1、 8 土建工程批 准： 宋 臻核 定： 申宽育 审 查： 关庆华 校 核： 李建党编 写： 崔振磊青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-18 土建工程8.1 工程等别及工程地质条件8.1.1 工程等别及主要建筑物级别青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程位于青海省海西州都兰县诺木洪乡境内，地理坐标为东经 961227.04“961352.40“，北纬 361941.03“362223.24“，场址区海拔约为 2810m2865m。本工程安装 24 台单机容量 2000kW 的风力发电机组和 1 台单机容量1500kW 的风力发电机组，总装机容量 49.5MW，风机
2、所发电量以 35kV 架空线路送入新建 110kV 升压站，新建 1 座监控中心，施工工期 1 年。诺木洪风电场一期工程风场主要建筑物，由 24 台单机容量 2000kW 的风力发电机组、1 台单机容量 1500kW 的风力发电机组和一座升压变电所组成。根据 FD002-2007风电场工程等级划分及设计安全标准 （试行） ，该工程等别为等中型工程；2000kW 机组塔架地基基础建筑物设计级别为1 级，1500kW 机组塔架地基基础建筑物设计级别为 2 级，建筑物结构安全等级均为二级；风场升压变电所建筑物设计级别为 2 级，建筑物结构安全等级为二级；机组塔架基础洪水设计标准及风场升压变电所洪水设
3、计标准重现期均为 30 年。根据风电场工程等级划分及设计安全标准 （试行）FD002-2007，发电机组塔架基础的抗震设防类别为丙类，变电所主要建筑物抗震设防类别为丙类，次要建筑物抗震设防类别为丁类。本工程抗震设防烈度为 7 度。8.1.2 工程地质条件青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-2诺木洪风电场一期工程场址位于青海省海西州都兰县诺木洪乡境内。风电场场址地貌为布尔汗布达山山前倾斜冲洪积平原的戈壁荒滩，总体地势上南高北低，高程由北向南自 2810m 升高至 2990m。场区内地势开阔，南北向地形起伏不大，坡度约 2，较为平坦。风电场场址区地基共分两层，层砾砂层结构
4、松散密实，地面以下 1.0m位于季节性冻土带内，力学性质差，不宜作为基础持力层；层角砾层分布连续，属低压缩性土，力学性质较好，是较好的基础持力层。各地层土的物理力学参数取值见表 8.1。表 8.1 地基土体物理力学参数取值岩土名称层厚(m)压缩系数（MPa-1）压缩模量（MPa ）内聚力（kPa）摩擦角（o）承载力特征值fak（kPa）砾砂层 0.82.4 0.050.12 30 0 2528 280320角砾层 15 0.050.07 45 0 2530 350400根据 1：400 万中国地震动峰值加速度区划图及中国地震动反应谱特征周期区划图 （GB 18306-2001） ，场区 50
5、年超越概率 10%地面地震动峰值加速度为 0.15g，地震动反应谱特征周期为 0.45s，相对应的地震基本烈度为 7 度。风电场工程场址区为中等复杂场地，地基等级为中等复杂地基。场地内以中硬土为主，场地类别为类。场址区不具有砂土液化的条件；场址区泥石流、滑坡等不良物理地质现象不发育；地基土对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-3具中等腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性，需考虑腐蚀对基础的影响。场址区季节性冻土最大冻土深度为 1.0m。8.2 风电机组及箱式变电站基础诺木洪风电场一期工程总装机容量 49.5MW，安装 24 台单机
6、容量 2.0MW风电机组和 1 台单机容量 1.5MW 风电机组，采用一机一变。8.2.1 风电机组基础设计8.2.1.1 设计依据（1）设计采用的主要规程规范a.风电场工程等级划分及设计安全标准 （试行）FD002-2007 ；b.风电场机组地基基础设计规定 （试行）FD003-2007；c.高耸结构设计规范 （GB50135-2006） ； d.建筑地基基础设计规范 （ GB50007-2011 ） ； e.建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2002） ；f. 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） ；g.建筑结构荷载规范 （GB50009-2001） （2006 年版） ；h
7、.建筑抗震设计规范 （GB50011-2010） 。（2）设计基本资料1）风机荷载及相关参数本工程拟采用上海电气 W105/2000-80m 和南车时代 WT88/1500-70m 机型，厂家提供的作用于基础环顶面荷载及主要风机参数见表 8.2。表 8.2 基础设计用柱脚载荷及主要风机参数（不含安全系数）项目 单位 上海电气W105/2000-80m 南车时代WT88/1500-70m青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-4Frk(kN) 439 291Fzk(kN) 2950 2067.6Mrk(kNm) 35300 18795正常运行荷载工况Mzk(kNm) 963
