风机基础选型与桩基础设计优化

三桩基础海上风机结构的比较分析海上风机是指安装在海上的大型风能利用设备，是清洁能源领域中的一个重要组成部分。

现代海上风机的结构主要由塔座、机舱、叶片、轴和基础组成。

基础是保持整个海上风机稳定的重要组成部分，也是传递风机重量和风载荷的属性之一。

基础适当的设计和施工是保证海上风机可靠性和长久稳定运行的关键之一。

目前，海上风机的基础结构主要有三种类型，分别是单桩基础、桶形抗拔基础和吊扣式基础。

下面将对这三种基础结构进行比较分析。

1. 单桩基础单桩基础是一种简单、成熟、可靠的基础结构，可应用于水深不超过30米的浅海风机，该风机通常使用普通开挖船安装，成本较低。

在单桩基础的设计中，桩的直径、长度和钢板堆垛方式等参数需要精细化计算和调整，以确保桩基能够承受风载、水动力、震动和永久荷载的各种作用力，保证风机的稳定运行。

与其他基础结构相比，单桩基础的优点是施工相对简单，适用范围广，成本低廉。

但是，单桩基础的主要缺点是其对泥土层的依赖性较高，桩基施工流程中使用重型打桩机或现场钢板打桩常会引起水质污染和水下噪音干扰，因此，其适用范围受限，需要充分考虑海洋环境对基础的影响等制约因素。

2. 桶形抗拔基础桶形抗拔基础是另一种常用的海上风机基础结构，通常适用于25至50米深度的水域。

桶形基础的设计是在打预应力混凝土桶体的时候将桶内下部空泡，以提高抵抗弯矩的能力和抗拔性能。

相比于单桩基础，桶形基础在深海或海底地形复杂的地方表现更为出色，具有刚性强、耐风载性好和可减少海洋环境污染等优势。

值得注意的是，桶形基础的施工工艺比单桩基础要复杂一些，需要使用更多的施工设备和人工，所以桶形基础的施工成本比单桩基础更高。

另外，一个缺点是他的模拟需求和设计流程要比单桩基础更为复杂。

此外，由于桶形基础需满足上下游良好的模拟特性，它在提高海底安全系数的同时与其上面的形成很好的一体化，有效地减少了海上风机的摇晃，因而得到了广泛的应用。

3. 吊扣式基础吊扣式基础是一种具有高度灵活性和可重定位性的海上风机基础结构，主要用于深海和远海风机安装。

工程设计施工与管理\ China Science & Technology Overview风机基础选型与桩基础设计优化郝渊博（内蒙古能源建设投资（集团）有限公司，内蒙古呼和浩特010010）摘 要：风机基础的选型是整个机组正常运行的关键，由于风机塔架的高度问题，对应产生的弯距就会比较大，这主要是根据其风机基础的整体设计和荷载量所控制的，对风机基础的位置和沉降的要求比较高。

在风电场投资项目中，选择适合工程的风机基础, 对整个项目工程的合理有效开展具有重要意义。

本文主要根据当前的基础选型进行系统分析和总结，进而为后期的基础选型提供一定参考。

关键词：风机基础选型；桩基础；优化中图分类号：TU476.1文献标识码：A文章编号：1671-2064（2020）16-0070-020.引言由于风机选型的基础在实际的设计过程标准比较高，在进行具体的风机基础设计过程中，要综合考虑多种设计 参数，经统筹考虑后，进而为整个基础的选型提供一定的参考意义。

此外，有些地区地基土为软弱土层或高压缩性 土层，常规基础方案很难满足相应的要求，但是桩基础却能够更好地适应各种地质条件。

在实际的设计过程中，一 定要对现场的地质情况进行详细勘察，一方面是由于地基处理的费用在工程实际实施过程中所占比例较大，另一方 面，根据地质情况的不同对地基处理的方案也有区别，只有综合把握各方面的数据信息后，方可进行统筹设计和优 化。

总之，需考虑多方面的因素，进而为后期的基础选型 创造有利的条件。

1.风机基础选型根据基础具体埋深的大小，基础主要分为浅基础与深基础。

目前风电机组单机容量逐步增大，风力发电机组基 础的结构形式一般可以分为以下几类（以下以锚栓式为例示意，实际中采用基础环式的也较多）：第一类风机基础为普通扩展式基础，具体分为：方 形、多边形及圆形，目前设计中，以圆形扩展基础及八边形扩展基础应用最为广泛，此类基础埋深较浅，一般约 为3.0m 〜4.0m 左右（具体埋深与风机荷载、基础持力 层深度、冻深有关），结构形式较为简单，施工难度相对 较小，塔筒与风机基础的连接采用预埋基础环或锚栓连接。

