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风电场风机基础设计方案和验算摘要：风电场风机基础关系到风机的安全运行和风机的使用寿命，在选用正确的设计载荷和工况，运用软件得出风机基础设计方案的同时，需要对基础方案的稳定性和基础配筋进行相关的复核验算，以确保在设计寿命之内的安全性。
关键词：风机基础；基础设计；稳定性验算；配筋验算1 风机荷载资料分析及选用根据《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007），风机上部结构传至塔筒底部与基础环交接面的载荷效应宜用载荷标准值表示，分别为正常运行载荷、极端载荷和疲劳载荷三类。
正常运行载荷为风力发电机组正常运行时的最不利载荷效应，极端载荷为GB18451.1中除运输安装外的其它设计载荷状况（DLC）中的最不利载荷效应，疲劳载荷为GB18451.1中需进行疲劳分析的所有设计载荷状况（DLC）对疲劳最不利的载荷效应。
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接面的载荷还应包含风机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载荷。
选用具有代表性的某主机厂家1.5MW风机，叶轮直径77米，轮毂中心高度70米载荷资料，地基基础设计内容、荷载效应组合、荷载工况和主要荷载的选取应按《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）表7.2.9釆用。
荷载设计值=荷载标准值×荷载分项系数。
荷载分项系数根据《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）取值。
基础结构等级为2级时，结构重要性系数取1.0；对于基本组合，荷载效应对结构不利时，永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数不小于1.5；荷载效应对结构有利时，永久荷载分项系数为1.0；疲劳荷载和偶然荷载分项系数为1.0；对于标准组合和偶然组合，荷载分项系数均为1.0。
2.4风机基础配筋验算本阶段釆用地基反力直线分布的倒置梁法对基础结构进行内力计算，确定基础配筋，并复核验算基础混凝土的抗裂性能。
1 范围1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。
1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。
工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。
1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，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 规范性引用文件下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。
凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。
GB 18306 中国地震动参数区划图GB 18451.1 风力发电机组安全要求GB 50007 建筑地基基础设计规范GB 50009 建筑结构荷载设计规范GB 50010 混凝土结构设计规范GB 50011 建筑抗震设计规范GB 50021 岩土工程勘察规范GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准GB 50287 水力发电工程地质勘察规范GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范JB/T10300 风力发电机组设计要求JGJ 24 民用建筑热工设计规程JGJ 94 建筑桩基技术规范JGJ 106 建筑基桩检测技术规范JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范3 总则3.0.1 为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度，特制定本标准。
3.0.2 风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。
目录第一章前言 (2)第二章施工优势 (2)第三章工程概况及特点 (3)第四章主要工程量 (5)第五章工程难点特点分析及采取的措施 (6)第六章施工部署 (7)第七章施工总平面布置及管理措施 (13)第八章主要施工方案及措施 (20)第九章工程进度计划及管理 (33)第十章质量管理及技术管理 (38)第十一章职业安全健康保证体系 (45)第十二章环境保护及文明施工 (51)第十三章特殊条件下的施工措施 (55)第十四章计划、统计和信息管理 (55)第一章前言编制说明本工程施工组织设计是按《国华乾安一、二期项目风机及箱变基础建筑、安装工程招标文件》、国家现行技术法规及施工规范、规程、标准编制的。
依据的主要技术标准与规范见下：风电机组地基基础设计规定（2007）FD003-2007建筑结构荷载规范（2006年版）GB 50009-2001混凝土结构设计规范GB 50010-2002建筑地基基础设计规范GB 50007-2002建筑抗震设计规范（2008年版）GB 50011-2001地下工程防水技术规范GB50108—2001建筑结构制图标准GB/T 50105-2001房屋建筑制图统一标准GB/T 50001-2001建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001《电力建设施工质量及评定规程》（第1部分：土建工程）建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002其它有关的现行规程、规范第二章施工优势一、真诚的感谢业主对我公司的信任，能够给予我公司参与本工程投标机会！我们深知本工程的特殊性与重要性，我公司从上到下表现出了高度的重视程度，我们将会十分珍惜此次机遇。
二、接到招标文件和设计图纸后，我公司多次组织工程技术管理人员对招标文件和图纸进行了仔细认真的研究，并组织了各个专题会对该项工程的特点、重点、难点进行反复的研究和方案论证比较，并认真的准备了该工程投标预备会的答疑文件，其目的是使施工组织设计科学、合理、详尽，具有很强的可操作性和针对性。
天然地基上风力发电机组塔架基础设计研究风力发电机组塔架基础的合理设计关系到机组的安全运行，即位于地基条件较好的基础的设计，存在的隐患也很多。
充分考虑具体的地质条件、机组各项参数，进行可靠的地基基础设计，在工程界形成共识。
本文介绍了合理的风机基础设计考虑的因素、参数、尺寸的取舍，并给出了具体过程、尺寸，设计出了实际工程的基础。
标签：基础；天然地基；基础沉降风电场风力发电机组塔架是一种耸结构，叶片、轮毂、机舱位于塔架顶部，风荷载使塔架基础承受很大的倾覆力矩，这是机组塔架基础不同于一般的高耸结构的特点，在倾覆弯矩作用下短基础柱与基础底板交界处着承受着较大的集中应力，这一集中作用力可以达到应力计算值的3～5倍，风电场时因基础这一部位的损坏产生倒塌事故。
由于较大的倾覆弯矩，基础底部产生较大的不均匀压力，严控不均匀沉降和偏心距，保证机组的正常运行，是有一特点。
1 塔架基础概念设计1.1 材料风机基础承受有风带来的低周疲劳荷载，材料应符合疲劳要求，混凝土强度等级不小于C30；钢筋应选用HRB400、HRB500高强钢筋。
1.2 地质条件基础地基持力层应选择稳定性较好的土层上，未经修正的地基承载力特征值应大于150KPa，压缩模量大于8MPa。
塔基附近无冲沟、断裂带、崩塌等不良地质条件。
软弱地基、不均匀地基、湿陷性黄土等应采用合适的处理方式。
1.3 基础体型基础环外围混凝土厚度不小于1000mm，基础底板外沿尺寸不小于1000mm，悬挑与根部厚度比值不大于2.5.基础环深入基础底板0.7m左右，电缆管位于基础环下法兰一定距离，从基础外边缘中部穿出。
1.4 基础配筋基础环周围配置钢筋应均匀，环向距离不应大于400m，钢筋之间的间距150m左右，钢筋在基础环内外周边多圈均匀布置。
底板钢筋宜环向布置，辐射筋内环间距不宜小于80mm，侧辐射筋外环间距不应大于300mm，环向筋间距宜为150～200mm。
2 天然地基风机基础设计案例锡林郭勒盟正镶白旗哲里根图风电场风电场，建设规模为49.5MW，安装33台1.5MW的风力发电机组。
