风电场可行性研究报告-8土建工程.doc

8 土建工程批 准： 宋 臻核 定： 申宽育 张 勇审 查： 胡永柱 贺 镇校 核： 李振作 祝立东 秦 杨 马勃编 写： 关庆华 王海华 敖旭东周 治 徐佳妮 段 青甘肃瓜州北大桥第三风电场200MW工程可行性研究报告8 土建工程8.1工程地质条件及工程等别8.1.1工程地质条件北大桥第三风电场位于甘肃省河西走廊西端，南依祁连山山系，北邻北山山系。风电场场址地貌为北山山系山前倾斜冲洪积平原的戈壁滩地，地势北东高南西低，地面高程自北东1470m向南西降至1380m，地面坡度为1左右，地势开阔，地形起伏不大，场区内大小冲沟发育，具有平原冲沟特点，沟中生长耐旱植被，冲沟中的冲洪积物主要来源于其两侧的戈壁平原，地势平坦，地形变化主要受冲沟的切割控制。根据1：400万中国地震动峰值加速度区划图及中国地震动反应谱特征周期区划图（GB 18306-2001）资料，工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相对应的地震基本烈度为度，工程区属构造基本稳定区。风电场场址区地貌上为第四系上更新统洪积的戈壁平原，地层至上而下分为三个主层，即：第层含碎石粉细砂层；第层角砾层，局部分布有中粗砂透镜体；第层砾砂层，局部分布有1层粉土层。第层含碎石粉细砂层，位于戈壁平原表部，属硫酸盐盐渍类土，且位于季节冻土带内，不宜作为地基持力层，建议挖除；第层角砾层：呈泥质微胶结状态，地层呈密实状态，埋深大于2.5m时是很好的基础持力层；第层砾砂层：呈泥钙质微弱胶结状态，地层呈密实状态，是良好的持力层和持力层下卧层；第1层粉土层：呈泥质微胶结状态，该层在测区内分布不稳定，无法避让时也可作为风机持力层，但需做好雨水防渗工作，保持岩土的天然物理力学性状，防止对建筑物地基产生不良影响。各地层土的物理力学参数建议值见表8.1。表8.1 地基土体物理力学参数建议值地层名称及 编 号标准承载力f k （kPa）变形模量E O（MPa）压缩模量E s（MPa）抗剪强度C(kPa)()角砾层40045035404010152528砾砂层450500404545203028302角砾层45055040454520303032场地地层岩性主要为角砾、砾砂和呈透镜状分布的中砂、粉土，场址区地处西北干旱地区，场地岩土体常年处于干燥状态，地下水埋深很大，不具有砂土液化的条件，因此，场地岩土体无振动液化问题。风电场场址区地形较平坦，由暴雨形成的大小冲沟较发育，深度一般在1.0m左右，为间歇性干沟。场址区不存在泥石流、滑坡等不良地质现象，但应考虑突发洪水对建筑物基础的不良影响。场地表部岩土对混凝土结构具有硫酸盐强腐蚀，对混凝土结构中的钢筋具有氯化物中等腐蚀性，需采取防护措施。场址区地下水埋藏深度大于20m，对场址区建筑物影响较小。场址区存在季节性冻土，最大冻土深度为1.16m。北大桥风电场周围有天然砂砾料源两处，分别为锁阳镇南砂砾石料场和双塔砂砾石料场。锁阳镇南砂砾石料场位于瓜州县锁阳镇以南的祁连山山前倾斜冲洪积戈壁滩上，距北大桥第三风电场约83km；双塔砂砾石料场位于双塔水库下游的疏勒河床中，距北大桥第三风电场约44km。上述两个料场的储量和质量均满足北大桥风电场工程要求。北大桥风电场周围有人工骨料场位于瓜州南山料场。该料场储量较为丰富，质量可满足要求，有经营户在此开采生产。该料场距风电场场址区约58km，现有公路可通往与本风电场较近的中电国际瓜州风电场，交通便利；经分析比较，本期工程推荐瓜州南山人工骨料场，其它料场可作为备用料场。8.1.2 工程等别及主要建筑物级别北大桥第三风电场为甘肃酒泉千万千瓦级风电基地首批开发项目之一，工程总装机容量201MW。风电场内主要建筑物包括单机容量为1500kW的风电机组134台，330kV升压变电所及风电场监控中心各一座。其中330kV升压变电所（即北大桥东变电所）为北大桥第二、三风电场和龙源瓜州300MW风电场共用，该变电所由甘肃省电力设计院设计。由于330kV变电所为北大桥第二、三和龙源瓜州300MW风电场共用，工程等别由各风电场总装机容量来确定。