风机基础选型与桩基础设计优化发布时间：2021-04-16T13:59:51.663Z 来源：《基层建设》2020年第32期作者：刘国亮[导读] 摘要：随着社会经济发展，以风能为代表的清洁能源得到人们的关注，我国也开始开发与利用风能，风机建设也在这一时期得以有效开展。

广东甘特电力设计有限公司 510000摘要：随着社会经济发展，以风能为代表的清洁能源得到人们的关注，我国也开始开发与利用风能，风机建设也在这一时期得以有效开展。

为了保证机组正常运行，要提高对风机基础的重视程度，由于对桩基础标准要求比较高，在基础选型时要选择完善的方案。

文章先介绍风机基础类型及特征，再论述风机桩基础优化要点，确保基础质量，为后期投入使用做好准备。

关键词：风机基础；选型；桩基础设计引言：风机应用范围非常广，在使用风机之前，要重视对风机基础选型，会影响到后期效果。

对实际情况进行分析，考虑后设计桩基础并进行优化，确保达到预期目标。

对风机桩基础优化，从不同方面入手去做，确保具有较高水平。

制定出完善设计方案，为实际工作开展提供正确指导，保证风机可以实现高效、稳定运转。

一、风机基础选型介绍浅基础和深基础的划分依据是埋深深度，人工地基和天然地基的划分依据是作业方式。

其中浅地基类型较多，例如扩展基础、联合基础等，不同基础在结构形式上有着明显差异。

风机扩展基础通常适用于浅部有较好持力层、地基承载力高的情况。

最具代表性的就是我国内蒙的风电场，除此之外，锚杆基础用于岩石基础，最常见的时山区风电场。

深基础适用于软弱地基，在我国东部地区比较常见，深基础形式包括桩基础和沉井基础。

桩基础应用于较高的建筑中，一般质量都较高，具有抗震性能，可以有效控制地基沉降和沉降速率。

在发展过程中，预制钢筋混凝土桩由于质量较高，应用范围在不断扩大，如果桩身结构是控制因素，建议采用预应力桩。

风机基础设计与建设的重点，扩展基础的材料为现浇钢结构混凝土。

扩展基础分为两种，分别为圆台板式扩展基础与筏板式扩展基础。

江苏某风电厂风机桩基础选型分析风力发电作为一种清洁能源，近期受到国家政策的大力支持。

风力发电机的基础在风电场投资中占较大比重。

本文以江苏某风力发电场为例，探讨了设计过程中，如何合理选择风机桩基础从而合理节省工程造价。

1.工程地质情况1.1 场地地形及地貌单元拟建场地原为农田，现为待建场地，地形平坦，地貌单元属于海积平原,地层分布较稳定。

1.2岩土体单元结构与类型据钻探取样和原位测试显示，拟建场地土层自上而下可分为15层，分别描述如下：（1）素填土：灰褐色，松散，主要由粘性土组成，土质不均匀，表层含大量植物根系。

（2）粘土：灰褐色，可塑，土质较均匀，见铁锰质渲染，干强度高，无摇振反应。

（3）淤泥：灰色-灰青色，饱和，流塑，土质细腻，有臭味，切面光滑，有光泽，干强度高，韧性高，无摇震反应。

（4）粉质粘土夹砂：灰黄色，可塑，局部软塑，土质不均匀，局部夹粉细砂薄层，单层层厚5-35cm，干强度中等，韧性中等，无摇震反应。

（5）黏土夹砂：黄褐色，可塑，土质较均匀，含少量铁锰质氧化物，切面光滑，局部夹粉细砂薄层，单层厚度5-30cm，干强度高，韧性高，无摇振反应。

（6）细砂：灰黄色，饱和，中密，颗粒均匀，分选性好，级配差，砂质不纯，局部夹有薄层粘性土，单层厚度5-30cm，砂粒呈圆形及亚圆形，主要由长石、石英及云母颗粒组成。

（7）细砂：灰黄色，饱和，密实，颗粒均匀，分选性好，级配差，砂质不纯，局部夹有薄层粘性土，单层厚度5-35cm，砂粒呈圆形及亚圆形，主要由长石、石英及云母颗粒组成。

（8）细砂：灰黄色，饱和，密实，颗粒均匀，分选性好，级配差，砂质不纯，局部夹有薄层粘性土，单层厚度5-20cm，砂粒呈圆形及亚圆形，主要由长石、石英及云母颗粒组成。

（8）-1细砂夹粉质粘土：灰黄色，饱和，中密，颗粒均匀，分选性好，级配差，砂质不纯，局部夹有薄层粉质粘土，呈层状，层厚5-30cm，砂粒呈圆形及亚圆形，主要由长石、石英及云母颗粒组成。

