滩涂、软土地基上风电机组基础选型与设计

　　1 长兴岛风电场概况
　　长兴岛风电场位于上海市崇明县长兴岛东北部沿岸地区，风电场风区等级为IEC Ⅱ。长兴岛20MW 风电场工程场地由绿岛葫芦迷宫起，沿海堤随塘河内侧一直向偏西北方向布置，至长江大桥东侧为止。风电场场址区域内地势平坦，呈东西走向，东西长约5~6km，地面高程约3.50~4.00m，安装单机容量为2000kW 的风电机组10 台，总装机容量为20MW。风电机组型号为W2000M-93-80，风轮直径93m，轮毂高度80m。土建建（构）筑物设计使用年限和设计基准期采用50 年，潮水设计标准为重现期50 年。机组塔架基础建筑物级别为1 级，结构安全级别为1 级，抗震设防烈度为7 度，塔架基础的抗震设防类别为丙类。
　　2工程地质
　　长兴岛风电场工程最大勘察深度71m，揭露的地基土层按地质年代、成因类型、土的性质和物理力学性质差异分为4 大层，分别为①、②、⑤、⑦层，其中第⑤、⑦层根据土性差异又各划分为2 个亚层。现自上而下简述如下：
　　第①层为围海填土，层厚1.90~5.60m，层底标高-2.97~1.89m。第②层砂质粉土：呈灰色，松散~ 稍密，饱和、中压缩性。地质时代属Q4，层厚10.90~17.30m，层底标高-16.40~-12.17m。液化指数Ⅱ e 为15.75，液化强度比为0.889，为中等液化。第⑤ -1 层粘土：灰色，饱和、流塑~ 软塑、高压缩性，地质时代属Q4，层厚12.00~16.80m，层底标高-30.67~ -12.01m。第⑤ -2层粉质粘土：灰色，饱和、软塑、高压缩性，地质时代属Q4，层厚5.60~9.20m，层底标高-37.01~-34.27m。第⑦ -1 层粘质粉土夹粉质粘土：灰色，饱和、中密~ 密实、中压缩性。地质时代属Q3，层厚5.00~15.90m，层底标高-48.70~-40.68m。⑦ -2层粉砂：灰色，饱和、密实，层顶标高-40.68~ -48.70m，未揭穿。
　　工程场地潜水埋深一般离地表约0.6~1.3m，年平均水位埋深一般为0.5~0.7m，建议地下水埋深采用0.5m。工程区设计地震分组为第一组，地震动峰值加速度值为0.10g，抗震设防烈度为7 度。本场地属于Ⅳ类建筑场地，中等液化场地，属抗震不利地段。
　　3 风电机组塔架基础荷载特点
　　风电机组塔架属高耸结构，风电机组建筑主要由塔筒、机舱和叶轮组成。在塔架基础设计中主要荷载包括：惯性力、空气动力荷载、运行荷载等其他荷载。一般静力荷载比较明确，对结构、基础造成的影响也较容易确定，而风电机组叶轮旋转及机组控制运行过程中产生的动荷载对基础的影响则比较复杂。由于塔筒较高，基础受竖向、水平、弯矩及扭矩荷载等联合作用，且水平荷载起控制作用，水平风荷载在基础顶面产生的弯矩比较大，往往是塔架基础设计的控制性荷载；又由于风向的变化，塔架基础所受到的弯矩作用方向也反复变化，使塔架基底受到反复的拉压作用，可造成塔架地基基础的承载力减损和位移累计。风电机组价格昂贵，对于基础的水平位移和不均匀沉降控制也比较严格。风电机组的这些特点，对机组塔架基础设计提出了更高的要求。