風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工工藝及質(zhì)量控制

宋建虎，張建軍

（山西省送變電工程公司，山西 太原 030006）

風(fēng)能資源是一種清潔的可再生能源，開發(fā)風(fēng)能資源是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實(shí)施能源可持續(xù)發(fā)展的有效手段。風(fēng)電場建設(shè)符合國家關(guān)于能源建設(shè)的發(fā)展方向，是國家大力支持的產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電有效利用了可再生能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，改善環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 工程概況

運(yùn)城平陸縣張店鎮(zhèn)風(fēng)電場一期49.5 MW工程場址位于山西省運(yùn)城市平陸縣西北約10 km處。風(fēng)電場場址東西長約16 km，南北寬約3 km，面積約48 km2。場址區(qū)地形復(fù)雜，高程落差較大。本期工程設(shè)計(jì)裝機(jī)33臺1 500 kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量49.5 MW。同期建設(shè)集控中心（含110 kV升壓變電所）、道路、輸電線路、供水和通信系統(tǒng)等建筑。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)

本風(fēng)電場布置33臺82/1500—65 m型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，基礎(chǔ)型式為埋筒型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度為C30，基礎(chǔ)混凝土底面尺寸為直徑14 800 mm，基礎(chǔ)埋深2.95 m，底部厚600～1350 mm。

風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)下部增設(shè)C15混凝土墊層，墊層底面尺寸為直徑16 000 mm。

單個(gè)基礎(chǔ)C30混凝土量為309.5 m3，C15墊層混凝土量為20.6 m3，鋼筋量為 25.981 t。

從以上分析可知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)屬于大體積混凝土，施工工藝和施工質(zhì)量控制應(yīng)著重從大體積混凝土施工方面控制。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)示意圖

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備

風(fēng)電場的施工不同于輸電線路的施工，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單件構(gòu)件的長度和重量之大決定了吊裝必須采用大型起重機(jī)進(jìn)行吊裝，國內(nèi)一般采用350 t或400 t履帶吊，所以必須修筑有足夠?qū)挾群陀捕鹊暮喴椎缆返斤L(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)位，方能完成吊裝任務(wù)，為節(jié)約施工費(fèi)用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工安排在簡易道路修通后進(jìn)行。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備工作有：簡易道路修筑、模板加工、鋼筋采購及加工、預(yù)埋管件購買、商品混凝土采購、施工機(jī)具購買及試驗(yàn)。

3.1 簡易道路修筑

由專業(yè)的道路部門進(jìn)行設(shè)計(jì)，路面承載力、道路的最小直線寬度、最大坡度、橫向坡度、轉(zhuǎn)彎半徑、凈空高度、排水要符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)廠家的要求和合同要求。

施工過程中應(yīng)同時(shí)關(guān)注路基和路面的質(zhì)量，由挖掘機(jī)、鏟車、壓路機(jī)配合進(jìn)行道路的修筑。

3.2 模板加工

從圖1可看出，基礎(chǔ)下圓柱直徑為14 800，經(jīng)計(jì)算可使用寬度為 300、200、100的模板進(jìn)行豎向拼成一個(gè)大圓柱，不會(huì)影響到保護(hù)層厚度及混凝土表面的質(zhì)量。

基礎(chǔ)上圓柱直徑為5000，經(jīng)計(jì)算可使用寬度為200、100的模板進(jìn)行豎向拼成一個(gè)大圓柱，拼接時(shí)周長取正誤差。

經(jīng)上討論，基礎(chǔ)所使用的模板可使用定型鋼模板，比起加工圓型模板，可最大限度地節(jié)約費(fèi)用，并可應(yīng)用于以后的工程之中。

3.3 鋼筋采購及加工

按設(shè)計(jì)圖紙分類采購，采購時(shí)必須購買正規(guī)鋼廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，企業(yè)各項(xiàng)資質(zhì)材料齊全，鋼筋的質(zhì)量證明書齊全，購買后必須進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢合格后方可用于工程。

鋼筋的加工按設(shè)計(jì)圖紙、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204—2002）及《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 107—2010）進(jìn)行和檢驗(yàn)。

3.4 預(yù)埋管件采購

風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋的管件按設(shè)計(jì)規(guī)定的規(guī)格和材質(zhì)購買，如市場上的產(chǎn)品不能滿足要求，則應(yīng)到廠家訂購，以便滿足設(shè)計(jì)要求的彎曲半徑及后續(xù)施工的順利。

