风电场土建设计方案

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1、风电场土建设计方案1.1 交通工程1.1.1 一般规定风电场交通工程范围为风电场进场道路和场内道路的设计。场外道路主要利用已有国家、省（自治区、直辖市）、市、县、乡镇等级道路和市政道路，场外道路不作为风电场设计范围。1.1.2 进场道路与场内道路1 进场道路范围为从已有交通网络开始至风电场内升压变电站（开关站）。场内道路范围为风电机组间道路和风电机组与升压变电站之间道路。2 道路标准根据年平均日双向汽车交通量确定为厂矿四级道路，由道路等级控制相应的道路技术指标。进场道路和场内道路争取永临结合，满足风电机组设备的运输要求。3 道路的地形的划分按以下原则执行：平原区指地形平坦，无明显起伏，地面自然

2、坡度小于或等于3的地区；微丘区指起伏不大的丘陵，地面自然坡度为3（不含3）20（含20)，相对高差在200m以内的地区；山岭重丘区指地面自然坡度大于20，相对高差为2001000m的地区。4 进场道路原则上采用双车道，场内道路原则上采用单车道加错车道的形式。5 风电场道路路肩采用土路肩，双车道单侧土路肩宽度0.25m，单车道单侧土路肩宽度0.5m。6 双车道路基宽度6.50m，单车道路基宽度4.50m。采用单车道时，间隔200m300m应设置错车道，设置错车道路段路基的宽度不小于6.50m。7 圆曲线最小半径一般值取30m，极限值取15m，圆曲线所在路段应设置超高、加宽缓和段。针对不同的风电机

3、组叶片运输，圆曲线还需满足叶片的运输要求，转弯段的加宽值根据风电机组叶片长度按照风电机组制造厂推荐值选取。8 平原和微丘地区最大纵坡9，对利用原有公路的改建路段，经技术经济论证，最大纵坡可增加1。对山岭重丘局部修建条件困难的道路路段，最大纵坡可根据风电机组运输要求适当增加。不同纵坡的最大坡长见表10-1。表10-1 纵坡限制坡长纵坡坡度（）456789101112.5最大坡长（m）120010008006004003002001501009 凸形竖曲线半径一般值为200m，极限值为100m。凹形竖曲线半径一般值为200m，极限值为100m。竖曲线最小长度20m。为满足叶片运输，对竖曲线还需按照

4、叶片运输要求进行设置，以叶片不刮蹭地面和车底板不碰地面为设置原则。10 路基路面1）一般规定（1）路基路面应根据道路等级交通量结合沿线地形地质及路用材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度稳定性和耐久性，同时路面面层应满足平整和抗滑的要求；（2）路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土弃土应进行专门设计，防止水土流失堵塞河道和诱发路基病害；（3）路基断面形式应与沿线自然环境相协调，避免因深挖高填对其造成不良影响；（4）通过特殊地质和水文条件的路段，必须查明其规模及其对道路的危害程度，采取综合治理措施，增强道路防灾抗灾能力。2）路基压实度要求表10-2。表10-2 路基压实度挖填类别零填

5、及挖方填方路床顶面以下深度（m）00.8000.800.801.501.50路基压实度949493903）路基防护路基防护应根据公路功能结合当地气候水文地质等情况，采取相应防护措施保证路基稳定。（1）路基防护应采取工程防护与植物防护相结合的防护措施并与景观相协调；（2）深挖高填路基边坡路段必须查明工程地质情况，针对其工程特性进行路基防护设计，对存在稳定性隐患的边坡应进行稳定性分析采用加固防护措施；（3）沿河路段必须查明河流特性及其演变规律，采取防止冲刷路基的防护措施。凡侵占、改移河道的地段必须做出专门防护设计。4）路面设计道路车道设计荷载按照公路级车道荷载，车辆荷载按照公路级车辆荷载标准值。风

6、电场进场道路原则上可采用沥青混凝土路面或混凝土路面。风电场场内道路原则上以砂石路面为主，特殊地区可采用沥青类或混凝土类路面面层。11 施工期临时道路施工期临时道路应结合检修道路进行布置，做到“永临结合”。对于山地和港汊、河网、鱼塘密集区域，施工期安装选用履带型吊车的，可以考虑拆卸进场和转场，节约道路占地。1.1.3 桥涵进场道路和场内道路跨越有通航、灌溉、排水的永久河道、沟渠时，应当修建桥涵，保持原有水道的畅通。跨越水面净宽5m时，可采用管涵或箱涵型式。跨越水面净宽5m时，可采用桥梁。1.1.4 沿线设施道路铁路平面相交时，交叉角宜为正交，必须斜交时，交叉角应大于45且道口应符合侧向了望视距的