8、 388.7Frk(kN) 687 525.6Fzk(kN) 2770 2061.8Mrk(kNm) 48400 38040极端荷载工况Mzk(kNm) 298 651.3轮毂高度 m 80 70塔筒重量 t 164 118机舱重量 t 85 60.5叶轮重量（包括叶片和轮毂） t 48 35.22）工程地质资料见表 8.1 地基土物理力学参数取值。3）设计主要控制指标；风机基础设计主要控制指标见下表 8.3。表 8.3 设计主要控制指标表序号 项 目 控制指标正常运行荷载工况极端荷载工况多遇地震工况罕遇地震工况1 承载力复核（1）压应力 pk（轴心荷载） （kPa） afafaf（2）压应力
9、pkmax（偏心荷载）（kPa）af2.1af2.1af2.1（3）偏心距 e/基础底面半径 R（控制脱空面积）0.25 0.43 0.252 变形验算青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-5（1）地基沉降量值s（mm ） 100 100 100（2）地基倾斜率（tg）轮毂 80m 0.005 0.005 0.0053 稳定验算（1）抗滑稳定（kF） 1.3 1.3 1.3 1.0（2）抗倾覆稳定（kM ） 1.6 1.6 1.6 1.0式中： af地基承载力特征值（kPa）注：偏心距 e/基础底面半径 R 为 0.25、0.43 时，对应基础底面脱空面积比例分别为 0
10、、25。8.2.1.2 基础结构型式和计算内容（1）结构型式根据风电场工程地质条件和风机荷载资料，确定本期工程风电机组基础为钢筋混凝土扩展基础，以角砾层为持力层，基本体型为圆形，拟定基础尺寸见表 8.4，风机基础体型见附图 20 和附图 21。表 8.4 基础体型尺寸表项 目 单位 上海电气W105/2000-80m 南车时代WT88/1500-70m机组台数 台 24 1圆形基础底面直径 Dm 19.4 16.6基础圆台顶面半径为 R1m 3.4 3.3台柱半径为 R2(m) m 3.2 3.1基础底板外缘高度 H1(m)m 1 1基础底板圆台高度 H2m 1.6 1台柱高度 H3 m 1.
11、2 1.1青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-6基础埋深 m 3.8 3.1（2）计算内容根据风电场机组地基基础设计规定 （试行）FD003-2007，本阶段主要对基础进行地基承载力复核、沉降变形验算、倾斜变形验算、抗倾覆稳定验算和基础抗滑稳定验算。8.2.1.3 基础计算（1）地基抗压计算a. 圆形扩展基础承受轴心荷载时： kNGpA（8.2.1）式中：pk荷载效应标准组合下，扩展基础底面处平均压力；Nk荷载效应标准组合下，上部结构传至扩展基础顶面竖向力修正标准值；Nk= k0Fzk；k0荷载修正安全系数，取 1.35；Gk荷载效应标准组合下，扩展基础自重和扩展基础
12、上覆土重标准值；A扩展基础底面积，A=r2；r基底面半径；b. 圆形扩展基础在核心区（eb/6）内，承受偏心荷载作用时： kk kmaxNGMpAW（8.2.2） in（8.2.3）kd+Hhe（8.2.4）式中：pkmax 荷载效应标准组合下，扩展基础底面边缘最大压力值。pkmin荷载效应标准组合下，扩展基础底面边缘最小压力值。青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-7Mk荷载效应标准组合下，上部结构传至扩展基础顶面力矩合力修正标准值，Mk=k0Mrk；Hk荷载效应标准组合下，上部结构传至扩展基础顶面水平合力修正标准值，Hk=k0Frk ；e合力作用点的偏心距；W基础底
13、面的抵抗矩；hd基础环顶标高至基础底面的高度。c、当扩展基础在核心区（e b/6）以外承受偏心荷载，且基底脱开基土面积不大于全部面积的 1/4 时，圆形扩展基础单独承受偏心荷载（图 8.1）时，扩展基础底面压力可按下列公式计算：图 8.1 圆形基底面部分脱开地基的基底压力示意2maxkNGPR（8.2.5）青海华电诺木洪风电场一期 49.5MW 工程可行性研究报告8-8Rac （8.2.6）式中：、为与 e/R 有关的系数，ac 为基底与土的接触长度。表 8.5 基底最大压力计算系数、表e/R e/R 0.25 2.000 1.571 0.35 1.661 1.2790.26 1.960 1.
14、539 0.36 1.630 1.2520.27 1.924 1.509 0.37 1.601 1.2240.28 1.889 1.480 0.38 1.571 1.1970.29 1.854 1.450 0.39 1.541 1.1700.30 1.820 1.421 0.40 1.513 1.1430.31 1.787 1.392 0.41 1.484 1.1160.32 1.755 1.364 0.42 1.455 1.0900.33 1.723 1.335 0.43 1.427 1.0630.34 1.692 1.307（2）地基沉降变形计算计算地基沉降时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论假定。其最终沉降值可按下式计算： 0k1ss1niiiipzE（8.2.7）zk0sFGpA（8.2.8）式中：s 地基最终沉降值；s按分层总和法计算出的地基沉降值；s沉降计算经验系数；n地基沉降计算深度范围内所划分的土层数；p0k荷载效应标准组合下，扩展基础底面处的附加压力，根据基底实际受压面积（As=bsl）计算；
