CN204456167U - 预应力锚固风机基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型预应力锚固风机基础，属于风力发电机组的建筑结构。目的是能有效预防风机塔筒倾斜，并能一定程度下纠正风机塔筒倾斜。包括钢筋混凝土基础和塔筒安装装置，钢筋混凝土基础包括地下部分和地表部分，地下部分包括上表面、下表面；塔筒安装装置沿竖直方向固定于钢筋混凝土基础，且其中心线与钢筋混凝土基础的中心线重合；地下部分预埋数根钢套管；还包括预应力锚杆或预应力锚索和锚墩，预应力锚杆或预应力锚索穿过钢套管，一端与锚墩相连，另一端穿过下表面，预应力锚杆或预应力锚索、钢套管和锚墩数量相等。该实用新型使岩石地基和钢筋混凝土基础紧密贴合在一起，有效控制了岩石地基与钢筋混凝土基础的脱空面积，有效预防了风机塔筒倾斜。

Description

预应力锚固风机基础

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组的建筑结构，尤其是一种在岩石地基上安装风机的预应力锚固风机基础。

背景技术

地处山区或丘陵地带的风力发电场，风机大多安装在岩石地基上。目前，用于岩石地基上的风机基础主要有普通钢筋混凝土扩展基础和岩石锚杆基础两种形式。

(1)普通钢筋混凝土扩展基础。施工时，首先在岩石地基上开挖底盘尺寸较大的基坑，然后将混凝土浇筑于基坑内，形成扩展基础，扩展基础直径可达15-30米，高度达3-5米，需要约300-500立方米的大量钢筋混凝土浇筑而成。扩展基础只能靠基础的体量和埋深带来的自重和回填土压力来抵抗倾覆力矩。虽然此种基础设计经验成熟、施工方便，但是开挖量大，回填土多。该种基础用于破碎岩石地基时，仍然有较大优越性。但如遇到工程岩体分级为较坚硬及以上、完整及以上的岩石地基时，不仅工程量大，还会因为开挖量大和挖不动造成工期问题和设备磨损问题。另外，普通基础方量大，要完成一次性连续浇筑的施工时间过长，可是山地天气变化快昼夜温差较大，风电场道路条件差易结冰，导致混凝土在拌合、输送、浇筑过程中易出问题。普通钢筋混凝土扩展基础的施工成本、施工质量、工期、环保等弊端凸显。

(2)岩石锚杆基础。岩石锚杆基础通过锚杆来承担基础与岩石地基之间的拉应力，有效减少了基础尺寸与埋深，极大地减少了工程量。如公开号为CN201220118796的中国专利申请，公开了一种锚杆风机基础结构，包括基础环、钢筋混凝土承载台，在钢筋混凝土承载台底部外周均布设置与其固定连接的抗拉锚杆，该一种锚杆风机基础结构的锚杆一端位于岩石地基中，另一端位于钢筋混凝土承载台内，通过锚杆拉住岩石地基与钢筋混凝土承载台，解决了普通钢筋混凝土扩展基础的一系列问题。但是，由于锚杆是直接埋入基础混凝土与岩石地基中，只有在锚杆与基础开始产生脱开后且基岩与锚杆间密实咬紧后，才能使锚杆开始受拉伸长逐渐发挥强度产生拉力。这一段长度难以确定且难以控制，加上疲劳荷载作用，实际运行中可能会发生塔筒倾斜问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够有效预防风机塔筒倾斜，并具有一定纠正风机塔筒倾斜的能力的，安全性能更高的预应力锚固风机基础。

本实用新型采用的技术方案是：预应力锚固风机基础，包括钢筋混凝土基础和塔筒安装装置，所述钢筋混凝土基础包括地下部分和地表部分，所述地下部分包括上表面、下表面和侧面；所述塔筒安装装置沿着竖直方向固定于钢筋混凝土基础，塔筒安装装置一端露出地表部分，且塔筒安装装置的中心线与钢筋混凝土基础的中心线重合；所述钢筋混凝土基础的地下部分预埋数根由下表面竖直贯穿上表面的钢套管；

还包括预应力锚杆或预应力锚索和锚墩，所述预应力锚杆或预应力锚索通过钢套管，一端穿过上表面与锚墩相连，另一端穿过下表面，所述预应力锚杆或预应力锚索、钢套管和锚墩数量相等。

