基于以大代小的风电基础及改造方法

本发明属于风力发电基础，特别提供一种风电基础以大代小的基础形式及改造方法。

背景技术：

1、风力发电带来的经济性价值明显，作为重要的一种清洁可再生的绿色环保能源在我国较多地区推广和利用。就目前情况而言，风力发电系统的规模不断扩大，需要更高的风力发电机组容量，因此对国内服役时间较长和容量较低的风力发电机基础提供以大代小基础形式和改造方案，充分保留旧基础，发挥资源、环境、技术的社会效益，而新旧基础之间的连接方式是保证协同受力的关键。

2、塔筒基础环连接方式的风电基础，易出现应力集中，基础环附近承受较大应力也容易出现疲劳破坏，实际工程中已出现疲劳破坏造成风力发电机倒塌的案例。改造后的高容量风电发电机塔筒与新基础之间的连接需避免应力集中和提高疲劳破坏能力。

技术实现思路

1、针对上述旧风电基础改造存在的困难，本发明的目的在于提供一种基于以大代小的风电基础及改造方法，可直接在原有旧风电基础通过以大代小实现高容量风机塔筒14与基础连接，有效避免原旧风机基础拆除等问题，降低施工成本。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

3、一种基于以大代小的风电基础，该结构包含了旧基础基台1、植筋7、法兰环9、锚杆10、底部锚具11、上部锚具16、新基础和高容量塔筒14等，所述旧基础和新基础的形式为圆台型，或桩基础的圆台型，新旧基础之间利用植筋7和钢筋骨架良好的抗剪性能，同时保证了新旧基础的连接和协同受力，所述旧基础的顶面设置法兰环9，所述法兰环9上设置栓钉孔和螺纹锚固孔，法兰环9、法兰栓钉12和锚具等在工厂预制，降低现场钻孔难度，提高施工速度。

4、所述法兰环9设置于填充高性能混凝土环形槽上部，所述锚杆10在浇筑后形成的新基础台柱13顶面垂直穿出，所述新基础顶面穿出位置为新基础与高容量塔筒14连接处，设置新基础台柱挖槽15，内部填充高性能混凝土，形成组合受力形式。

5、进一步地，旧基础斜面上部可适当加密其钢筋骨架间距。

6、本发明另一方面提供一种基于以大代小的风电基础及改造方法，所述改造方法包括：拆除低容量塔筒3、基础环5和基础环栓钉6后，进行旧基础表面凿毛处理，在旧基础基台1斜面设置植筋7和钢筋骨架，确定植筋7数量和位置，钢筋骨架纵筋长度和箍筋间距，旧基础基台1顶面设置旧基台环形槽8，填充高性能混凝土并设置法兰环9，预制锚杆锚具与法兰环9连接，利用法兰栓钉12将法兰环9固定在旧基台环形槽8内部，旧基台环形槽8内部浇筑高性能混凝土，在此基础上浇筑新基础混凝土；新基础台柱13顶面设置新基础台柱挖槽15，内部填充高性能混凝土，锚杆10垂直穿出新基础台柱13顶面，通过上部锚具16固定并用于与高容量塔筒14连接。

7、本发明的有益效果为：

8、本发明提供的基于以大代小的风电基础及改造方法，充分保留旧基础大部分结构和原有风机优良机位，拆除旧基础台柱4，在斜面设置构造筋，顶面设置法兰环9并张拉若干锚栓，可较好的提高新旧基础界面间的粘结性能和整体性；法兰环9径宽可根据高容量塔筒14尺寸最终确定，实现不同尺寸下的高容量塔筒14更换；高容量塔筒14采用内外锚栓连接方式，可提高更换高容量塔筒14后于基础的连接强度，并且原有低容量塔筒3需与基础环锚栓连接，施工困难，而新的连接方式通过锚栓连接解决了施工困难问题，加快塔筒更换与安装，缩短施工工期，适用于更换大容量塔筒工程。

