1 長興島風電場概況
長興島風電場位于上海市崇明縣長興島東北部沿岸地區(qū),風電場風區(qū)等級為IEC Ⅱ。長興島20MW 風電場工程場地由綠島葫蘆迷宮起,沿海堤隨塘河內(nèi)側(cè)一直向偏西北方向布置,至長江大橋東側(cè)為止。風電場場址區(qū)域內(nèi)地勢平坦,呈東西走向,東西長約5~6km,地面高程約3.50~4.00m,安裝單機容量為2000kW 的風電機組10 臺,總裝機容量為20MW。風電機組型號為W2000M-93-80,風輪直徑93m,輪轂高度80m。土建建(構(gòu))筑物設(shè)計使用年限和設(shè)計基準期采用50 年,潮水設(shè)計標準為重現(xiàn)期50 年。機組塔架基礎(chǔ)建筑物級別為1 級,結(jié)構(gòu)安全級別為1 級,抗震設(shè)防烈度為7 度,塔架基礎(chǔ)的抗震設(shè)防類別為丙類。
2工程地質(zhì)
長興島風電場工程最大勘察深度71m,揭露的地基土層按地質(zhì)年代、成因類型、土的性質(zhì)和物理力學性質(zhì)差異分為4 大層,分別為①、②、⑤、⑦層,其中第⑤、⑦層根據(jù)土性差異又各劃分為2 個亞層。現(xiàn)自上而下簡述如下:
第①層為圍海填土,層厚1.90~5.60m,層底標高-2.97~1.89m。第②層砂質(zhì)粉土:呈灰色,松散~ 稍密,飽和、中壓縮性。地質(zhì)時代屬Q(mào)4,層厚10.90~17.30m,層底標高-16.40~-12.17m。液化指數(shù)Ⅱ e 為15.75,液化強度比為0.889,為中等液化。第⑤ -1 層粘土:灰色,飽和、流塑~ 軟塑、高壓縮性,地質(zhì)時代屬Q(mào)4,層厚12.00~16.80m,層底標高-30.67~ -12.01m。第⑤ -2層粉質(zhì)粘土:灰色,飽和、軟塑、高壓縮性,地質(zhì)時代屬Q(mào)4,層厚5.60~9.20m,層底標高-37.01~-34.27m。第⑦ -1 層粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土:灰色,飽和、中密~ 密實、中壓縮性。地質(zhì)時代屬Q(mào)3,層厚5.00~15.90m,層底標高-48.70~-40.68m。⑦ -2層粉砂:灰色,飽和、密實,層頂標高-40.68~ -48.70m,未揭穿。
工程場地潛水埋深一般離地表約0.6~1.3m,年平均水位埋深一般為0.5~0.7m,建議地下水埋深采用0.5m。工程區(qū)設(shè)計地震分組為第一組,地震動峰值加速度值為0.10g,抗震設(shè)防烈度為7 度。本場地屬于Ⅳ類建筑場地,中等液化場地,屬抗震不利地段。
3 風電機組塔架基礎(chǔ)荷載特點
風電機組塔架屬高聳結(jié)構(gòu),風電機組建筑主要由塔筒、機艙和葉輪組成。在塔架基礎(chǔ)設(shè)計中主要荷載包括:慣性力、空氣動力荷載、運行荷載等其他荷載。一般靜力荷載比較明確,對結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)造成的影響也較容易確定,而風電機組葉輪旋轉(zhuǎn)及機組控制運行過程中產(chǎn)生的動荷載對基礎(chǔ)的影響則比較復(fù)雜。由于塔筒較高,基礎(chǔ)受豎向、水平、彎矩及扭矩荷載等聯(lián)合作用,且水平荷載起控制作用,水平風荷載在基礎(chǔ)頂面產(chǎn)生的彎矩比較大,往往是塔架基礎(chǔ)設(shè)計的控制性荷載;又由于風向的變化,塔架基礎(chǔ)所受到的彎矩作用方向也反復(fù)變化,使塔架基底受到反復(fù)的拉壓作用,可造成塔架地基基礎(chǔ)的承載力減損和位移累計。風電機組價格昂貴,對于基礎(chǔ)的水平位移和不均勻沉降控制也比較嚴格。風電機組的這些特點,對機組塔架基礎(chǔ)設(shè)計提出了更高的要求。