不同风机基础形式的技术性与经济性比较

海上风机基础形式（原创实用版）目录一、引言二、海上风力发电基础形式概述1.定义及分类2.发展背景及意义三、海上风电机组基础结构1.现今主要形式2.各类基础结构的适用情况及优缺点四、海上风电基础的发展趋势五、结论正文一、引言随着全球气候变暖和能源价格的持续上涨，发展新能源和可再生能源已成为世界各国的共同关注。

其中，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多国家的重视。

为更好地推广和应用海上风电技术，本文将对海上风力发电基础形式进行分析和探讨，以期为海上风电场的建设提供借鉴和参考。

二、海上风力发电基础形式概述1.定义及分类海上风力发电基础形式是指支撑海上风电机组的建筑物或结构物。

根据不同的分类标准，海上风电基础形式可以分为以下几类：（1）固定式基础：包括单桩、群桩等类型，主要适用于浅海区域。

（2）漂浮式基础：主要包括单体漂浮式、群体漂浮式等类型，适用于深海区域。

（3）海底固定式基础：如海底电缆、海床锚等类型，适用于深海区域。

2.发展背景及意义随着全球能源消耗的持续增长和环境污染问题日益严重，各国政府纷纷提出发展可再生能源的战略目标。

海上风力发电具有资源丰富、占地面积小、对环境影响较小等优点，成为各国政府和企业竞相发展的领域。

海上风力发电基础形式的研究和创新，对于提高海上风电场的安全性、稳定性和经济性具有重要意义。

三、海上风电机组基础结构1.现今主要形式目前，海上风电机组的基础结构主要有以下几种：（1）单桩基础：单桩基础是海上风电场中最常见的一种基础形式，其结构简单，施工方便，适用于各种海况。

（2）群桩基础：群桩基础由多根桩基组成，可以提高风电机组的稳定性，适用于海况较恶劣的区域。

（3）漂浮式基础：漂浮式基础适用于深海区域，其主要特点是可以随着海浪的波动而上下浮动，以减小对海底的影响。

（4）海底固定式基础：海底固定式基础通过海底电缆、海床锚等结构将风电机组固定在海底，适用于深海区域。

2.各类基础结构的适用情况及优缺点（1）单桩基础：适用情况广泛，优点是结构简单、施工方便，缺点是对海况要求较高。

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。

风电机组基础设计的研究摘要：本文以某风电项目风电机组基础进行设计分析，阐述了在平原地貌风电场土层地质条件下风机基础形式设计的选择、桩基础形式的方案比选、桩基础方案经济性分析、施工技术质量及可靠性分析等内容，并探讨PHC预制管桩基础设计的建议，对项目的快速推进具有重要意义。

关键词：灌注桩基础、PHC预制管桩基础、方案比选、经济性分析、基础设计某风电工程项目属于平原地貌风电场，场址海拔高度20～26m。

风机塔架属于高耸建筑，作为风机塔架的基础，其所承受上部的水平力和倾覆力矩较大，基础形式通常采用扩展基础或桩基础，具体基础形式的选用应根据建设场地地基条件确定。

一、风机基础形式设计的选择本项目地层均为第四系覆盖层，地基基础埋深一般为3.0m左右，①1粉质黏土层、①2粉土层、①3层粉砂承载力较低，层厚不均，层位分部不稳定，工程性能较差，不宜作为地基持力层，其他各层埋深较大，且①2粉土层、①3粉砂层、②3粉砂层、④1粉砂层在基本烈度为VII度时会产生液化现象，根据目前的风机荷载情况，需采用桩基础形式。

二、桩基础形式的方案比选根据本场区的地质条件，本项目桩基础推荐采用钢筋混凝土灌注桩基础与PHC预制桩基础比选。

方案一：钢筋混凝土灌注桩基础根据风机厂家提供的荷载资料及地勘资料，拟定风机基础为现浇钢筋混凝土圆形基础承台，下部设置34根（外圈22根，中圈12根）φ800钢筋混凝土灌注桩。

基础承台采用C40钢筋混凝土结构，基础底部直径19.6m，基础高度3.5m。

钢筋混凝土灌注桩直径800mm，混凝土强度等级为C35，平均桩长30m。

钢筋混凝土灌注桩基础图方案二：PHC预制管桩基础根据风机厂家提供的荷载资料及地勘资料，拟定风机基础为现浇钢筋混凝土圆形基础承台，下部设置48根（外圈28根，内圈20根）PHC600AB110预应力混凝土管桩，直径为600mm，壁厚为110mm。