1 范围1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。
1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。
工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。
1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，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 规范性引用文件下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。
凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。
GB 18306 中国地震动参数区划图GB 18451.1 风力发电机组安全要求GB 50007 建筑地基基础设计规范GB 50009 建筑结构荷载设计规范GB 50010 混凝土结构设计规范GB 50011 建筑抗震设计规范GB 50021 岩土工程勘察规范GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准GB 50287 水力发电工程地质勘察规范GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范JB/T10300 风力发电机组设计要求JGJ 24 民用建筑热工设计规程JGJ 94 建筑桩基技术规范JGJ 106 建筑基桩检测技术规范JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范3.0.1 为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度，特制定本标准。
3.0.2 风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。
1 范围1.0.1本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。
1.0.2本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。
工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。
1.0.3风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，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。
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GB 18306 中国地震动参数区划图GB 18451.1 风力发电机组安全要求GB 50007 建筑地基基础设计规范GB 50009 建筑结构荷载设计规范GB 50010 混凝土结构设计规范欧阳与创编GB 50011 建筑抗震设计规范GB 50021 岩土工程勘察规范GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准GB 50287 水力发电工程地质勘察规范GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范JB/T10300 风力发电机组设计要求JGJ 24 民用建筑热工设计规程JGJ 94 建筑桩基技术规范JGJ 106 建筑基桩检测技术规范JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范3 总则3.0.1为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度，特制定本标准。
3.0.2风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。
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GB 18306 中国地震动参数区划图GB 18451.1 风力发电机组安全要求GB 50007 建筑地基基础设计规范GB 50009 建筑结构荷载设计规范GB 50010 混凝土结构设计规范GB 50011 建筑抗震设计规范GB 50021 岩土工程勘察规范GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准GB 50287 水力发电工程地质勘察规范GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范JB/T10300 风力发电机组设计要求JGJ 24 民用建筑热工设计规程JGJ 94 建筑桩基技术规范JGJ 106 建筑基桩检测技术规范JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范3 总则3.0.1为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度，特制定本标准。
3.0.2风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。
1 范围1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。
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工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。
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3.0.2 风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。
1 范围1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。
1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。
工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。
1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，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 规范性引用文件下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。
凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。
GB 18306 中国地震动参数区划图GB 风力发电机组安全要求GB 50007 建筑地基基础设计规范GB 50009 建筑结构荷载设计规范GB 50010 混凝土结构设计规范GB 50011 建筑抗震设计规范GB 50021 岩土工程勘察规范GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准GB 50287 水力发电工程地质勘察规范GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范JB/T10300 风力发电机组设计要求JGJ 24 民用建筑热工设计规程JGJ 94 建筑桩基技术规范JGJ 106 建筑基桩检测技术规范JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范3 总则3.0.1 为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度，特制定本标准。
3.0.2 风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。
3.0.3 本标准的地基基础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 术语4.0.1 风电场wind power station由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
通常称为风电场。
4.0.2 风力发电机组wind turbine generator system（WTGS）将风的动能转换为电能的系统。