风机基础选型与桩基础设计优化风力发电是一种清洁能源，提供了可再生的电力资源，以减少对传统能源的依赖。

而风机基础选型与桩基础设计优化对于风力发电项目的运行效率和稳定性至关重要。

在风电项目中，风机基础选型与桩基础设计优化是一个复杂的过程，需要结合地质环境、气候条件、风机类型等因素进行综合考虑，从而确保风机在各种条件下能够正常运行，并保证项目的长期稳定运作。

风机基础选型是风电项目中非常重要的一环。

风机基础主要有浅基础和深基础两种类型。

浅基础主要包括筏板基础、独立基础、地锚基础等，适用于土质较好的地区。

而对于土质差、地质条件较差的地区，需要采用深基础，包括桩基础、底座基础等。

选择合适的基础类型需要综合考虑地质条件、风机叶片负荷、成本控制等因素，从而确保基础的安全稳定和成本的控制。

桩基础设计优化是风机基础选型中的重要环节。

桩基础在风电项目中扮演着非常重要的角色，它不仅可以起到支撑和固定风机的作用，还可以通过桩基础的设计优化来提高风机的稳定性和运行效率。

在桩基础设计中，需要考虑的因素包括桩基础的布设形式、桩基础的类型、桩基础的长度和直径、桩基础的材料等。

通过对这些因素进行合理的设计和优化，可以有效地提高桩基础的抗风性能和承载能力，从而保证风机在各种条件下能够安全稳定地运行。

针对风机基础选型与桩基础设计优化这一重要环节，可以采取一些措施来提高风电项目的运行效率和稳定性。

需要进行充分的地质勘探和分析，以了解所在地区的地质条件和地下水情况，从而为基础选型和桩基础设计提供可靠的依据。

需要对风机的叶片负荷进行合理的分析和计算，以确定合适的基础类型和桩基础的长度和直径。

还需要结合当地的气候条件和气象数据，对风机基础和桩基础进行安全稳定性的评估和优化设计。

需要引入先进的技术和设备，以提高基础施工的质量和效率，从而保证基础的安全可靠。

海上风机单桩基础沉桩施工工艺与应用目录一、内容概述 (2)二、海上风机概述 (2)1. 海上风机的特点 (3)2. 海上风机的发展趋势 (4)三、单桩基础沉桩技术介绍 (5)1. 单桩基础的基本原理 (6)2. 沉桩技术的工艺流程 (7)四、海上风机单桩基础沉桩施工工艺 (8)1. 施工前的准备工作 (9)（1）施工队伍组织 (10)（2）施工设备的准备与检查 (11)（3）施工现场的勘察与布置 (12)2. 施工工艺流程 (13)（1）桩位的确定与布置 (14)（2）桩基础制作与运输 (15)（3）沉桩作业的实施 (16)（4）质量检测与评估 (17)3. 施工中的注意事项 (19)五、海上风机单桩基础沉桩施工应用实例分析 (20)1. 工程概况与地质条件分析 (21)2. 单桩基础设计与选型依据 (22)3. 施工过程描述与实施效果评价 (23)4. 经验总结与问题解决方案分享 (24)六、海上风机单桩基础沉桩技术的优化方向与建议 (26)1. 技术优化方向分析 (27)2. 施工过程中的改进措施建议 (28)3. 政策法规与行业标准的建议与期望 (29)七、结论与展望 (30)1. 研究成果总结 (31)2. 未来发展趋势与展望 (32)一、内容概述随着全球能源需求的不断增长，海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越广泛的关注和应用。

海上风机单桩基础沉桩施工工艺与应用是海上风电场建设中的关键环节，对于保证风电机组的安全稳定运行和提高风电场的经济性具有重要意义。

本文主要围绕海上风机单桩基础沉桩施工工艺与应用展开论述，包括沉桩施工的基本原理、技术要求、施工方法、质量控制以及实际应用案例等方面的内容，旨在为海上风电场建设提供科学、可行的技术支持。

二、海上风机概述海上风力发电作为一种可再生能源技术，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

海上风机作为海上风力发电系统的核心部分，其结构设计和施工工艺直接影响着整个发电系统的运行效率和安全性。

风机基础选型与桩基础设计优化作者：徐佰峰来源：《装饰装修天地》2019年第22期摘; ; 要：机组运行的过程中风机基础有着重要的应用意义，通常来说风机有着较高的塔支架，这一过程中的弯矩也会影响到控制性荷载。

关键词：风机基础;桩基础设计;设计优化1; 相关背景风机基础是机组安全运行的重要保障，由于风机塔架较高，水平风荷载在基础顶面产生的弯矩较大，该弯矩往往是风机基础设计的控制性荷载。

风机对基础的水平位移和不均匀沉降要求高，基础选型时应选用具有较好抗变形能力的基础方案。

在整个风电场投资中，风机基础的土建投资占较大比例，因此开展风机基础的优化选型具有重要的意义。

2; 特点根据埋深大小，基础可分为浅基础（一般3; 风机桩基础优化要点3.1; 基础体型由于风机上部荷载的随机性，风机基础应采用中心对称布置方案，圆形基础是比较合理的基础体型。