技术特征：

1.基于以大代小的风电基础，其特征在于，基础形式呈圆台型，包括旧基础和新基础；其特征在于，旧基础中，保留旧基础基台(1)和原桩基(2)，拆卸低容量塔筒(3)，拆除旧基础台柱(4)、基础环(5)和基础环栓钉(6)；新基础中，于所述旧基础基台(1)的斜面处凿毛和设置植筋(7)，沿旧基础基台(1)顶面外侧圆周方向设置旧基台环形槽(8)，于所述旧基台环形槽(8)内部设置法兰环(9)，锚杆(10)通过底部锚具(11)固定于法兰环(9)底部，法兰环(9)通过法兰栓钉(12)固定于旧基台环形槽(8)内部；所述旧基础环形槽(8)内部填充高性能混凝土作高性能混凝土承压区；所述植筋(7)通过静力钻孔与旧基础(1)连接；

2.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：所述旧基础基台(1)斜面包括环形倒锥面和环形垂直面，所述环形锥面环绕旧基础基台(1)顶面；所述环形锥面沿坡度方向向下延伸，与所述环形垂直面相交，所述旧基础基台(1)顶面包括拆除旧基础台柱(4)、基础环(5)和基础环栓钉(6)后的圆形顶面，所述旧基础上部包括旧基础基台(1)以上和新基础内部全部空间。

3.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：旧基础基台(1)斜面上植筋(7)的方式为：通过静力钻孔方式钻植筋孔，然后注入2/3的钻孔深度植筋胶，插入钢筋后再填满植筋胶。

4.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：所述旧基础基台(1)顶面设置法兰环(9)，法兰环(9)外圈处于旧基础环形槽(8)外侧，内圈处于旧基础环形槽(8)内侧，法兰环(9)分别设有与旧基础环形槽(8)连接的栓钉孔和贯穿锚杆(13)连接的锚固螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：所述法兰环(9)能够根据不同尺寸的高容量塔筒(14)尺寸而确定。

6.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：所述法兰环(9)设置多个用于与新基础台柱(13)、高容量塔筒(14)连接的锚固螺纹孔，所述新基础基台(17)顶面与法兰环(9)的底面进行锚固，锚杆(10)穿处新基础基台(17)混凝土与高容量塔筒(14)锚固锁紧。

7.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：沿新基础基台(17)外侧圆周方向设置新基础桩基(15)，旧基础基台(1)斜面上部设置钢筋骨架，浇筑新基础基台(17)和新基础台柱(13)，新基础基台(17)高度大于旧基础基台(1)高度，新基础基台(17)顶面设置新基础台柱挖槽(15)，槽内浇筑高性能混凝土作为高性能混凝土承压区。

8.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：所述钢筋骨架中纵向钢筋长度方向平行于旧基础基台(1)斜面方向，箍筋按垂直方向布置。

9.根据权利要求1所述的基于以大代小的风电基础，其特征在于：所述新基础台柱(13)挖孔槽数量等于法兰板(9)底部锚固锚具数量，锚杆(10)垂直穿过新基础台柱(13)顶面，用于与高容量塔筒(14)连接；

10.一种实现如权利要求1-9任一所述基础的以大代小风电基础改造方法，其特征在于，包括步骤如下：

技术总结本发明公开了基于以大代小的风电基础及改造方法，包含原有旧风电基础，改造前后基础形式均为圆台型，在旧基础基台斜面上通过植筋胶设置植筋和钢筋骨架加强新风电基础整体协同性，在旧基础基台顶面设置旧基台环形槽，旧基础基台环形槽内设置法兰环并填充高性能混凝土，法兰环与旧基础基台通过法兰栓钉连接；旧基础基台上部浇筑混凝土形成新基础，待混凝土强度达到设计值后通过锚杆连接高容量塔筒、新基础和法兰环；在新基础外侧环形设置灌注桩。本发明充分利用旧基础结构，节省成本，提高土地利用率，新基础形式可承载更大风机容量，其构造形式提高了整体稳定性和抗倾覆能力，具有较好的经济性和安全性。技术研发人员：曹伟越,杨璐受保护的技术使用者：北京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29