根据FD002-2007风电场工程等级划分及设计安全标准（试行），该工程等别为等大（2）型工程；机组塔架地基基础建筑物设计级别为2级，建筑物结构安全等级为二级；风场监控中心建筑物设计级别为2级，建筑物结构安全等级为二级；机组塔架基础洪水设计标准及风场监控中心洪水设计标准重现期均为30年，330kV升压变电所建筑物级别为2级，建筑物结构安全等级为二级；330kV升压变电所洪水设计标准重现期为100年。根据风电场工程等级划分及设计安全标准（试行）FD002-2007，发电机组塔架基础的抗震设防类别为丙类。330kV升压变电所主要建筑物（主控通信楼、继电器室、35kV综合配电室等）抗震设防类别为乙类；330kV升压变电所其他主要建筑物和风场监控中心主要建筑物抗震设防类别为丙类；次要建筑物抗震设防类别为丁类。8.2风电机组及箱式变电站基础北大桥第三风电场风电机组沿南北向带状按6排布置，其中每排布置有22或23台风电机组，风电机组排、间距分别为740m和360m，呈梅花型布置。每个风电机组旁布置一座箱式变电站，组成一机一变布置方案。8.2.1风电机组基础设计8.2.1.1设计依据（1）设计采用的主要规程规范a.风电场工程等级划分及设计安全标准（试行）FD002-2007；b.风电场机组地基基础设计规定（试行）FD003-2007；c.高耸结构设计规范（GB50135-2006）； d.建筑地基基础设计规范（ GB50007-2002 ）； e.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；f.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；g.建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）；h.建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）。（2）设计基本资料a.风机荷载及相关资料由风机制造厂家提供。b.工程地质资料 见表8.1地基土物理力学参数建议值。c. 设计主要控制指标；风机基础设计主要控制指标见下表8.2。表8.2 设计主要控制指标表项 目控制指标（1）地基承载力300 kPa（2）地基沉降值100 mm（3）地基倾斜率（tg）0.005（4）基础抗倾覆稳定值（k）1.6（5）基础抗滑稳定值（k）1.38.2.1.2基础结构型式和计算内容（1）结构型式北大桥第三风电场风机基础设计以华锐SL1500/82-70m机型为依据。该机型已在本地区多个风电场工程中使用，根据风电场工程地质条件和风机荷载资料，确定本期工程风电机组塔架基础为钢筋混凝土埋筒型浅埋基础，基本体型为圆形，基础底面直径17.0m，埋深3.0m。拟定基础尺寸见表8.3，基础体型见附图18。表8.3 基础尺寸表 项 目数 量圆形基础底面直径D(m)17基础圆台顶面半径为R1(m)3.0基础底板外缘高度H1(m)0.8基础底板圆台高度H2 (m)1.2台柱高度H3(m)1.0基础埋深(m)3.0（2）计算内容根据风电场机组地基基础设计规定（试行）FD003-2007，本阶段主要对基础进行地基承载力复核、沉降变形验算、倾斜变形验算、抗倾覆稳定验算和基础抗滑稳定验算。8.2.1.3基础计算（1）地基抗压计算a. 矩（方）形扩展基础承受轴心荷载时： （8.1）式中：pk荷载效应标准组合下，扩展基础底面处平均压力；Nk荷载效应标准组合下，上部结构传至扩展基础顶面竖向力修正标准值；Nk= k0Fzk；k0荷载修正安全系数，取1.35；Gk荷载效应标准组合下，扩展基础自重和扩展基础上覆土重标准值；A扩展基础底面积，A=bl；b、l基底面宽度、长度；b. 矩（方）形扩展基础在核心区（eb/6）内，承受偏心荷载作用时： （8.2） （8.3） （8.4）式中：pkmax荷载效应标准组合下，扩展基础底面边缘最大压力值。pkmin荷载效应标准组合下，扩展基础底面边缘最小压力值。Mk荷载效应标准组合下，上部结构传至扩展基础顶面力矩合力修正标准值，Mk=k0Mrk；Hk荷载效应标准组合下，上部结构传至扩展基础顶面水平合力修正标准值，Hk=k0Frk；e合力作用点的偏心距；基础底面的抵抗矩；hd基础环顶标高至基础底面的高度。