7、规定。道路与铁路相邻时，铁路与公路用地界相距不应小于5m。道路与乡村道路相交叉的位置、形式、间隔等的确定，应考虑县、乡、镇土地利用总体规划中农业耕作机械需求，必要时应结合规划对农业机耕道作适当调整或归并。架空送电线路与道路相交叉时宜为正交，必须斜交时应大于45，架空送电线路跨越道路时，送电线路导线与道路交叉处距路面的最小垂直距离，须符合相应送电线路标称电压规定的要求。视距不良、急弯、陡坡等路段应设置路面标线及必需的视线诱导标；路侧有悬崖、深谷、深沟、江河湖泊等路段应设置路侧护栏；平面交叉应设置标志和必需的交通安全设施。1.2 风电机组基础设计1.2.1 风电机组基础设计原则1.2.1.1 基本

8、规定1 风电机组地基基础按行业标准风电机组地基基础设计规定（试行）（FD003）（以下简称“基础设计试行规定”）及相关规程、规范的规定进行设计。对于湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等，尚应符合国家现行有关标准的要求；2 对季节性冻土地区、多年冻土地区，风电机组基础设计应考虑冻深的要求；3风电机组地基基础的设计采用极限状态设计方法，荷载和有关分项系数的取值应符合相关规定，以保证在规定的外部条件、设计工况和荷载条件下，使风电机组地基基础在设计使用年限50年内安全、正常工作；4地基基础分为三个设计级别，设计时按风电机组的单机容量、轮毂高度和地基复杂程度确定； 5 不同级别地

9、基基础设计应符合下列规定：1）所有风电机组地基基础，均应满足承载力、变形和稳定性的要求；2）1级、2级风电机组地基基础，均应进行地基变形计算；3）3级风电机组地基基础，一般可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：地基承载力特征值小于130kPa或压缩模量小于8MPa；软土等特殊性的岩土。表10-3 地基基础设计级别设计级别单机容量、轮毂高度和地基类型1单机容量大于1.5MW 轮毂高度大于80m 复杂地质条件或软土地基2介于1级、3级之间的地基基础3单机容量小于0.75MW 轮毂高度小于60m 地质条件简单的岩土地基注： 地基基础设计级别按表中指标划分分属不同级别时，按最高级别确定；

10、 对1级地基基础，地基条件较好时，经论证基础设计级别可降低一级。6 风电机组地基基础设计前，应进行岩土工程勘察，具体要求应符合本导则第9章的规定；7风电机组基础型式主要有扩展基础、桩基础和岩石锚杆基础，具体基础型式的采用应根据建设场地地基条件和风电机组上部结构对基础的要求确定，必要时需进行试算或技术经济比较。当地基土为软弱土层或高压缩性土层时，宜优先采用桩基础；8 确定地基处理方案前应按规范要求进行现场试验，以确定方案的可行性；9 风电机组地基基础设计一般包括下列计算和验算：1）地基承载力计算； 2）地基受力层范围内有软弱下卧层时应验算其承载力；3）基础的抗滑稳定、抗倾覆稳定等计算；4）基础沉

11、降和倾斜变形计算；5）基础的裂缝宽度验算；6）基础（桩）内力、配筋和材料强度验算；7）有关基础安全的其他计算（如基础动态刚度和抗浮稳定等）；8）采用桩基础时，其计算和验算除应符合本标准外，还应符合混凝土结构设计规范（GB50010）和建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）等规定；对地基进行处理时，尚应符合建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）等的规定。10 鉴于风电机组主要的风荷载的随机性较大，且不易模拟，在与地基承载力、基础稳定性有关的计算中，上部结构传至塔筒底部与基础环交界面的荷载应采用修正标准值；11 对地震基本烈度为7度及以上且场地为饱和砂土、粉土的地区，应根据地基土振动液化