进一步的，所述数根钢套管沿至少一个圆周均匀分布，且圆周的圆心与钢筋混凝土基础的中心线重合。

进一步的，还包括混凝土环墙，所述混凝土环墙固定设置于钢筋混凝土基础的上表面，所述钢套管沿竖直方向贯通混凝土环墙，所述锚墩固定于混凝土环墙上。

进一步的，所述钢筋混凝土基础沿水平方向的截面形状为圆形或者正多边形。

本实用新型的有益效果是：

预应力锚固风机基础，预应力锚杆或预应力锚索一端埋于岩石地基，另一端拉住钢筋混凝土基础，靠预应力使岩石地基和钢筋混凝土基础紧密贴合在一起，有效控制了岩石地基与钢筋混凝土基础的脱空面积，充分发挥了岩石地基的承载力，提高了钢筋、混凝土的强度利用率，有效预防了风机塔筒倾斜；可减小基础尺寸，从而减少了工程量，降低了施工成本，缩短工期，具有一定的经济效益。并且钢筋混凝土基础的地下部分预埋数根钢套管，预应力锚杆或预应力锚索穿过钢套管与锚墩相连，即预应力锚杆或预应力锚索在钢套管内存在一段自由段，便于对预应力锚杆或预应力锚索的张拉，例如，当施工完的钢筋混凝土基础养护达到强度要求后对预应力锚杆或预应力锚索进行张拉，确保岩石地基与钢筋混凝土基础的紧密贴合；当应力不均匀，使风机塔筒倾斜时，可以对预应力锚杆或预应力锚索进行重复张拉以补偿应力损失，从而实现纠正风机塔筒倾斜的目的。预应力锚杆或预应力锚索在钢套管内存在一定的自由段，可用激振法方便地无损检测预应力的大小，利于风电场的长期运行维护。

预应力锚固风机基础，采用混凝土环墙的设计后，使预应力锚杆或预应力锚索通过锚墩直接传力，变成预应力锚杆或预应力锚索通过锚墩传力到混凝土环墙，再通过混凝土环墙传力到钢筋混凝土基础，对钢筋混凝土基础形成预压力。混凝土环墙分散了锚墩传来的点应力，使钢筋混凝土基础所受压力均匀分散，避免了应力集中。并且，一旦某根预应力锚杆或预应力锚索失效，需要补锚，则需要找到失效的预应力锚杆或预应力锚索，然后在失效的预应力锚杆或预应力锚索与相邻的预应力锚杆或预应力锚索之间补一根预应力锚杆或预应力锚索，而环墙的设计便方便了找到失效的预应力锚杆或预应力锚索，同时方便补锚。

附图说明

图1为风机基础为基础环式的本实用新型俯视图。

图2为A-A向剖视图。

图3为风机基础为锚栓式的本实用新型俯视图。

图中，钢筋混凝土基础1，地下部分11，地表部分12，上表面111，下表面112，侧面113，钢套管2，预应力锚杆或预应力锚索3，锚墩4，混凝土环墙5，基础环6，基础环支架7，支架预埋件8，素混凝土垫层9，岩石地基10，锚栓61，下锚板62，上锚板63，安装螺母64。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明如下：

如图1或图2所示，预应力锚固风机基础，包括钢筋混凝土基础1和塔筒安装装置，所述钢筋混凝土基础1包括地下部分11和地表部分12，所述地下部分11包括上表面111、下表面112和侧面113；所述塔筒安装装置沿着竖直方向固定于钢筋混凝土基础1，塔筒安装装置6一端露出地表部分12，且塔筒安装装置的中心线与钢筋混凝土基础1的中心线重合；所述钢筋混凝土基础1的地下部分11预埋数根由下表面112竖直贯穿上表面111的钢套管2；

还包括预应力锚杆或预应力锚索3和锚墩4，所述预应力锚杆或预应力锚索3通过钢套管2，一端穿过上表面111与锚墩4相连，另一端穿过下表面112，所述预应力锚杆或预应力锚索3、钢套管2和锚墩4数量相等。