（2）地基沉降变形计算计算地基沉降时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论假定。其最终沉降值可按下式计算： （8.5） （8.6）式中：s地基最终沉降值；s按分层总和法计算出的地基沉降值；s沉降计算经验系数；n地基沉降计算深度范围内所划分的土层数；p0k荷载效应标准组合下，扩展基础底面处的附加压力，根据基底实际受压面积（As=bsl）计算；Esi扩展基础底面下第i层土的压缩模量，应取土自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；zi、zi-1扩展基础底面至第i、i-1层土底面的距离）；、扩展基础底面计算点至第i、i-1层土底面范围内平均附加应力系数。(3) 地基稳定计算a. 抗滑稳定最危险滑动面上的抗滑力与滑动力应满足下式要求： （8.7）式中：FR荷载效应基本组合下，抗滑力；FS荷载效应基本组合下，滑动力修正值；b. 沿基础底面的抗倾覆稳定计算，其最危险计算工况应满足下式要求： （8.8）式中：MR荷载效应基本组合下，抗倾力矩； MS荷载效应基本组合下，倾覆力矩修正值（4）计算成果通过计算，所选机型基础计算结果见表8.4。表8.4 计算成果表项 目单位正常运行荷载工况极端荷载工况备注计算值允许值计算值允许值（1）地基承载力fkkPa500500（2）地基承载力复核偏心距e/基础底面半径R（控制脱空面积）000.390.43基础底面平均压力kPa80.82850077.605500基础底边最大压力kPa131.1425001.2207.3945001.2（3）基础变形验算沉降变形验算mm21005.7100倾斜变形验算mm0.00010.0050.00030.005(4) 基础稳定验算抗倾覆验算6.121.62.481.6抗滑验算24.51.310.41.38.2.1.4 结论根据地质资料，塔架基础持力层为地层砾砂层。由表8.4可知，塔架基础稳定和应力均满足设计要求。场地表部岩土对混凝土结构具有硫酸盐强腐蚀，对混凝土结构中的钢筋具有氯化物中等腐蚀性，需采取防护措施。处理方式采用沥青玻璃丝，对基础表面进行防腐。华锐科技SL1500/82-70m型每台机组塔架基础工程量：开挖量1030m3、回填量695m3，基础C40混凝土量342m3、基础C20垫层混凝土量26.1m3、钢筋量32.5t、基础防腐工程量279m2。8.2.2箱式变电站地基基础设计根椐风电场电气设计，风电机组与箱式变电站组合方式为一机一变方案，即每台风机设一座箱式变电站。推荐方案箱式变电站容量为1600kVA，根据地质条件和箱式变容量，确定箱式变电站基础为混凝土基础，基础体型为2.7m3.6m1.8m（长宽高），其中埋深1.5m，地上0.3m，箱式变均直接搁置在C25钢筋混凝土基础上，箱式变电站基础与电力电缆沟相连。经计算，每台箱式变电站基础开挖量约15m3、混凝土量约5.8m3，回填土约9.6m3。箱式变电站基础图见附图19。8.3 接地网与集电线路8.3.1接地网在每台风力发电机基础与箱式变基础周围铺设人工接地网，接地装置采用接地扁钢和钢管。一台风机与一台箱式变共同组成一个独立接地网。8.3.2集电线路8.3.2.1架空线路本风电场集电线路为干线汇流接线方式，推荐采用35kV架空线路，根据风机和箱式变电站的布置，箱式变电站与330kV升压变电所之间采用35kV架空线形式，总长71.94km。8.3.2.2电缆直埋集电线路中的电缆直埋由两部分组成。第一部分为风机至箱式变电站、箱式变电站至35kV架空线杆塔之间，电缆沟长度约5360m，总开挖量约5896m3，回填量等于开挖量；第二部分为35kV架空线出风场至进入330kV升压变电所之前，电缆沟长度约4074m，总开挖量约16805m3，回填量等于开挖量。通信光缆与电力电缆同沟埋设。8.4道路布置北大桥第二、三风电场和龙源瓜州300MW风电场共同修建一条公用道路进入330kV升压变电所，道路修建首先从中电国际瓜州风电场永久道路开始，向东沿铁路线平行修建与安北路相接；长度约17km,然后从安北路中部修建道路直通330kV升压变电所后并通往两风场监控中心附近。