桩身混凝土强度等级为C80，平均桩长30m。

摘要：对目前存在的海上风力发电机组基础的形式及其优缺点进行比较分析。

关键词：基础；海上风电；海上风力发电机组中图分类号：P74；TK83文献标识码：B 文章编号：1673-3355（2011）04-0002-04Various Types of Foundations for Offshore Wind TurbinesFang TaoAbstract:The paper describes the types of foundation at present available for offshore wind turbines and compares them ontheir advantages and disadvantages.Key words:foundation ；offshore wind power ；offshore wind turbine能源不仅是人类生存和发展的重要物质基础，而且是全球经济发展的重要资源。

随着全球能源消费不断增长，传统化石能源资源不断减少，价格不断攀升，使得可再生能源在各国能源战略中逐渐占据重要地位。

风能因使用成本相对较低，后续不需补给能源而成为最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一。

海上风力发电机组的基础由于需要同时具备海洋工程、高耸结构基础、动力设备基础三种工程特性，导致其在结构形式上既有重心高、承受水平力和弯矩较大等特点，又与海床的地质结构、海上风浪、海流及冰载荷等因素有关；并且由于海上施工条件复杂，受安装和施工设备的影响较大，设备的使用费用也非常高。

因此，海上风力发电机组的基础是导致海上风力发电成本较高的主要因素之一。

鉴于基础设计既要考虑所处地势及地质情况，又要兼顾经济性，所以大力发展经济适用的基础结构是海上风力发电研究的重要课题。

1基础型式分类用于海上风力发电基础的支撑结构一般根据其构造特性、安装方式、结构形式及制造材料进行分类。

最基本的支撑结构为：桩基结构、重力基础结构、负压桶式结构和漂浮结构[1]。

摘要：输电线路铁塔基础设计对整个输电线路设计的影响至关重要，必须综合考虑，根据不同的地质情况，选择合理的基础形式，不仅可以减少材料的用量，同时也能更好的保护环境，本文结合工程实际，对比了各种基础形式的计算结果，选择了更加合理的基础形式。

关键词：基础选型、台阶基础、板式直柱基础、斜插基础、陶挖基础一、引言铁塔基础作为输电线路结构设计的重要组成部分，混凝土和钢材用量在整个线路工程费用中占有很大比重。

输电线路铁塔的基础设计很多时候是可以用不同的基础形式进行计算的，只要能满足不同基础形式的特点，一般来说安全上面没有太大问题，但是现在的设计越来越趋向于经济设计，既保证安全又要最大限度的较少投资，这就需要对基础进行优化设计。

二、基础型式输电线路杆塔的基础分为钢管杆、水泥杆基础和铁塔基础，基础形式的选择应根据杆塔形式、工程水文地质情况、沿线地形、施工运输等条件综合考虑确定，输电线路铁塔所采用的基础常用类型大致可分为以下几类：（1）“大开挖”基础类：这类基础是指埋置于预先挖好的基坑内并将回填土务实的基础，是以扰动的回填土构成抗拔土体满足基础的上拔稳定，由于是扰动过的土体，虽然经过务实也很难恢复原有土体的结构强度，因而按抗拔性能而言这类基础是不够理想的基础形式。

包括台阶式基础、板式直柱基础。

（2）陶挖基础类：这类基础是指混凝土和钢筋骨架放于人工或机械陶挖而成的土胎内，它是以天然土体构成的抗拔土体以保证基础的上拔稳定，应用于陶挖中无水进入基坑的粘性土中，他能冲分发挥原状土的特性，不仅具有良好的抗拔性能，而且具有较大的横向承载力。

包括掏挖式基础。

（3）斜插式基础类：斜插式铁塔基础作为一种新型基础，因其受力合理，能节省大量的材料，在输电线路的设计中得到了广泛的应用。

包括插入式基础。

4.桩基础类：桩基础又可分为钻孔灌注桩，预制桩，人工挖孔桩等，对应钻孔灌注桩和预制桩，主要适用于地下水位高的粘性土和砂土等地基、特别是跨河塔位等特殊的地形，人工挖孔桩主要用于地质情况较好，地下水位很深的山区等塔位地形受限制的地段。