3.5 商品混凝土采購

鑒于本工程基礎(chǔ)混凝土量大，且運(yùn)輸?shù)缆份^為方便，為保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量及進(jìn)度，采用商品混凝土進(jìn)行施工，混凝土施工前1月，到施工點(diǎn)附近的縣（市）商品混凝土廠家進(jìn)行調(diào)查及確定，關(guān)鍵了解商品混凝土廠家的以下情況：

圖2 模板拼接示意圖

（1）廠家的資質(zhì)證書、營業(yè)執(zhí)照、生產(chǎn)許可證、組織代碼證及稅務(wù)證明。

（2）廠家的試驗(yàn)資質(zhì)情況或外委試驗(yàn)室資質(zhì)情況。

（3）生產(chǎn)能力（能否生產(chǎn)C15、C30混凝土）及規(guī)模（每小時(shí)生產(chǎn)數(shù)量及泵車、運(yùn)輸車數(shù)量）。

（4）大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)及供貨業(yè)績情況。

（5）到最遠(yuǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)施工現(xiàn)場的時(shí)間。

（6）砂、石、水泥、外加劑、配合比、試塊的檢驗(yàn)情況及資料提供。

（7）生產(chǎn)質(zhì)量保證資料、制度及計(jì)量設(shè)備檢測合格證。（8）混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸設(shè)備故障應(yīng)急處置辦法。

3.6 計(jì)量器具采購及檢測

根據(jù)基礎(chǔ)環(huán)水平度精度要求較高（2 mm）的情況，需購買高精度水準(zhǔn)儀、測微器、銦鋼尺來檢測基礎(chǔ)環(huán)水平度，在購買后及時(shí)送計(jì)量檢測部門檢測，合格后再使用。

4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工工藝

風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工順序：風(fēng)機(jī)定位放線→風(fēng)機(jī)吊裝平臺→風(fēng)機(jī)基坑開挖→混凝土墊層澆筑→基礎(chǔ)環(huán)支架安裝→基礎(chǔ)鋼筋安裝→基礎(chǔ)環(huán)吊裝→接地安裝→預(yù)埋管件安裝→基礎(chǔ)模板安裝→基礎(chǔ)混凝土澆筑→基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)→基礎(chǔ)模板拆除→基礎(chǔ)回填。

4.1 風(fēng)機(jī)定位放線

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)現(xiàn)場坐標(biāo)點(diǎn)，由業(yè)主給定，使用中海達(dá)GPS系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)核，如有問題及時(shí)與業(yè)主及設(shè)計(jì)人員反映。

4.2 風(fēng)機(jī)吊裝平臺降基

為滿足風(fēng)機(jī)吊裝需要，需根據(jù)地形劃出40m×40m或30m×50 m吊裝平臺，降基時(shí)，不得將土石向山坡下傾倒，應(yīng)合理處置。

降出的吊裝平臺應(yīng)平整，不得有大塊石頭，能滿足350 t吊車工作的需要。

4.3 風(fēng)機(jī)基坑開挖

根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行基礎(chǔ)分坑，釘出基坑邊緣開挖控制線，要按規(guī)范要求設(shè)置坑壁坡度，基坑采用機(jī)械開挖，從坑的一端往另一端開挖，開挖過程實(shí)時(shí)測量坑底標(biāo)高，機(jī)械開挖深度要比設(shè)計(jì)淺200 mm。同時(shí)坑底四周開挖排水溝和集水坑，以便雨天及時(shí)排水，謹(jǐn)防坑底泡水。在墊層施工前兩天再將坑底人工清理至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.4 混凝土墊層澆筑

墊層采用C15商品混凝土澆筑，墊層支模前會(huì)對監(jiān)理單位、建設(shè)單位進(jìn)行基坑的驗(yàn)槽，澆筑時(shí)從基坑一邊向另一邊澆筑，澆筑的同時(shí)應(yīng)用平板振搗器振搗，控制混凝土表面的高差不大于10 mm。

4.5 基礎(chǔ)環(huán)支架安裝

基礎(chǔ)環(huán)支架采用現(xiàn)場制作的方法，基礎(chǔ)環(huán)支架根據(jù)業(yè)主提供的《金風(fēng)1 500 kW系列風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工相關(guān)規(guī)定》規(guī)范要求進(jìn)行制作并操平。

4.6 基礎(chǔ)鋼筋安裝

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼筋安裝施工順序：基礎(chǔ)底面鋼筋→基礎(chǔ)環(huán)豎向箍筋→基礎(chǔ)頂面鋼筋→其余鋼筋。