公用道路总长约42km，宽6.0m，为沥青碎石路面。本风场自监控中心至公用道路修建一条长1.0km，宽6.0m的永久道路，路面亦为沥青碎石路面。根据风电场风电机组的总体布局，场内交通道路在充分利用现有道路的情况下，经布置需修建简易道路约62.4km，路面宽度为10m，采用级配碎石路面。风电场施工完成后，在简易施工道路的基础上修建宽度为3m的场内永久检修道路，路面为泥结碎石路面，其余7m路面恢复为原地貌。8.5 防洪设施北大桥风电场由于受暴雨的浸袭，场内有大小程度不同的洪水冲沟，冲沟深度一般在0.5m左右。因此在变电所、监控中心选址和风机微观选址时，应尽量避开较大冲沟。变电所和监控中心应抬高地坪高程（约50cm），并在其四周设置排水沟以收集洪水和排除洪水；如无法避开冲沟，风机基础和箱式变电站基础应适当抬高，并在四周采用浆砌石或钢筋笼进行防护，防止冲刷；进场道路和场内道路过沟处设置过水路面或涵洞以保证排水的畅通8.6 330kV变电所与监控中心8.6.1 330kV变电所北大桥风电场共建设两个330kV变电所，分别为北大桥东、北大桥西330kV变电所，北大桥第二、三风电场和龙源瓜州300MW风电场共用北大桥东变电所，布置在北大桥第二风电场东南侧进场道路旁，北大桥第三风电场不单独设变电所，仅在风场内设监控中心。建筑布置有主控通信楼、继电器室和35kV综合配电室等，建筑物总占地面积为2108m2。主控通信楼两层布置，建筑物长36.5m，宽13.9m，建筑物高9.1m，总建筑面积为1016 m2；330kV继电器室采用单层布置，建筑物尺寸长15.9m，宽8.4m，层高4.1m，建筑面积为134m2，共一座；35kV综合配电室采用单层布置，建筑物尺寸长20.6m，宽15.5m，层高6.0m，建筑面积为958m2，共三座。该330kV变电所的设计由甘肃省电力设计院承担。8.6.2 监控中心8.6.2.1设计采用的主要规程规范(1)民用建筑设计通则 GB50352-2005；(2)建筑设计防火规范GB 50016-2006；(3)建筑结构荷载规范GB50009-2001；(4)混凝土结构设计规范GB50010-2002；(5)建筑地基基础设计规范GB50007-2002；(6)砌体结构设计规范GB50003-2001；(7)建筑抗震设计规范GB50011-2001。8.6.2.2总体布置本工程监控中心布置在风场西南端靠近公用道路旁，主体建筑物为一栋综合楼，总占地面积7755m2(70.5m110m)。监控中心总平面图见附图208.6.2.3综合楼综合楼总建筑面积约为1456 m2,二层，层高3.6 m。综合楼长54m，宽12.9m。一层主要布置办公室、会议室、车库、库房、检修间、工具间、餐厅、厨房等房间, 二层主要布置宿舍、办公室、会议室、中控室、通信设备室、厂用变电室等房间。建筑物的地面除通信室、中控室为防静电地板外，其余为瓷砖地面，外墙面喷彩色涂料。外墙保温采用挤塑板外保温。综合楼采用框架结构，楼屋面为全现浇钢筋混凝土楼板，基础采用柱下钢筋混凝土独立基础。其它辅助建筑均采用砖混结构，楼屋面为全现浇钢筋混凝土楼板，楼屋面处设置圈梁，内外墙交接处设置构造柱，基础采用墙下钢筋混凝土条形基础。水泵房及150m3消防水池为半地下式钢筋混凝土结构。综合楼平面、剖面图见附图2123。8.6.3 监控中心生活给排水设计8.6.6.1设计采用的主要规程规范室外给水设计规范 GB 50013-2006室外排水设计规范 GB 50014-2006建筑给水排水设计规范 GB 50015-20038.6.3.2生活给水系统(1)水源本工程生活水源采用地下水，在电场生活区附近设水源井一座。(2)用水量a)生活用水量本工程用水人数按30人计，生活用水定额为150L/人d，最大日用水量为4.50m3/d。b)绿化用水量本工程绿化面积约3400m2，浇洒用水定额为3.0L/m2d，最大日用水量为10.20m3/d。c)道路、广场用水量本工程道路、广场面积约为3020m2，浇洒用水定额为2.0L/m2d，最大日用水量为6.24m3/d。d）未预见用水量和管网漏失水量未预见用水量和管网漏失水量之和按上述三项用水量之和的10%计，为2.09 m3/d。