12、的判别成果，通过技术经济比较采取稳定基础的对策和处理措施；抗震设防烈度为9度及以上，或参考风速超过50m/s（相当于50年一遇极端风速超过70m/s）的风电场，其地基基础设计应进行专门研究；12 受洪（潮）水或台风影响的地基基础应满足防洪要求，洪（潮）水设计标准应符合风电场工程等级划分及设计安全标准（试行）（FD 002-2007）的规定。对可能受洪（潮）水影响的地基基础，在基础周围一定范围内应采取可靠永久防冲防淘保护措施；13 对风电机组基础及地基应进行必要的检测与监测。1.2.1.2 荷载、效应组合及分项系数1风电机组基础各控制工况的设计荷载标准值应由风电机组制造厂按风电场的外部条件和设计

13、要求提供；2 作用在风电机组地基基础上的荷载分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载；3 上部结构传至塔筒底部与基础环交界面的荷载效应宜用荷载标准值表示，为正常运行荷载、极端荷载和疲劳荷载三类。对于有地震设防要求的地区，上部结构传至塔筒底部与基础环交界面的荷载，还应包括风电机组正常运行时分别遭遇该地区多遇地震作用和罕遇地震作用的地震惯性力荷载；4 地基基础设计时应将同一工况两个水平方向的力和力矩分别合成为水平合力Frk、水平合力矩Mrk，并按单向偏心计算；5 按地基承载力确定扩展基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩基础桩数时，荷载效应应采用标准组合，且上部结构传至塔筒底部与基础环交界面的荷载标准值，应

14、按相关要求修正为荷载修正标准值。扩展基础的地基承载力采用特征值，且可按基础有效埋深和基础实际受压区域宽度进行修正。桩基础单桩承载力采用特征值，并按建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）确定；6 计算基础（桩）内力、确定配筋和验算材料强度时，荷载效应应采用基本组合，上部结构传至塔筒底部与基础环交界面的荷载设计值，由荷载标准值乘以相应的荷载分项系数；7 基础抗倾覆和抗滑稳定的荷载效应应采用基本组合，但其分项系数可均取为1.0，且上部结构传至塔筒底部与基础环交界面的荷载标准值，应采用荷载修正标准值；8 验算地基变形、基础裂缝宽度和基础疲劳强度时，荷载效应应采用标准组合，上部结构传至塔筒底部与基础

15、环交界面的荷载直接采用荷载标准值；9多遇地震工况地基承载力验算时，荷载效应应采用标准组合；截面抗震验算时，荷载效应应采用基本组合；10 罕遇地震工况下，抗滑稳定和抗倾覆稳定验算的荷载效应应采用偶然组合；11对可能受洪（潮）水影响的基础，不同荷载工况应和不同的洪（潮）水位组合。1.2.1.3 地基分类A类：地形条件稳定，浅表地层均匀、承载力较高，非液化土层、软弱下卧层埋深较厚的土基和地质条件简单（岩层层面较平、结构面不发育、力学性质稳定）的岩基。一般而言，当风电机组基础坐落于地基承载力特征值大于160180kPa、压缩模量大于10MPa的砂土或全（强）风化土上，且地下水位较低，则可考虑采用扩展基

16、础。岩石较好的地基可采用锚杆基础。B类：软弱地基，指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。此类地基适合桩基础及复合地基，沿海以粉细砂及淤泥质土为主优先采用打入桩及钻孔灌注桩，预制打入桩中有条件时，优先采用预应力高强混凝土管桩（PHC）。较深地基土标贯击数较高（粘性土大于20击、砂土大于40击）的地区宜优先采用钻孔灌注桩。C类：浅表地层承载力较低，土质松散、厚度较大，难以挖除、不宜采用天然地基，但下卧层条件较好，本类地基宜优先选用复合地基，如CFG桩、水泥搅拌桩、碎石桩、旋喷桩等复合地基。 D类：特殊、复杂地基，如岩基结构面发育、地层不稳定、膨胀土、湿陷性土、可液化土

17、、欠固结土、盐渍岩土、污染土等须进行特殊处理的地基。特殊、复杂地基不宜作风电机组的地基，或要采取相应的特殊措施。 E类：岩溶、滑波、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、活动断裂带等不良地质区域不应作为风电机组地基。1.2.2 扩展基础设计1风电机组的扩展基础一般指由台柱和底板组成的钢筋混凝土独立基础，包括坐落于天然地基和复合地基上的两种；2扩展基础本身应有足够的强度、刚度和耐久性，地基应有足够的承载力，且不产生超过上部结构安全和正常使用所允许的变形；3 基础结构型式及体型风电机组扩展基础一般设计为大块体结构，扩展基础底面宜设计为正多边形或圆形等轴对称形状，以充分发挥材料自身强度。4扩展基础应

