4.3持力层选择
综合考虑上部荷载要求、土层力学性状,本工程可采用的持力层有②-3层砂质粉土、⑤-1层粉砂及⑥-1层粉质粘土。本工程针对不同风机处的土层分布情况,选择不同的土层作为桩基持力层,设计时考虑软弱下卧层的影响。
4.4桩基布置
根据地质条件的不同,以及桩的长径比等限制条件,风机基础结构布置有如下两种形式。(1)基础型式一(长短桩方案):风机基础采用圆盘形,圆盘直径17 m,埋深2.4 m,共布置34根桩径600 mm的PHC桩,分三圈布置,外圈16根长桩,中圈布置12根短桩,内圈布置6根长桩。结合具体风机的地质情况不同,长桩约45~58 m,短桩长10 m,长桩主要承担竖向荷载,短桩用于承担水平荷载。此型式适用于全部风机基础,如图1所示。(2)基础型式二(短桩方案):风机基础采用圆盘形,圆盘直径18 m,埋深2.4 m,共布置54根桩径600的PHC桩,分三圈布置,外圈布置24根,中圈布置18根,内圈布置12根。结合具体风机的地质情况不同,桩长为10~14 m,此型式仅适用本工程中的9台风机。
经对承台、桩和桩间土进行联合内力变形计算,并对每台风机桩基承载力进行复核计算,上述两种风机基础方案的桩基承载力和桩身强度都可以满足要求,但基础型式二的基础位移及转角偏大,故最终采用基础型式一。
4.5桩基计算
选取风机运行工况、地下水位和地震荷载的不同组合值,根据现行规范的规定,进行桩基计算,其中竖向力全部由长桩承担,短桩仅考虑其水平承载力。桩基竖向力采用材料力学法、假定承台为刚体进行计算。桩基水平位移计算考虑承台、桩和桩间土联合作用,因①-2层吹填土工程性能较差,所以不计入承台底和承台侧面吹填土的作用。
对风机基础圆盘形承台取5个断面进行结构配筋和裂缝宽度计算,计算简图如图2所示。配筋计算原则如下:(1)对承台切取的各个剖面分别计算底部和顶部结构配筋;(2)假定承台沿剖面线位置发生破坏,并全部由剖面线切到的钢筋承担;(3)桩的反力按弹性支座法进行计算。计算得到的各剖面配筋需经裂缝宽度复核。另外,承台抗剪和抗冲切也需要经验算并满足要求。