路径: 主页 > MISC > 第71页 > FD003-2007 | 标准编号 | FD 003-2007 (FD003-2007) | | 中文名称 | 风电机组地基基础设计规范 | | 英文名称 | Design regulations on subgrade and foundation for wind turbine generator system | | 行业 | Chinese Industry Standard | | 中标分类 | F11 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 153,186 | | 发布日期 | 2007-09-07 | | 实施日期 | 2007-09-07 | | 引用标准 | GB 18306; GB 18451.1; GB 50007; GB 50009; GB 50010; GB 50011; GB 50021; GB; 50046; GB 50153; GB 50223; GB 50287; GBJ 146; FD 002-2007; DL/T 5082; JB/T 10300; JGJ 24; JGJ 94; JGJ 106; JTJ 275 | | 发布机构 | 水电水利规划设计总院 | | 范围 | 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、检验与检测等内容。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。 | FD 003-2007
Design regulations on subgrade and foundation for WTGS of wind power station
风电场机组地基基础设计规定
中华人民共和国电力行业标准
水电水利规划设计总院
前言
为促进我国风电场工程建设健康、有序发展，根据国家发展和改革委员会关于开展全国
大型风电场建设前期工作的要求，中国水电工程顾问集团公司负责全国大型风电场建设技术
管理、监督检查和成果验收。近年来，中国水电工程顾问集团公司制定了一系列风电场工程
管理办法和有关技术规定，并编制了《风电场机组地基基础设计规定》及配套软件。
本标准的编制历时两年，在编制过程中，对已建和在建风电场、设计单位、生产厂家进
行了实地及信函调研；收集了国内外规程规范、已建和在建风电场工程的设计资料；开展了
试设计，并与《建筑地基基础设计规范》GB 50007 和《建筑桩基技术规范》JGJ94 进行了对
比分析；开展了地震作用对地基基础的影响和扩展基础设计方法等专题研究；以《建筑地基
基础设计规范》为基础，并借鉴了建筑、电力等行业的相关设计规范，经广泛征求意见和反
复修改，最后经过全国性的专业评审，形成了本标准。
本标准为我国第一次编制，在执行过程中，希各单位结合工程实践和经验，将意见和建
议反馈至水电水利规划设计总院。地址：北京市西城区六铺炕北小街2 号，邮编：100011。
本标准由中国水电工程顾问集团公司风电标准化技术委员会提出、归口和负责解释。
本标准编制单位：水电水利规划设计总院
本标准试设计单位：中国水电顾问集团西北勘测设计研究院、华东勘测设计研究院。
目次
1 范围...1
2 规范性引用文件...2
3 总则...3
4 术语...4
5 基本规定...6
6 地基特性...8
6.1 岩土的分类...8
6.2 岩土体工程特性指标...11
7 荷载、荷载效应组合与分项系数...15
7.1 荷载...15
7.2 荷载工况和荷载效应组合...15
7.3 分项系数...18
8 地基计算...19
8.1 一般规定...19
8.2 地基承载力计算...19
8.3 地基抗压计算...20
8.4 变形计算...23
8.5 稳定性计算...25
9 基础设计...27
9.1 一般规定...27
9.2 扩展基础...29
9.3 桩基础...31
9.4 岩石锚杆基础...43
9.5 一般构造规定...44
10 地基处理...47
10.1 一般规定...47
10.2 土岩组合地基...47
10.3 压实填土地基...48
10.4 岩溶与岩石地基...49
10.5 软弱地基...49
11 检验与监测...51
11.1 检验...51
11.2 监测...51
附录A 岩石坚硬程度和岩体完整程度划分...53
附录B 岩体风化带划分...54
附录C 岩体结构分类...55
附录D 碎石土野外鉴别...56
附录E 浅层平板载荷试验要点...57
附录F 抗剪强度标准值ck、φk...58
附录G 土的振动液化判别...59
附录H 中国季节性冻土标准冻深线图...61
附录J 附加应力系数α、平均附加应力系数α...62
附录K 桩的极限侧阻力及极限端阻力经验值表...74
附录L 考虑承台、基桩协同作用和土的弹性抗力作用计算受水平荷载的桩基...76
附录M 桩基础最终沉降值计算...96
条文说明...1 0 1
1 范围
1.0.1 本标准规定了风电场风力发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，尚应符合现行有关标准、规范的要求。
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 50223 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
GB J 146 粉煤灰混凝土应用技术规范
DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范
JB/T 10300 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 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
为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。与气候相关的其它设计参数均可由参考风
速和其它基本等级参数计算得到。
4.0.9 极端风速 extreme wind speed
T 秒内的平均最高风速，它可能是N 年一遇（重现周期N 年）。
GB 18451.1 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 k0
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，其值为1.35。
4.0.12 地基承载力特征值 characteristic value of subgrade bearing capacity
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 ultimate vertical bearing capacity of a 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联结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 根据风电场机组的单机容量、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5.0.1 选用。
表5.0.1 地基基础设计级别
设计级别 单机容量、轮毂高度和地基类型
单机容量大于1.5MW
轮毂高度大于80m
复杂地质条件或软土地基
2 介于1 级、3 级之间的地基基础
单机容量小于0.75MW
轮毂高度小于60m
地质条件简单的岩土地基
注：① 地基基础设计级别按表中指标划分分属不同级别时，按最高级别确定；
② 对1 级地基基础，地基条件较好时，经论证基础设计级别可降低一级。
5.0.2 机组地基基础设计应符合下列规定
1 所有机组地基基础，均应满足承载力、变形和稳定性的要求。
2 1 级、2 级机组地基基础，均应进行地基变形计算。