钢筋混凝土基础1位于回填土下的部分为地下部分11，位于回填土上的部分为地表部分12。塔筒安装装置用于安装固定风机塔筒。对于基础环式风机基础，如图1或图2所所示，塔筒安装装置为风机基础环6，风机基础环6沿着竖直方向一端埋设于钢筋混凝土基础1内，另一端露出地表部分12，风机基础环6可以通过基础环支架7和支架预埋件8支撑，即，在岩石地基10与钢筋混凝土基础1之间浇筑一层素混凝土垫层9，支架预埋件8预埋于素混凝土垫层9，基础环支架7绑扎于支架预埋件8上，而风机基础环6绑扎于基础环支架7上。对于锚栓式风机基础，如图3所示，塔筒安装装置为锚栓61，在钢筋混凝土基础1的地下部分11的下表面112设置下锚板62，下锚板62预埋于素混泥土垫层9，在钢筋混凝土基础1的地表部分12与下表面112相对的位置上设置与下锚板62对应的上锚板63，锚栓61竖直贯穿下锚板62和上锚板63，锚栓61贯穿上锚板63的一端穿过风机塔筒的安装孔，然后拧紧安装螺母64，便将风机塔筒固定于钢筋混凝土基础1上。预应力锚杆或预应力锚索3一端穿过下表面112预埋于岩石地基10，另一端穿过上表面111与锚墩4相连，在预应力的作用下，锚墩4向下传力，钢筋混凝土基础1受到来自锚墩4的压力后与岩石地基10紧密贴合，有效控制了岩石地基10与钢筋混凝土基础1的脱空面积，确保了钢筋混凝土基础1的抗倾覆性能，提高了钢筋混凝土基础1的抗滑性能，钢筋混凝土基础1的抗滑安全系数比普通扩展基础提高了0.9-1.6个点，抗倾覆系数与普通扩展基础持平，充分发挥了岩石地基10的承载力，提高了钢筋、混凝土的强度利用率，有效预防了支撑于钢筋混凝土基础1上的风机塔筒倾斜；且可减小基础尺寸，从而减少了工程量，降低了施工成本，缩短工期，具有一定的经济效益。钢套管2是为了使预应力锚杆或预应力锚索3能够通过，为预应力锚杆或预应力锚索3留出自由段，满足了张拉预应力锚杆或预应力锚索3的需要，也便于采用激振法无损检测预应力的大小，便于风电场的长期运行维护。当钢筋混凝土基础1施工后养护达到设计强度后，通过张拉预应力锚杆或预应力锚索3使其达到设计预张力，然后通过锚墩4和岩石地基10拉住预应力锚杆或预应力锚索3，由于预应力锚杆或预应力锚索3内有回到张拉前状态的力，在该力的作用下，确保了钢筋混凝土基础1与岩石地基10的紧密贴合。由于钢套管2给预应力锚杆或预应力锚索3留出自由段，当应力不均匀或者其他原因，使风机塔筒倾斜时，可以对预应力锚杆或预应力锚索3进行重复张拉以补偿应力损失，也能适当释放预应力，从而实现纠正风机塔筒倾斜的目的。

进一步的，所述数根钢套管2沿至少一个圆周均匀分布，且圆周的圆心与钢筋混凝土基础1的中心线重合。

为了使钢筋混凝土基础1在相对应的方位上的所受预应力均匀，尽量避免因为受预应力不均匀产生不均匀沉降，因此，所述数根钢套管2沿至少一个圆周均匀分布，且圆周的圆心与钢筋混凝土基础1的中心线重合。作为优选实施方式，预应力锚杆或预应力锚索3应均匀布置在钢筋混凝土基础1的地下部分11沿侧面113向内收1米处的圆上。预应力锚杆或预应力锚索3的布置间距宜为1.5m，尽量在1.0～2.0m范围内。在图1和图2中，钢筋混凝土基础1仅设置了一圈钢套管2，当然，根据需要，可以在该圈钢套管2内侧再增加一圈或多圈钢套管2。

进一步的，如图1或图2所示，还包括混凝土环墙5，所述混凝土环墙5固定设置于钢筋混凝土基础1的上表面111，所述钢套管2沿竖直方向贯通混凝土环墙5，所述锚墩4固定于混凝土环墙5上。

可以不设置混凝土环墙5，使锚墩4微露出钢筋混凝土基础1地下部分11的上表面111即可，用回填土覆盖。但是，不设置混凝土环墙5，则预应力锚杆或预应力锚索3通过锚墩4直接传力，钢筋混凝土基础1受锚墩4的压力。而设置混凝土环墙5，如图2所示，预应力锚杆或预应力锚索3通过锚墩4传力到混凝土环墙5，再通过混凝土环墙5传力到钢筋混凝土基础1，对钢筋混凝土基础1形成预压力。混凝土环墙5分散了锚墩4传来的点应力，避免了应力集中。并且，一旦某根预应力锚杆或预应力锚索3失效，需要补锚，则需要找到失效的预应力锚杆或预应力锚索3，然后在失效的预应力锚杆或预应力锚索3与相邻的预应力锚杆或预应力锚索3之间补一根预应力锚杆或预应力锚索3，而混凝土环墙5的设计方便了找到失效的预应力锚杆或预应力锚索3。由于混凝土环墙5固定设置于钢筋混凝土基础1的上表面111，所述锚墩4固定于混凝土环墙5上，补锚时，无需测量便能准确找到树根预应力锚杆或预应力锚索3所在的圆周，用常规的补锚方法补锚即可，方便补锚作业。因此，作为优选，包括混凝土环墙5，所述混凝土环墙5固定设置于钢筋混凝土基础1的上表面111，所述锚墩4固定于混凝土环墙5上。