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。

不同基础形式在住宅中的应用对比
1.项目背景：
某住宅项目位于两种不同地质条件的地块，地块A 地质条件较好，为硬质地层；地块B 为软土地层。

在地块A 和地块B 分别建设相同户型和层数（7 层）的住宅，对比不同基础形式的经济性。

2.经济性分析：
地块A：
采用独立基础，由于地基承载力较高，独立基础的尺寸相对较小。

每个独立基础混凝土用量约3 - 5 立方米，钢筋用量约0.5 - 1 吨。

基础造价每平方米约为300 - 400 元，一栋建筑面积为2000 平方米的住宅，基础总造价约为60 - 80 万元。

地块B：
采用桩基础，根据地质勘察，桩长约15 - 20 米，桩径为0.4 - 0.6 米。

每根桩混凝土用量约1 - 2 立方米，钢筋笼用量约0.2 - 0.3 吨。

基础造价每平方米约为800 - 1000 元，同样建筑面积的住宅，基础总造价约为160 - 200 万元。

3.结论：地质条件对基础形式的选择和经济性有很大影响。

在地质条件好的情况下，选择浅基础（如独立基础）可以有效降低基础造价；而在软土地基条件下，桩基础虽然造价较高，但能保证建筑物的稳定性和安全性。

海上风电场风机基础选型1.概述风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。

海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆上25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命；风切变小，因而塔架可以较低；在海上开发风能，受噪声、景观、鸟类、电磁波干扰等问题较少；海上风电场不涉及土地征用等问题，人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋家或地区，较适合发展海上风电。

海上风能利用不会造成大气污染和产生任何有害，可减少温室效应气体的排放，环保价值可观，海上风电的这些优点，使得近海风力发电技术成为近年来研究和应用的热点。

发电成本是海上风电发展的瓶颈，影响海上风电成本的主要因素是基础结构成本(包括制造、安装和维护)。

目前，海上风电场的总投资中，基础结构占20~30%，而陆上风电场仅为5~10%。

因此发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。

2.风机基础结构型式海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一。

目前国外研究和应用的海上风机基础从结构结构型式上主要分为重力式基础、桩基础及悬浮式基础。

前两种形式已在欧洲海上风电场建设中得到广泛应用，悬浮式基础为正在研制阶段的深水海上风电技术。

2.1.重力式基础重力固定式基础体积较大，靠重力来固定位置，主要有钢筋混凝土沉箱型或钢管柱加钢制沉箱型等等，其基础重量和造价随着水深的增加而成倍增加，丹麦的Vindeby 、Tunø Knob、Middelgrunden和比利时的Thornton Bank海上风电场基础采用了这种传统技术。

重力式基础适合坚硬的黏土、砂土以及岩石地基，地基须有足够的承载力支撑基础结构自重、上部风机荷载以及波浪和水流荷载。

重力式基础一般采用预制圆形空腔结构（图2-1），空腔内填充砂、碎石或其他密度较大的回填物，使基础有足够自重抵抗波浪、水流荷载以及上部风机荷载对基础产生的水平滑动、倾覆。

风电机组基础选型优化设计概述作者：巴德新路伟石俊敏来源：《城市建设理论研究》2013年第35期摘要：对目前国内风电机组基础型式进行介绍及总结，对各种基础型式的适用条件进行分析，为结构优化设计提供依据。

关键词：设计重要性；风电机组基础的型式；适用条件中图分类号：TS737+.1文献标识码：A一、背景当今，随着经济的快速发展对能源需求的不断增长和人们环境保护意识的日益加强，以及传统能源的不可再生和急剧减少，世界各国不同程度上陷入了能源危机。

因此，清洁能源的推广应用已成必然趋势。

而作为可再生能源中最具竞争力的能源之一的风能发电，就变成了国内国外首推的可再生替代能源，并被广泛认为是最有发展前途的能源，因此风能也一直是世界上增长最快的能源。

据全球风能理事会公布的年度数据显示，过去的十年间世界风能产业呈现“井喷式”发展。

近年来伴随着风电产业的长足发展，工程技术人员已经开始对各种大、中型风电工程建设项目的规划、设计、施工和使用进行研究。

风力发电机组的投资巨大，其基础工程造价相应很高。

因此，对风力发电机组基础工程部分进行受力特性分析以及优化设计研究是非常必要且迫切的。

随着新世纪世界能源的发展趋势，我国的风电产业得到了迅猛的发展。

在风电场的工程建设方面，我国在风机工程的前期项目管理、技术管理和运行管理方面制定了一系列规程和规范。

2006年12月18日，《风电场工程等级划分及设计安全标准》、《风电机组地基基础设计规定》通过了由水电水利规划设计总院组织的全国风电场工程设计单位、风电机组制造厂家和风电场工程建设单位等组成的专家、代表的评审，并于2007年9月以试行的方式发布。

由于有了相应规范的统一指导，风力发电产业不断趋于成熟，经过我国项目业主和勘测设计单位的共同努力，现在风电塔筒的基础设计已步入成熟阶段。

二、风机基础设计方案的重要性目前国内外已建成风场的风机机组基础形式主要有重力式扩展基础和梁板式基础、桩基础、岩石锚杆基础。