3 3 级机组地基基础，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 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 风机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。当地基为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，机组基础结构安全等级分为两个等级，见表5.0.5。
表5.0.5 机组基础结构安全等级
基础结构安全等级 基础的重要性 基础破坏后果
一级 重要的基础 很严重
二级 一般基础 严重
注：机组基础的安全等级还应与机组和塔架等上部结构的安全等级一致。
5.0.6 地基基础设计需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 有关基础安全的其它计算（如基础动态刚度和抗浮稳定等）。
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。
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《风电场工程等级划分及设计安全标准》的规定。
6 地基特性
6.1 岩土的分类
6.1.1 风电场机组基础地基的岩土体，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人
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
6.1.3-1～表6.1.3-3 的规定。
表6.1.3-1 岩石坚硬程度分类
坚硬程度 坚硬岩 中硬岩 较软岩 软岩 极软岩
饱和单轴抗压强度
表6.1.3-2 岩体完整程度分类
岩体完整程度 完整 较完整 完整性差 较破碎 破碎
完整性指数 ＞0.75 0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15 ＜0.15
注：完整性指数为岩体纵波速度与岩块纵波速度之比的平方，选定岩体和岩块测定波速时，应注意其代表性。
表6.1.3-3 岩体基本质量等级分类
6.1.4 当缺乏饱和单轴抗压强度试验资料时，可按本规定附录A 表A.0.1 和表A.0.2 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本规定
附录B、附录C 进行。
6.1.5 当软化系数等于或小于0.75 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、盐渍化
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6.1.4 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
土的名称 颗粒形状 颗粒级配
漂石 圆形及亚圆形为主
块石 棱角形为主
粒径大于200mm 的颗粒含量超过总质量的50%
卵石 圆形及亚圆形为主
碎石 棱角形为主
粒径大于20mm 的颗粒含量超过总质量的50%
圆砾 圆形及亚圆形为主
角砾 棱角形为主
粒径大于2mm 的颗粒含量超过总质量的50%
注：定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
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6.1.7-1 或6.1.7-2 确
定，也可根据本规定附录D 的规定定性鉴别。
表6.1.7-1 碎石土密实度按N63.5 分类
重型动力触探锤击数 N63.5 密实度
注：本表适用于平均粒径等于或小于50mm，且最大粒径小于100mm 的碎石土。
表6.1.7-2 碎石土密实度按N120 分类
重型动力触探锤击数 N120 密实度
注：本表适用于平均粒径大于50mm，或最大粒径大于100mm 碎石土。
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6.1.8 可进一步划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。
表6.1.8 砂土分类
土的名称 颗粒级配
砾砂 粒径大于2mm 的颗粒含量占总质量25%～50%
粗砂 粒径大于0.5mm 的颗粒含量超过总质量的50%
中砂 粒径大于0.25mm 的颗粒含量超过总质量的50%
细砂 粒径大于0.075mm 的颗粒含量超过总质量的85%
粉砂 粒径大于0.075mm 的颗粒含量超过总质量的50%
注：定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
6.1.9 砂土的密实度根据标准贯入试验锤击数实测值N 划分为松散、稍密、中密和密
实，并应符合表6.1.9 的规定。
表6.1.9 砂土的密实度
标准贯入试验锤击数 N 密实度
N≤10 松散
10＜N≤15 稍密
15＜N≤30 中密
N＞30 密实
注：当用静力触探探头阻力判定砂土的密实度时，可根据当地经验确定。
6.1.10 粉土为粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或
小于10 的土。
6.1.11 粘性土为塑性指数大于10 的土，根据塑性指数划分为粉质粘土和粘土。粉质粘
土为塑性指数大于10，且小于或等于17 的土；粘土为塑性指数大于17 的土。
注：塑性指数应由相应于76g 圆锥仪沉入土中深度为10mm 时测定的液限计算而得。
6.1.12 粘性土的状态可按表6.1.12 分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。
表6.1.12 粘性土的状态
液性指数 IL 状态 液性指数IL 状态
IL≤0 坚硬 0.75＜IL≤1 软塑
0＜IL≤0.25 硬塑 IL＞1 流塑
0.25＜IL≤0.75 可塑
注：当用静力触探探头阻力或标准贯入试验锤击数判定粘性土的状态时，可根据当地经验确定。
6.1.13 软土为天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、
淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
6.1.14 红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于
50。经搬运、沉积后红粘土仍保留其基本特征，液限大于45 的土为次生红粘土。
6.1.15 人工填土根据其成因和组成，可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土。
素填土为由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。经过压实或夯实的素填土为压
实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水力冲填
泥砂形成的填土。
6.1.16 膨胀土为土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水
收缩特性，其自由膨胀率大于或等于40%的粘性土。
6.1.17 湿陷性土为在浸水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0.015 的土。
6.1.18 多年冻土为含有固态水，且冻结状态持续二年或二年以上的土。
6.1.19 盐渍岩土为易溶盐含量大于0.3%，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的岩土。
6.2 岩土体工程特性指标
6.2.1 土的工程特性指标包括强度指标、压缩性指标、静力触探探头阻力、标准贯入试
验锤击数、载荷试验承载力等。土的工程特性指标代表值有标准值、平均值及特征值。抗剪
强度应取标准值，压缩性指标应取平均值，载荷试验承载力应取特征值。设计取值时宜考虑
基础......
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