进一步的，所述钢筋混凝土基础1沿水平方向的截面形状为圆形或者正多边形。

钢筋混凝土基础1可以为任意可以实现的形状，但是，为了使钢筋混凝土基础1各个方向的受力尽量均匀，作为优选，所述钢筋混凝土基础1沿水平方向的截面形状为圆形或者正多边形。

本实用新型预应力锚固风机基础的施工过程如下：

1、开挖基坑，开挖完成后人工清底，预埋支架预埋件8，浇筑素混凝土垫层9。

2、对岩石地基10需要埋设预应力锚杆或预应力锚索3的位置进行定位钻孔，应采用干钻成孔。钻孔结束后，进行清孔，清孔应采用压缩空气清孔，不得采用水冲洗。

3、预应力锚杆或预应力锚索3放入钻孔中，压力灌浆。

4、绑扎基础环支架7，吊装基础环6并调平。

5、将预应力锚杆或预应力锚索3露在岩石地基10外的部分一一对应穿过钢套管2后，绑扎基础钢筋和钢套管2。

6、浇筑钢筋混凝土基础1与钢筋混凝土环墙5。

7、灌浆料、基础混凝土养护达到设计强度后，将预应力锚杆或预应力锚索3张拉到设计预张力。施加预应力时，应按圆心对称地依次分级施加，避免产生基础的初始不均匀沉降。

在施工及运行阶段都要对预应力锚杆或预应力锚索3、锚墩4和钢筋混凝土基础1进行检查和监测。竣工后，应严格按照要求，对预应力锚杆或预应力锚索3的拉力、变形、腐蚀状况等继续进行监测、检验与保护。定期进行钢筋混凝土基础1沉降、塔筒倾斜等的变形观测。当风机处于停机状态时，预应力锚杆或预应力锚索3的预应力值的低于设计预应力的一定程度时，应采取重复张拉的措施。当发生意外状况如地震、大幅度超过当地气象统计的大风等灾害，应增加灾后的预应力锚杆或预应力锚索3检测。

Claims (4)

1.预应力锚固风机基础，包括钢筋混凝土基础(1)和塔筒安装装置(6)，所述钢筋混凝土基础(1)包括地下部分(11)和地表部分(12)，所述地下部分(11)包括上表面(111)、下表面(112)和侧面(113)；所述塔筒安装装置(6)沿着竖直方向固定于钢筋混凝土基础(1)，塔筒安装装置(6)一端露出地表部分(12)，且塔筒安装装置(6)的中心线与钢筋混凝土基础(1)的中心线重合；其特征在于：所述钢筋混凝土基础(1)的地下部分(11)预埋数根由下表面(112)竖直贯穿上表面(111)的钢套管(2)；

还包括预应力锚杆或预应力锚索(3)和锚墩(4)，所述预应力锚杆或预应力锚索(3)通过钢套管(2)，一端穿过上表面(111)与锚墩(4)相连，另一端穿过下表面(112)，所述预应力锚杆或预应力锚索(3)、钢套管(2)和锚墩(4)数量相等。

2.如权利要求1所述的预应力锚固风机基础，其特征在于：所述数根钢套管(2)沿至少一个圆周均匀分布，且圆周的圆心与钢筋混凝土基础(1)的中心线重合。

3.如权利要求1或2所述的预应力锚固风机基础，其特征在于：还包括混凝土环墙(5)，所述混凝土环墙(5)固定设置于钢筋混凝土基础(1)的上表面(111)，所述钢套管(2)沿竖直方向贯通混凝土环墙(5)，所述锚墩(4)固定于混凝土环墙(5)上。

4.如权利要求1或2所述的预应力锚固风机基础，其特征在于：所述钢筋混凝土基础(1)沿水平方向的截面形状为圆形或者正多边形。