18、满足地基承载力、变形及稳定性要求，基础稳定的安全系数应满足相关规范要求。另外，基底允许脱开面积均应满足表10-3的要求。如不满足要求应采取加大基础底面积或埋深等措施。表10-4 各计算工况基底允许脱开面积指标计算工况基底脱开面积AT/基底面积A（100%）正常运行荷载工况、多遇地震工况不允许脱开极端荷载工况25%1.2.3 岩石锚杆基础设计1 当地基为新鲜、完整的岩体时，可采用岩石锚杆基础；。2 岩石锚杆基础的稳定性应根据工程地质和水文地质条件进行抗滑、抗倾覆、抗浮稳定计算。抗滑稳定计算应根据地质条件分别进行沿基础底面和地基深层结构面的稳定计算；3 岩石锚杆基础抗倾覆稳定计算中，基础所承受的倾

19、覆力矩由锚杆和基础本身自重（含上部竖向荷载）共同承担。抗滑、抗浮稳定计算中，基础抗滑、抗浮力不足部分由锚杆承担。1.2.4 桩基础设计1 桩基应根据具体条件分别进行下列承载力计算和稳定计算：1）应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算；2）应对桩身和承台结构承载力进行计算，对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50的桩，应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩，应按吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；对于钢管桩，应进行局部压屈验算；3）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算；4）对位于坡地、岸边的桩基，应进行整体稳定性验算；5）

20、对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算；6）对于抗震设防区的桩基，应进行抗震承载力验算；7）应验算其整体水平位移。2 符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时，应计入桩侧负摩阻力：1）桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；2）桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时；3）由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。3 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级，验算桩和承台正截面的抗裂和裂缝宽度。4 桩基结构的耐久性应根据设计使用年限、现行国

21、家标准混凝土结构设计规范（GB50010）的环境类别规定以及水、土对钢、混凝土腐蚀性的评价进行设计。5 二类和三类环境中，设计使用年限为50 年的桩基结构混凝土应符合表10-5 的规定。表10-5 二类和三类环境桩基结构混凝土耐久性的基本要求环境类别最大水灰比最小水泥用量(kg/m3)最低混凝土强度等级最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）二a0.60250C250.33.0b0.55275C300.23.0三0.50300C350.13.0注： 氯离子含量系指其与水泥用量的百分率； 预应力构件混凝土中最大氯离子含量为0.06%，最小水泥用量为300kg/m3；最低混凝土强度等级应按表中

22、规定提高两个等级； 当混凝土中加入活性掺合料或能提高耐久性的外加剂时，可适当降低最小水泥用量； 当使用非碱活性骨料时，对混凝土中碱含量不作限制； 当有可靠工程经验时，表中最低混凝土强度等级可降低一个等级。6 桩身裂缝控制等级及最大裂缝宽度应根据环境类别和水、土介质腐蚀性等级按表10-6 规定选用。表10-6 桩身的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值环境类别钢筋混凝土桩预应力混凝土桩裂缝控制等级Wlim（mm）裂缝控制等级Wlim（mm）二a三0.2（0.3）二0b三0.2二0三三0.2一0注： 水、土为强、中腐蚀性时，抗拔桩裂缝控制等级应提高一级； 二a 类环境中，位于稳定地下水位以下的基桩，其最

23、大裂缝宽度限值可采用括弧中的数值。7 四类、五类环境桩基结构耐久性设计可按国家现行标准港口工程混凝土结构设计规范（JTJ 267 ）和工业建筑防腐蚀设计规范（GB 50046 ）等执行。8 单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值的确定应符合下列规定：1）单桩竖向静载试验应按现行行业标准建筑基桩检测技术规范（JGJ106）执行；2）对于大直径端承型桩，也可通过深层平板（平板直径应与孔径一致）载荷试验确定极限端阻力；3）对于嵌岩桩，可通过直径为0.3m 岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值，也可通过直径为0.3m 嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值；4）桩