4.0.3 地基subgrade支承基础的土体或岩体。
4.0.4 基础foundation将上部结构的各种荷载传承到地基上的结构物。
4.0.5 基本组合fundamental combination承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。
4.0.6 偶然组合accidental combination承载能力极限状态计算时，永久作用、可变作用和一个偶然作用的组合。
4.0.7 标准组合characteristic/nominal combination正常使用极限状态计算时，采用标准值荷载的组合。
4.0.8 参考风速reference wind speed用于确定WTGS级别的基本极端风速参数。
与气候相关的其他设计参数均可由参考风速和其他基本等级参数计算得到。
4.0.9极端风速extreme wind speedT s内的平均最高风速，它可能是N年一遇（重现周期N年）。
GB 采用的重现周期N=50年和N=1年，采用的时限T=3s。
4.0.10设计载荷状态design load case（DLC）各种可能的设计状态与引起构件载荷的外部条件的组合。
4.0.11荷载修正安全系数modified safety factor of load考虑风电机组塔架基础所受上部结构的荷载不确定性和荷载模型偏差等因素而采用的修正安全系数k0，其值为。
4.0.12 地基承载力特征值characteristic value of subgradebearing capamty荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。
4.0.13 单桩竖向极限承载力标准值uhimate vertical bearing capacity of single pile单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。
它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。
4.0.14 单桩竖向承载力特征值characteristic value of the vertical bearing capacity of a single pile单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。
4.0.15 地基变形允许值allowable subsoil deformation为保证建筑物正常使用而确定的变形控制值。
4.0.16标准冻深 standard frost penetration在地面平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10年的实测最大冻深的平均值。
4.0.17 基础环foundation stub of tubular tower用于塔筒与塔筒基础连接的预埋连接件。
4.0.18 轮毂高度hub height风力发电机组风轮扫掠面积中心距地面的高度。
4.0.19 塔架tower基础以上支撑风力发电机组的高耸结构。
4.0.20 扩展基础spread foundation由台柱和底板组成使压力扩散的基础。
4.0.21 桩基础pile foundation由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台组成的基础。
4.0.22 岩石锚杆基础 rock foundation with anchor bars在岩石地基上，靠岩石锚杆、混凝土承台和岩石地基共同作用的基础。
4.0.23 土岩组合地基 soil-rock composite subgrade在地基主要受力层范围内，存在石芽密布并有出露的地基、大孤石或个别石芽出露的地基。
4.0.24地基处理 ground treatment为提高地基的强度、刚度和稳定性而采取的处理措施。
4.0.25 复合地基 composite subgrade，composite foundation由地基土和部分土体被增强或被置换而形成的增强体共同承担荷载的人工地基。
5 基本规定5.0.1 根据风电机组的单机容量、轮毂高度和地基复杂程度，地基基础分为三个设计级别，设计时应根据具体情况，按表选用。
表5.0.1 地基基础设计级别5.0.2 风电机组地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：1）地基承载力特征值小于130kPa或压缩模量小于8MPa。
2）软土等特殊性的岩土。
5.0.3 风电机组地基基础设计前，应进行岩土工程勘察，勘察内容和方法应符合GB 50021的规定。
5.0.4 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，具体采用哪种基础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。
5.0.5 根据风电场工程的重要性和基础破坏后果（如危及人的生命安全、造成经济损失和产生社会影响等）的严重性，风电机组基础结构安全等级分为两个等级，见表。
表5.0.5 风电机组基础结构安全等级5.0.6 风电机组地基基础设计应进行下列计算和验算：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GB 50010和JGJ 94等的规定。
5.0.7 鉴于风电机组主要荷载——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经荷载修正安全系数（k0）修正后的荷载修正标准值。
k0取。
5.0.8 材料的疲劳强度验算应符合GB 50010的规定。
5.0.9 应对制造商提出的基础环与基础的连接设计进行复核。
5.0.10 根据基础的受力条件和上部结构要求，视风电机组制造商的要求对地基基础的动态刚度进行验算。
5.0.11 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。
5.0.12 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FD 002-2007的规定。
5.0.13 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。
6 地基特性岩土的分类6.1.1 风电场风电机组基础地基的岩土体可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。
根据地质成因，土也可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等。
6.1.2 岩石地基除应确定岩石的地质名称和风化程度外，尚应进行岩石坚硬程度、岩体完整程度和岩体基本质量等级的划分。
6.1.3 岩石的坚硬程度、岩体完整程度和岩体的基本质量等级的划分应符合表表的规定。
表6.1.3-1 岩石坚硬程度分类表6.1.3-2 岩体完整程度分类表6.1.3-3 岩体基本质量等级分类续表6.1.4 当缺乏饱和单轴抗压强度试验资料时，可按附录A表和表，2划分岩石的坚硬程度和岩体的完整程度。
岩石的风化程度和岩体的结构类型的划分可按附录B、附录C进行。
6.1.5 当软化系数不大于时，应定为软化岩石；当岩石具有特殊成分、特殊结构或特殊性质时，应定为特殊性岩石，如易溶性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石、盐溃化岩石等。
6.1.6 碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量50%的土，并按表可进一步划分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。
表6.1.6 碎石土分类6.1.7 碎石土的密实度宜根据修正后的圆锥动力触探锤击数按表或表确定，也可根据附录D的规定定性鉴别。
表6.1.7-1 碎石土密实度按分类表6.1.7-2 碎石土密实度按N120分类6.1.8 砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量50％，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量50％的土，并按表可进一步划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。
