組裝式預(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)明設(shè)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，尤其設(shè)及一種組裝式預(yù) 應(yīng)力錯索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)通常要承受360度方向的重負(fù)荷載而且具有大偏屯、受力的特 性，塔筒承受的荷載傳至基礎(chǔ)環(huán)，再通過基礎(chǔ)環(huán)傳至基礎(chǔ)。在歐美國家風(fēng)力發(fā)電技術(shù)較成 熟，對風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計有較早的研究，對風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)和上部支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)有了比較 標(biāo)準(zhǔn)成熟的技術(shù)，一些風(fēng)力發(fā)電強(qiáng)國已經(jīng)開始由陸上風(fēng)電向海上風(fēng)電擴(kuò)展。美國P&H無張 力錯桿和P&H無張力灌注粧基礎(chǔ)已經(jīng)在我國成功得到應(yīng)用。我國是一個發(fā)展中國家，雖然 在風(fēng)能的利用方面有著悠久的歷史，但是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究方面卻起步較晚。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ) 的主要類型包括傳統(tǒng)的重力式獨立基礎(chǔ)、粧基礎(chǔ)和錯桿基礎(chǔ)。重力式獨立基礎(chǔ)是最簡單的 基礎(chǔ)型式，但造價高，抵抗極端工況的能力較差；粧基礎(chǔ)安全可靠，但施工周期長，造價最 高；錯桿基礎(chǔ)受制于錯桿本身的強(qiáng)度和剛度，錯桿必須布置的比較密集，未考慮群錯效應(yīng)、 誘蝕和疲勞損傷。國外從20世紀(jì)末、我國則從最近幾年W來，開始較大規(guī)模的灘涂和海上 風(fēng)電建設(shè)，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的耐久性問題越來越受到關(guān)注。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計壽命為15~ 20年，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計壽命為50年，為此，基礎(chǔ)的耐久性是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計時考慮的重要內(nèi) 容之一。
[0003] 目前風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)W重力式基礎(chǔ)和錯桿灌注粧基礎(chǔ)為主，但隨著風(fēng)力發(fā)電的發(fā) 展，重力式基礎(chǔ)出現(xiàn)了一些不可克服的缺點，如造價過高、長期性能不足、錯桿抵抗彎矩能 力不足、現(xiàn)誘混凝±施工周期較長等，難W滿足風(fēng)電場快速施工和長期安全運營的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種質(zhì)量好、造價低、施工方法簡單、施工速度快、耐久性好 的組裝式預(yù)應(yīng)力錯索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)及其施工方法，為陸上風(fēng)電場設(shè)計施工和安全運營提供 技術(shù)保障。
[0005] 本發(fā)明的目的是運樣實現(xiàn)的： 一、組裝式預(yù)應(yīng)力錯索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng)） 本系統(tǒng)包括圓形基坑、組合式混凝±圓筒、預(yù)應(yīng)力錯索、預(yù)制混凝±頂件、高強(qiáng)螺母、回 填±、基礎(chǔ)底環(huán)、預(yù)制混凝±底件和基礎(chǔ)頂環(huán)； 其位置和連接關(guān)系是： 沿圓形基坑內(nèi)壁從下到上依次設(shè)置有基礎(chǔ)底環(huán)、組合式混凝±圓筒和基礎(chǔ)頂環(huán)； 在組合式混凝±圓筒內(nèi)，從下到上依次設(shè)置有預(yù)制混凝±底件、回填±和預(yù)制混凝± 頂件； 預(yù)應(yīng)力錯索從下到上依次穿過基礎(chǔ)底環(huán)、組合式混凝±圓筒的穿孔和基礎(chǔ)頂環(huán)，在基 礎(chǔ)底環(huán)和基礎(chǔ)頂環(huán)的頂面分別連接有高強(qiáng)螺母。
[0006] 二、組裝式預(yù)應(yīng)力錯索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)的施工方法(簡稱方法） 本方法基于上述的組裝式預(yù)應(yīng)力錯索風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系統(tǒng)，包括W下步驟： ① 開挖圓形基坑，在圓形基坑底部沿圓周方向?qū)⑷舾深A(yù)制管片進(jìn)行組裝，組裝過程中 保證預(yù)制管片緊貼圓形基坑的內(nèi)側(cè)壁，形成第一層組合式混凝±圓筒； ② 在已形成的第一層組合式混凝±圓筒上放置金屬基礎(chǔ)底環(huán)，保證基礎(chǔ)底環(huán)的螺孔與 預(yù)制管片的穿孔對準(zhǔn)，將預(yù)應(yīng)力錯索3插入穿孔內(nèi)，利用高強(qiáng)螺母將預(yù)應(yīng)力錯索和基礎(chǔ)底 環(huán)固定為一體； ③ 將若干預(yù)制管片按照由下而上的順序依次穿過預(yù)應(yīng)力錯索串聯(lián)為一個整體，最終組 裝成與圓形基坑側(cè)壁緊密接觸的組合式混凝±圓筒； ④ 