3.2; 承台半径减小承台半径可显著减少承台混凝土用量，还可以减少基础开挖、回填工程量。

承台（含承台以上回填土）自重的减少有利于减小由于恒载引起的单桩竖向压力;但减小承台半径会使上部风机荷载引起的外圈桩单桩竖向压力和上拔力增大;因此减小承台半径对桩基础内力的影响需要综合评价上述两种因素的相对影响程度。

通过优化承台半径，可达到优化基础综合工程量的目的。

3.3; 承台埋深承台埋深一般由桩顶标高决定，尽量使承台座落于较好持力层上。

承台埋深及覆土自重会对单桩竖向压力和上拔力大小有影响，应予以综合考虑，当承台底面位于地下水位以下时，应采用上覆土体和承台混凝土的浮重度进行计算。

3.4; 承台厚度承台厚度应满足抗冲切强度要求，要求承台有足够的刚度保证内力传递，使桩基承台和内外桩协同工作。

应保证风机塔架在基础混凝土中有足够的嵌固深度，风机塔架与基础连接节点（基础环或预埋螺栓）是风机疲劳的关键部位，应进行专门节点设计。

承台厚度对承台配筋量也有一定影响。

3.5; 承台配筋根据承台弯矩包络图确定承台截面配筋，并确定钢筋的截断位置，因此绘制可靠、准确的弯矩包络图是承台配筋优化的关键。

施工组织、风机安装论证及优化设计专题报告本工程处于浅水海域，水深条件无法满足船舶施工的条件，因此考虑全陆上施工的方案。

根据本工程场区的水深条件和地质情况，现阶段提出路基箱和充填袋装砂两种施工道路方案进行比选。

通过分析，本阶段推荐采用路基箱方案作为临时施工道路，该方案优点在于：满足海洋部门对海洋环境保护的要求；施工便利，工作面小，投入劳动力少，投入设备简单。

根据本阶段风机基础型式的设计，风机基础施工采用单个基础围堰进行挡水保护，形成干地施工的方式。

风机部件自堆存基地通过陆上运输至风机安装现场，采用750t履带吊配合150t汽车吊，将塔筒、机舱、叶轮各部件按顺序进行分体安装。

6.1 工程概述华电国际曹妃甸200MW海上风电场位于唐山市曹妃甸区曹妃甸生态城外侧海域。

风电场北侧距离曹妃甸内线滨海大道约1.5km，。

风电场总规划装机200MW，现阶段拟布置67台单机容量3.0MW的风电机组。

图6.1-1 工程场址示意图6.2 自然条件6.2.1 水文气象条件工程区域气候为暖温带季风气候逐渐过渡到暖温带滨海半湿润大陆性季风气候，大陆性季风气候显著，四季分明，冬季漫长，春秋短暂。

唐山年平均气温为11 度，最高月份(7 月)平均气温为25 度，最低月份(1月)为-5.6 度。

由于海洋调节的影响，日温差比年温差明显偏小，春秋日温差较大，平均无霜期为184 天。

最大冻土深度80cm。

本地区年平均降水量628.9mm，年内分配不均匀，主要表现在冬春干旱少雨，夏秋雨水集中，并且降水在年际分配上变率大，在地域分布上内地降水大于沿海。

全年降水量集中在6～9 月份，降水量492.4mm，占全年降水量的78.25%。

6.2.2 风力条件工程沿海区域风的季节变化明显，冬季盛行偏西北风，频率为47%，平均风速为5.1m/s；春、夏季盛行偏南和东南向风，频率为49%和64%，平均风速为5.1m/s 和6.6m/s；秋季多偏西南向风，频率为34%，平均风速为4.9m/s。

风机基础选型与桩基础设计优化
一、风机基础选型
1.风机型号的选择：首先根据风机的使用要求，选择合适的风机型号，比如常见的水
平轴风机，垂直轴风机等。

2.风机负荷的确定：根据空调通风系统设计要求来计算所需的静压、静压损失及其他
参数，综合分析后确定风机的负荷、扬程、温度等参数。

3.风机功率等级的选择：根据风机功率与负荷进行比较，选择合适的功率等级，如小
功率风机、中等功率风机、大功率风机，使风机运行效率达到最优。

二、桩基础设计优化
1.桩基础的尺寸选择：根据实际工程情况准备布置图来确定桩基尺寸大小，比如桩长、桩直径等；
2.桩基础的混凝土方量配置：进行实际的工程计算来进行混凝土方量的估算，确定合
理的混凝土的配比，以满足风机所需的强度、坚固程度等；
3.桩基础施工阶段：根据施工现场情况准备好检查与验收及安装施工手册，以确保桩
基础施工工作质量，使桩基稳定有序施工，减少施工延误。