一种上大压小用风机基础结构及施工方法与流程

1.本发明涉及风力发电机组基础技术领域，特别涉及一种上大压小用风机基础结构及施工方法。


背景技术：

2.风力发电技术以及并网技术不断取得进步，风力发电机组也趋向大型化，高塔筒长叶片逐步成为主流风机。某些风电场原采用的0.75～2兆瓦等容量较低的风机因选址等问题无法满足发电要求，为了解决风力发电机组低效问题需要更换风机或更换更高的塔筒，因此会带来较大的载荷改变，原基础结构已不能满足安全性，需要对原有基础结构进行更高效加固处理。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种上大压小用风机基础结构，本发明改造新的塔筒底法兰，利用原有锚栓组合件，并预埋加固锚栓组合件，然后在风机基础后上部和侧面需要增加一层钢筋混凝土结构，解决风机低效问题需要更换风机或更换更高的塔筒，满足上部结构的使用要求。
4.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种上大压小用风机基础结构，包括风机基础原有结构，风机基础原有结构的承台外侧设置加固混凝土层，加固混凝土层顶部与原承台顶部平齐，承台顶部开设环形凹槽，所述凹槽设环形灌浆料层以及法兰结构，法兰结构包括内法兰和外法兰，原锚栓组件连接所述内法兰，加强锚栓组合件连接外法兰；内法兰和外法兰分别对应连接风机塔筒底部的内侧法兰和外侧法兰。
5.外法兰上开设外锚栓孔，内法兰上开设内锚栓孔，加强锚栓组合件设置在加固混凝土层中，加强锚栓组合件中的锚栓伸出加固混凝土层顶面并穿过外锚栓孔；原锚栓组合件中的锚栓伸出风机基础原有结构的承台顶面并穿过内锚栓孔，原锚栓组合件中的锚栓以基础中心为圆心排列成两同心圆结构，且两同心圆上的所有锚栓均匀分布；加强锚栓组合件的锚栓以基础中心为圆心排列成单排圆形结构，所述锚栓均匀分布。
6.内锚栓孔的直径和原锚栓的直径需匹配，内锚栓孔的直径为39mm、45mm、51mm或59mm，锚栓孔的直径和数量与加强锚栓组合件中的锚栓直径和数量匹配。
7.加强锚栓组合件锚栓长度约为1～2m，外部套pe套管，形成自由端。
8.环形灌浆料层的面积需大于法兰连接结构的面积，环形灌浆料层的厚度为80～150mm，强度不小于c80。
9.加强锚栓组合件底部设置钢环，钢环设置在加固混凝土层中，加强锚栓组合件的锚栓底端穿过钢环，钢环作为锚固端；钢环的厚度为40～100mm。
10.加固混凝土层的强度需大于风机基础原有结构混凝土的强度一个标号，并且不小于c40。
11.内法兰和外法兰形成环形结构，所述环形结构的直径为3.5m～5.5m，环形结构纵
向截面为t型，厚度为50mm～200mm，截面宽度为300mm～800mm。
12.原有锚栓组合件的锚栓上部露出风机基础顶部400mm。
13.本发明所述上大压小用风机基础结构的施工方法，包括以下步骤：
14.步骤1，更在原塔筒吊除后，所述原有锚栓组合件外侧凿除部分混凝土，将加强锚栓组合件安装在原有锚栓组合件外侧；
15.步骤2，风机基础原有结构的承台外侧浇注环形灌浆料层；
16.步骤3，在加固混凝土层完成养护达到强度后，使用张拉设备对原有锚栓组合件的锚栓以及加强锚栓组合件的锚栓进行后张拉。
17.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种上大压小用风机基础结构，为解决风机低效问题需要更换风机或更换更高的塔筒，对原有基础结构进行更高效加固处理；本发明通过对法兰连接结构的加工，使得其内部充分利用原有锚栓组合件，并结合加强锚栓组合件，连接方案更加可靠，并在原基础结构上上面浇筑加固混凝土层，通过产生较大的抗拔力，共同抵御上部传递下来的荷载；在原有场地的基础上更换更大功率的风力发电机组，使得上大压小工程能够顺利实现，并保证大机组安全运行。
附图说明
18.图1是本发明的一种上大压小用风机基础结构的主视剖视图。
19.图2是本发明的一种上大压小用风机基础结构的俯视图。
20.图3本发明的一种上大压小用风机基础结构的局部结构示意图。
21.图4本发明的一种上大压小用风机基础结构的法兰平面图。
22.图中：1-原有锚栓组合件，2-环形灌浆料层，3-大体积混凝土结构，4-法兰连接结构，5-加强锚栓组合件，6-加固混凝土层，7-钢环，401-外锚栓孔，402-塔筒壁，403-内锚栓孔。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
24.所述风机基础原有结构包含原有锚栓组合件1和大体积混凝土结构3形成原有大板式基础结构，原有锚栓组合件1作用与塔筒进行连接，大体积混凝土结构3的作用是提供抵抗风机运行产生的荷载；当更换更大荷载的风电机组时，为了最大利用原有结构，在原有荷载小的风机塔筒拆除后，需将新塔筒进行吊装在原有大板式基础结构上。新塔筒的底部为法兰连接结构4，其起到连接新塔筒和风机基础的作用。