將基礎(chǔ)頂環(huán)穿過預(yù)應(yīng)力錯索放置在組裝成功的組合式混凝±圓筒上，利用高強(qiáng)螺母 將預(yù)應(yīng)力錯索和基礎(chǔ)頂環(huán)緊緊固定在一起； 復(fù)在組裝成功的組合式混凝±圓筒內(nèi)，首先用預(yù)制混凝±底件封底，然后填入回填± 并壓實，最后在頂端用預(yù)制混凝±頂件封頂，同時保證預(yù)制混凝±頂件的上表面與基礎(chǔ)頂 環(huán)的上表面及圓形基坑的頂面平齊； 查對伸出圓形基坑頂面的預(yù)應(yīng)力錯索進(jìn)行張拉施加預(yù)應(yīng)力，從而使混凝±受到壓力， 提高整個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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當(dāng)中，利用預(yù)制管片按照從下到上的順序依次 組裝成組合式混凝±圓筒，通過預(yù)應(yīng)力錯索穿過組合式混凝±圓筒并固定為一個整體，組 成承擔(dān)風(fēng)機(jī)上部荷載的主要受力構(gòu)件，施工方法簡單、施工速度快； ② 在組裝而成的組合式混凝±圓筒內(nèi)部由下而上依次放置預(yù)制預(yù)制混凝±底件、回填 ±和預(yù)制混凝±頂件；預(yù)制混凝±底件和預(yù)制混凝±頂件可W隔絕大氣和水對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的 侵蝕，提高結(jié)構(gòu)的耐久性；在預(yù)制混凝±底件8和預(yù)制混凝±頂件之間回填回填±，充分利 用了現(xiàn)場開挖的±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)力錯索、基礎(chǔ)底環(huán)和基礎(chǔ)頂環(huán)連為一體，并使用高強(qiáng)螺母固定， 可保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和預(yù)應(yīng)力錯索的張拉效果； ④ 用預(yù)應(yīng)力錯索代替一般錯桿對基礎(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； 意較一般錯桿而言，預(yù)應(yīng)力錯索可提供更大的預(yù)應(yīng)力，使±質(zhì)地基和混凝±基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 緊密貼合在一起，讓地基和混凝±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)力錯索可提供更 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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖； 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0010] 其中： 1- 圓形基坑； 2- 組合式混凝±圓筒， 2. 1 -預(yù)制管片， 2. 1. 1-穿孔； 3- 預(yù)應(yīng)力錯索； 4- 預(yù)制混凝±頂件； 5- 高強(qiáng)螺母； 6- 回填± ; 7- 基礎(chǔ)底環(huán)； 8- 預(yù)制混凝±底件； 9- 基礎(chǔ)頂環(huán)。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明詳細(xì)說明： 一、系統(tǒng) 1、總體 如圖1、2,本系統(tǒng)包括圓形基坑1、組合式混凝±圓筒2、預(yù)應(yīng)力錯索3、預(yù)制混凝±頂件 4、高強(qiáng)螺母5、回填± 6、基礎(chǔ)底環(huán)7、預(yù)制混凝±底件8和基礎(chǔ)頂環(huán)9 ; 其位置和連接關(guān)系是： 沿圓形基坑1內(nèi)壁從下到上依次設(shè)置有基礎(chǔ)底環(huán)7、組合式混凝±圓筒2和基礎(chǔ)頂環(huán) 9 ； 在組合式混凝±圓筒2內(nèi)，從下到上依次設(shè)置有預(yù)制混凝±底件8、回填± 6和預(yù)制混 凝±頂件4 ; 預(yù)應(yīng)力錯索3從下到上依次穿過基礎(chǔ)底環(huán)7、組合式混凝±圓筒2的穿孔2. 1. 1和基礎(chǔ) 頂環(huán)9,在基礎(chǔ)底環(huán)7和基礎(chǔ)頂環(huán)9的頂面分別連接有高強(qiáng)螺母5。
[0012] 工作原理； 本發(fā)明包括一個圓形基坑1，在圓形基坑1內(nèi)放置緊貼其內(nèi)側(cè)壁的組合式混凝±圓筒 2,該組合式混凝±圓筒2由預(yù)制管片2. 1按照從下到上的順序依次組裝而成，并通過預(yù)應(yīng) 力錯索3連接；所述的基礎(chǔ)底環(huán)7為一圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有與風(fēng)機(jī)塔筒底法蘭螺栓孔相 匹配的螺孔，與螺孔數(shù)量相同且同屯、的預(yù)應(yīng)力錯索3與基礎(chǔ)底環(huán)7固定為一體埋設(shè)于開挖 好的圓形基坑1底部，預(yù)應(yīng)力錯索3 -端穿過基礎(chǔ)底環(huán)7的螺孔，通過高強(qiáng)螺母5固定于基 礎(chǔ)底環(huán)7上，另一端穿過金屬基礎(chǔ)頂環(huán)9并伸出基坑1頂面一段距離；在預(yù)制管片2. 1上 同樣設(shè)置有與基礎(chǔ)環(huán)相匹配的螺孔，若干預(yù)制管片2. 1由下而上依次穿過預(yù)應(yīng)力錯索3串 聯(lián)為一個整體，直至圓形基坑1頂面；在組合式混凝±圓筒2內(nèi)由下而上依次放置預(yù)制基礎(chǔ) 底環(huán)7、回填± 6和基礎(chǔ)頂環(huán)9,最終使基礎(chǔ)頂環(huán)9的上表面與組合式混凝±圓筒2的上表 面平齊；對伸出基坑頂面的預(yù)應(yīng)力錯索3進(jìn)行張拉施加預(yù)應(yīng)力