e)总用水量本工程最大日总用水量为23.03m3/d。用水量统计详见表8.5表8.5 生活用水量表序号类别用水定额用水单位数小时变化系数（Kh）用水时间（h）用水量备注最大日（m3/d）最大时（m3/h）1生活用水150L/人d30人2.5244.500.472绿化用水3.0L/m2d3399m21810.201.273道路、广场用水2.0L/m2d3122m2186.240.784小计20.942.525未预见用水量和管网漏失水量10%2.090.256总计23.032.77(3)生活给水系统本工程采用二次加压供水方式，水源为自备井。厂区内设给水泵房，泵房内设置一套JS-P-200型压力式一体化净水器，井水经过处理后储存在12 m3的生活水箱内，由一套生活变频供水机组（含两台生活供水泵，互为备用）供各单体。供水机组出口设置两套紫外线消毒器，一用一备。生活变频供水机组型号为：HLS14/0.3型，设计最大供水能力为14m3/h（按设计秒流量确定），供水压力为0.3MPa。卫生间热水由电热水器供给。8.6.3.3排水系统本工程排水系统采用雨、污水分流制。(1)雨水排水系统建筑物屋面雨水采用外排水。室外雨水由道路旁设置的雨水明沟收集后自流排出场外。(2)污水排水系统室内生活污水系统采用单立管伸顶通气排水系统，污水自流排入室外污水管网。厨房污水经隔油池处理后排入室外污水管网。室外设一座6m3的化粪池，污水经化粪池处理后排入场外渗坑。8.6.3.4管材与连接室外给水管采用PE给水管,热熔连接；室外污水管采用PVC-U双壁波纹排水管，橡胶圈承插连接；室内给水管采用钢塑复合管，专用配件连接；室内生活污水管采用PVC-U排水管，胶粘连接；PE给水管与金属管道、阀门、设备连接时，必须采用钢塑过渡接头或专门的法兰接头。8.6.3.5生活给排水主要设备及材料生活给排水主要设备及材料见表8.6。表8.6 生活给排水主要设备材料表序号名称规格、型号单位数量备注1一体化净水器JS-P-200套12生活水箱12 m3座1不锈钢组合式水箱3生活变频供水机组HLS14/0.3型套14商用电热水器 V=420L N=30kW 台15紫外线消毒器UV-6型 N=180W套26蹲便器套87立式小便斗套68台式洗脸盆套49淋浴器套610拖布池个311厨房洗菜盆个412浮球阀F745X-10 DN50个113蝶阀D43H-16C DN50个214蝶阀D43H-16C DN80个615止回阀DRVZ-16 DN80个216截止阀J11W-10T DN25个2017截止阀J11W-10T DN15个618PE给水管DN80m8019钢塑复合管DN50m10020钢塑复合管DN32m4021钢塑复合管DN20m5022钢塑复合管DN15m5023PVCU排水管DN100m13024PVCU排水管DN50m5025PVCU双壁波纹管DN200m32026污水检查井1000座2027阀门井1000座128洒水栓井座429砖砌化粪池Z3-6F座130砖砌隔油池ZGF-101座18.6.4监控中心采暖、通风与空气调节8.6.4.1设计依据（1）设计依据的规程规范a)采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003b)建筑设计防火规范GB50016-2006（2）室外空气计算参数冬季采暖室外计算温度： -15；冬季通风室外计算温度： -11；夏季空调室外计算干球温度：33.4；夏季空调室外计算湿球温度：19.3 ；夏季通风室外计算温度：29；极端最高温度：42.8；极端最低温度：-29.3；冬季大气压力：88.93 kPa；夏季大气压力：87.59 kPa。（3）室内空气计算参数(a)采暖室内计算温度 办公室、会议室、资料室、中控室、宿舍、活动室：18； 车库：5； 厨房：10；公共卫生间：16； 宿舍卫生间（带洗浴）：25(b)空调室内计算温度中控室、通信设备室：26；8.6.4.2采暖、通风与空气调节系统 （1）采暖系统本工程各采暖房间均采用中温辐射式电加热器采暖。（2）通风、空调系统在厂用变室、配电室设机械通风系统，排除室内余热；厨房设置全面通风系统；操作时产生的油烟经净化处理后排放。厨房保持负压，防止串味。通信设