24、的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值，宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系，以经验参数法确定单桩竖向极限承载力。9 工程桩应进行承载力和桩身质量检验。10 有下列情况之一的桩基工程，应采用静荷载试验对工程桩单桩竖向承载力进行检测，检测数量应根据桩基设计等级、本工程施工前取得试验数据的情况，按行业标准建筑基桩检测技术规范（JGJ106）确定：1）工程施工前已进行单桩静载试验，但施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常时；2）施工前工程未进行单桩静载试验的工程；

25、3）地质条件复杂、桩的施工质量可靠性低；4）采用新桩型或新工艺。11 挤扩支盘桩有条件的地方可采用灌注桩挤扩支盘工艺以降低基础造价。1）在下列土层中可设置分支和承力盘：可塑至硬塑的黏性土；中密至密实的粉土、砂土或卵砾石层；全风化岩，强风化软质岩石；2）采用干法施工在砂性土中和采用水下施工在粘性土中设置承力盘，应通过试验检查成盘的可行性；3）挤扩支盘桩的配筋长度应符合下列要求：对以底承力盘为主受力的挤扩支盘桩，宜沿桩身通长配筋；短桩宜通长配筋；对不以底承力盘为主受力的长桩，配筋长度不宜小于23桩长，且钢筋端部宜延伸至相邻盘底面500mm以下；对竖向承载力较高的单桩，宜沿深度分段变截面通长配筋；当

26、桩身周围有淤泥质土和液化土层时，配筋长度应穿过该软弱土层；对承受负摩阻力的桩、位于坡地岸边的桩、抗拔挤扩支盘桩和因地震作用、冻胀或膨胀力作用而承受拔力的挤扩支盘桩，均应通长配筋；4）挤扩支盘桩的单桩抗压、抗拔承载力应通过现场试验确定，水平承载力宜通过现场水平荷载试验确定，水平承载力可按普通灌注桩进行估算。5）挤扩支盘桩桩身承载力和抗裂控制计算应按国家现行有关灌注桩标准的规定执行。1.2.5 地基处理1.2.5.1 一般规定1 本章所指的软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等；2 软土地基设计包括整体稳定分析、沉降计算及地基处理设计等

27、，根据风电机组基础等级、荷载大小、施工工期及地质条件等确定其设计内容；3 地基处理方法一般可采用密实法、置换法和灌浆法；4确定地基处理方案前应进行现场试验，检查方案的可行性后，方可进行地基处理的施工图设计与施工；5 软土地基处理有多种方法，可采用单种或多种方法相结合。方案选择应根据地质、工期、造价等具体情况，经技术经济比较，采用最优方案。地基处理后应进行静力稳定计算。竣工后的总沉降量和不均匀沉降应不影响风电机组基础的安全运用。1.2.5.2 沉降计算1 沉降计算应包括基础中心线处加固体及其以下地基的最终沉降量，并对计算结果按地区经验加以修正；尚应计算基础边缘的沉降及沉降差即沉降斜率；2 对滨海

28、地区的风电机组基础，为了简化计算，取用平均低潮位时的工况作为荷载计算条件；3 加固部分地基的变形按加固方式不同，按规范采用相应的公式计算。1.2.5.3 软土地基处理主要方法适合风电机组基础处理的软土地基处理方法主要有：水泥土搅拌法、水泥粉煤灰碎石桩法 （CFG桩）、高压喷射注浆法等，要因地制宜、结合当地工程经验、按相关规范进行设计。1 水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥及淤泥质土。当用于处理泥碳土、有机质土、塑性指数Ip大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区，须通过现场试验确定其适用性。2 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。

29、对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。根据地基处理要解决的地基承载力问题、变形问题还是液化问题，而采取不同工艺、设计方法和布桩形式。3 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基；当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。1.3 箱变基础设计箱变基础设计所需的主要资料：箱变生产厂家提供的设计荷载及安装图，风场的地形、水文及地质条件。箱变基础结构型式：根据地下水位、冻土深度、地基承载力、交通情况等采用不同的布置和结构型式。一般采用空箱结构，地下水位低时可为圬工砌体结构，基础可为筏板或条形基础；地下水位较高时可采用钢筋混凝土箱体结构。滩涂等地基条件差的地区，也可直接在风电机组基础上布置框架结构，将箱变架在平台上。箱变基础的设计要满足稳定、承载、变形的要求。另外根据需要设围栏、踏步、通风孔、爬梯及网窗，同时预留电缆穿线孔。