低了施工成本； ③ 通過高強(qiáng)螺母將預(yù)應(yīng)力錨索、基礎(chǔ)底環(huán)和基礎(chǔ)頂環(huán)連為一體，并使用剛套管10將預(yù) 應(yīng)力錨索和混凝土分隔開來，以保證預(yù)應(yīng)力錨索的張拉效果； ④ 用預(yù)應(yīng)力錨索代替一般錨桿對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，可大大降低鋼筋的用量，節(jié) 省工程投資； '1·預(yù)應(yīng)力錨索可提供更大的預(yù)應(yīng)力，使土質(zhì)地基和混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)緊密貼合在一起， 讓地基和混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)風(fēng)機(jī)上部結(jié)構(gòu)傳來的靜力和動力荷載，有效預(yù)防因彎矩 過大引起的風(fēng)機(jī)塔筒傾斜，可保證風(fēng)機(jī)在極端條件下安全運營。
[0008] 總之，本發(fā)明基礎(chǔ)牢固，節(jié)省工程投資，施工進(jìn)度快，尤其是預(yù)應(yīng)力錨索可提供更 大的預(yù)應(yīng)力，有效預(yù)防因彎矩過大引起的風(fēng)機(jī)塔筒傾斜，可保證風(fēng)機(jī)在極端條件下安全運 營。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主視圖； 圖2是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0010] 其中： 1 一圓形基坑； 2- 高強(qiáng)度混凝土空心柱體， 2. 1-高強(qiáng)度混凝土圓筒， 2. 2-高強(qiáng)度混凝土下圓塊， 2. 3-高強(qiáng)度混凝土上圓塊； 3- 素混凝土圓筒； 4一鍍鋅波紋鋼筒外筒； 5- 鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒； 6- 預(yù)應(yīng)力錨索； 7- 基礎(chǔ)底環(huán)； 8- 基礎(chǔ)頂環(huán)； 9一高強(qiáng)螺母； 10-鋼套管； 11一箍筋； 12-回填土。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明詳細(xì)說明。
[0012] -、系統(tǒng) 1、總體 如圖1、2,本系統(tǒng)包括圓形基坑1、高強(qiáng)度混凝土空心柱體2、素混凝土圓筒3、鍍鋅波紋 鋼筒外筒4、鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒5、預(yù)應(yīng)力錨索6、基礎(chǔ)底環(huán)7、基礎(chǔ)頂環(huán)8、高強(qiáng)螺母9、鋼套 管10、箍筋11和回填土 12 ; 其位置和連接關(guān)系是： 以圓形基坑1的中心線為軸，從圓形基坑1的內(nèi)壁向中心線，依次同心設(shè)置有素混凝土 圓筒3、鍍鋅波紋鋼筒外筒4、鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒5和高強(qiáng)度混凝土空心柱體2 ; 在鍍鋅波紋鋼筒外筒4和鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒5之間，環(huán)形均勻設(shè)置有數(shù)根鋼套管10,在 數(shù)根鋼套管10的外壁中間包羅有箍筋11 ; 在每根鋼套管10內(nèi)設(shè)置有預(yù)應(yīng)力錨索6,在預(yù)應(yīng)力錨索6的上下兩端分別設(shè)置有基礎(chǔ) 頂環(huán)8和基礎(chǔ)底環(huán)7 ;在基礎(chǔ)頂環(huán)8的頂面設(shè)置有尚強(qiáng)螺母9,在基礎(chǔ)底環(huán)7的底面設(shè)置有 高強(qiáng)螺母9 ; 在鍍鋅波紋鋼筒內(nèi)筒5的里面設(shè)置有壓實回填土 12。
[0013] 2、功能部件 本系統(tǒng)的各功能部件均為常用件或標(biāo)準(zhǔn)部。
[0014] 1)圓形基坑1 圓形基坑1是一個在整平的土質(zhì)場地上開挖的圓筒形基坑，直徑15m左右，深度15~ 25m，具體尺寸根據(jù)風(fēng)機(jī)型號及現(xiàn)場工程地質(zhì)情況而定。
[0015] 其功能是為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工提供空間。
[0016] 2)高強(qiáng)度混凝土空心柱體2 高強(qiáng)度混凝土空心柱體2為C35-C40標(biāo)號的混凝土制成的空心圓柱結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度混 凝土圓筒2. 1、高強(qiáng)度混凝土下圓塊2. 2和高強(qiáng)度混凝土上圓塊2. 3組成。
[0017] 其功能是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的主要受力部分。
[0018] 3)素混凝土圓筒3 素混凝土柱體3為C10-C15標(biāo)號的低強(qiáng)度混凝土制成的圓筒結(jié)構(gòu)。
[0019] 其功能是承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的荷載，并將荷載分散到周圍的地基中。
[0020]