25.参考图1、图2、图3和图4，本发明的实施例提供了一种上大压小用风机基础结构，原有风机基础结构包含锚栓组合件1和大体积混凝土结构3，由于风机低效问题需要更换风机或更换更高的塔筒，对原基础结构进行加固和法兰连接处理，风机基础原有结构的承台外侧设置加固混凝土层6，加固混凝土层6顶部与原承台顶部平齐，承台顶部开设环形凹槽，所述凹槽设环形灌浆料层2以及法兰结构4，法兰结构4包括内法兰和外法兰，原锚栓组件连接所述内法兰，加强锚栓组合件5连接外法兰；内法兰和外法兰分别对应连接风机塔筒底部的内侧法兰和外侧法兰。
26.外法兰上开设外锚栓孔401，内法兰上开设内锚栓孔，加强锚栓组合件5设置在加固混凝土层6中，加强锚栓组合件5中的锚栓伸出加固混凝土层6顶面并穿过外锚栓孔401；原锚栓组合件中的锚栓伸出风机基础原有结构的承台顶面并穿过内锚栓孔403；在原塔筒吊除后，所述原有锚栓组合件1外侧需要凿除部分混凝土，将加强锚栓组合件5安装在原有锚栓组合件1外侧，底部设置钢环7作为锚固端，便于后期对加强锚栓组合件5张拉。钢环7的厚度为40～100mm，直径与锚栓组合件相同。
27.进一步的，风机基础原有结构的锚栓组合件1包括多个锚栓，所述锚栓以中心为圆心排列成两同心圆结构，且两同心圆上的所有锚栓均匀分布；加强锚栓组合件5包括多个锚栓，所述锚栓以基础中心为圆心排列成单排圆形结构，所有锚栓均匀分布。其作用是使得基础和塔筒直柔性连接，受力合理，减少应力集中，增加可靠性。所述锚栓组合件1的锚栓材料为42crmo合金钢，型号为m36～m64，以保证所述的使用寿命不低于20年。
28.进一步的，参考图3，原有锚栓组合件1的底部在风机基础底部，上部露出风机基础顶部约400mm，原有锚栓组合件1的长度约为3～5m；加强锚栓组合件5的底部在原风机基础结构侧面，并布置在加固混凝土层6中，加强锚栓组合件5的锚栓长度约为1～2m，外部套pe套管，形成自由端。
29.进一步的，加强锚栓组合件5外部及大体积混凝土结构3的上部浇筑加固混凝土层6，用于增加大板基础与地基接触面积。加固混凝土层6的强度需大于大体积混凝土结构3一个标号，并且不小于c40。
30.进一步的，将新塔筒进行吊装在原有大板式基础结构上。新塔筒的底部为法兰连接结构4，其起到连接新塔筒和风机基础的作用。
31.进一步的，将原有锚栓组合件1穿过内锚栓孔403进行固定，数量需和原有锚栓数量保持一致，内锚栓孔403的直径和原锚栓的直径需匹配。内锚栓孔403的直径一般为39mm、45mm、51mm、59mm；锚栓孔将加强锚栓组合件5穿过内锚栓孔401进行固定，锚栓孔401的直径和数量需要与加强锚栓组合件5中的锚栓直径和数量匹配，锚栓直径和数量需要通过新风机塔筒的荷载进行计算确定。法兰连接结构4由外锚栓孔401、塔筒壁402和内锚栓孔403组成。法兰连接结构4为环形结构，环形的直径约为3.5m～5.5m之间，剖面为t型截面，厚度约为50mm～200mm之间，截面宽度约为300mm～800mm之间。
32.进一步的，在风机基础原有结构的承台外侧浇注环形灌浆料层6，形成环形抗局压结构，用于抵抗塔筒底部传递的竖向力，防止局部进行破坏。环形灌浆料层6的面积大于法兰连接结构4的面积；环形灌浆料层的厚度为80～150mm，强度不小于c80；所述环形灌浆料层6，优选水泥基灌浆材料，是由水泥、骨料、外加剂和矿物掺合料在专业化工程按比例计量混合而成。抗压强度不小于80兆帕，流动度宜大于340mm，3h竖向膨胀率在0.1～3.5之间。当有高温环境或冬季施工时，应选择符合相应条件的材料。
33.进一步地，所述风机基础原有结构中大体积混凝土结构3的材料为c30～c60含钢筋混凝土材料，承台底部为圆形直径16m～23m，钢筋需满足相关规范要求。
34.为方便理解本发明，本发明所述上大压小用风机基础结构的施工方法包括以下步骤：
35.步骤1，更在原塔筒吊除后，所述原有锚栓组合件1外侧凿除部分混凝土，将加强锚栓组合件5安装在原有锚栓组合件1外侧；
36.步骤2，风机基础原有结构的承台外侧浇注环形灌浆料层6；
37.步骤3，在加固混凝土层6完成养护达到强度后，使用张拉设备对原有锚栓组合件1的锚栓以及加强锚栓组合件5的锚栓进行后张拉。
38.进一步的，在施工加强锚栓组合件5和加固混凝土层6初始阶段，加固混凝土层6底部设置钢环7作为锚固端，便于后期对加强锚栓组合件5张拉；钢环7的厚度为40～100mm，直径与锚栓组合件相同。
39.步骤8：所述大体积混凝土结构3，材料为c30～c60含钢筋混凝土材料，承台底部为圆形直径约16m～23m，钢筋需满足相关规范要求。
40.步骤9：在加固混凝土层完成养护达到强度后，使用张拉设备对所有锚栓进行后张拉。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围之内。