鋼筋安裝時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意鋼筋的安裝間距和接頭的布置位置。

4.7 基礎(chǔ)環(huán)吊裝

基礎(chǔ)環(huán)在運(yùn)輸時(shí)的裝卸采用25 t汽車吊進(jìn)行，基礎(chǔ)環(huán)必須平放，周邊圍護(hù)防止污染。

基礎(chǔ)環(huán)安裝時(shí)，采用100 t汽車吊進(jìn)行安裝就位工作，現(xiàn)場安排專業(yè)起重工、安監(jiān)人員全程指揮監(jiān)護(hù)施工作業(yè)?；A(chǔ)環(huán)水平度檢測必須安排專業(yè)測量人員，保證基礎(chǔ)環(huán)水平度控制在質(zhì)量要求范圍內(nèi)。基礎(chǔ)環(huán)調(diào)整完畢及時(shí)與基礎(chǔ)環(huán)支架之間焊死。

4.8 接地安裝

按接地施工圖進(jìn)行接地扁鋼的布置，接地扁鋼長度及埋設(shè)深度不得小于設(shè)計(jì)要求。接地扁鋼之間搭接焊時(shí)，要保證搭接長度和焊接長度，焊接完的防腐工作應(yīng)符合設(shè)計(jì)的要求。

4.9 預(yù)埋管件安裝

預(yù)埋管件的出口位置必須滿足廠家指導(dǎo)書的安裝要求，并且采取防止混凝土堵管的措施，預(yù)埋管在鋼筋中的走向、彎曲半徑以及露出基礎(chǔ)的長度要符合設(shè)計(jì)的要求。

每個(gè)基礎(chǔ)埋設(shè)3個(gè)測溫點(diǎn)，每點(diǎn)預(yù)埋兩根管，一根埋深0.3 m，另一根埋深1/2H（混凝土的厚度）m。

4.10 基礎(chǔ)模板安裝

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)模板優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)的新鋼模板，要求板面光潔平整，無凸凹不平的地方。

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)下圓柱的鋼模板支撐采用鋼管支撐，鋼管支撐布置在基礎(chǔ)模板外周邊上，鋼管與鋼模板的固定使用3型扣件和Φ12@700的對拉螺栓。

基礎(chǔ)模板的施工要點(diǎn)：基礎(chǔ)模板選用組合鋼模板，板縫之間加密封條。

4.11 基礎(chǔ)混凝土澆筑

施工布料方式采用混凝土攪拌車運(yùn)輸、汽車泵車泵送。及時(shí)準(zhǔn)備發(fā)電機(jī)、振搗設(shè)備及抹面工具?；炷翝仓仨毧刂破渖仙俣?，以減小混凝土施工對基礎(chǔ)環(huán)水平度的影響。澆筑過程中安排專人看護(hù)模板，檢查模板的變形和漏漿情況，施工過程中及時(shí)清除表面泌水。

混凝土澆筑采用全面分層法，即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，每層混凝土厚度控制在300～400 mm之內(nèi)，每層澆筑時(shí)間在2 h之內(nèi)，滿足在澆筑第二層混凝土?xí)r，第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，澆完為止。

混凝土澆筑時(shí)在泵車的混凝土出口處配置1臺振搗棒，以促進(jìn)泵車混凝土出口處混凝土向四周流淌不堆積。另外，配置兩臺振振搗棒搗混凝土，在斜面層的上、下各布置一道振動(dòng)器。下面一道振動(dòng)器布置在近坡腳處負(fù)責(zé)下部混凝土振搗，上面的一道布置在混凝土卸料處負(fù)責(zé)上部混凝土的振搗。同時(shí)為保證混凝土上下層之間的黏結(jié)，振搗時(shí)振搗棒需插入下層混凝土50～100 mm。

4.12 基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)

在完成混凝土二次抹面壓實(shí)后進(jìn)行覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋雙層塑料薄膜，然后在上面覆蓋一層棉被，并經(jīng)常檢查塑料薄膜、棉被的完整情況，保持混凝土表面濕潤養(yǎng)護(hù)14 d。

4.13 基礎(chǔ)模板拆除

覆蓋養(yǎng)護(hù)滿4 d，即可拆除基礎(chǔ)模板，拆除模板時(shí)應(yīng)防止破壞基礎(chǔ)混凝土的邊角，拆除完畢后應(yīng)用雙層塑料薄膜和棉被覆蓋好拆除面。

4.14 基礎(chǔ)回填

基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)滿14 d后，回填土用推土機(jī)分層覆蓋灰土沙石料，并碾壓密實(shí)。若填土潮濕需晾曬或回填級配砂石料。

5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制

風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)與以往基礎(chǔ)最大的不同點(diǎn)是大體積混凝土與基礎(chǔ)環(huán)的水平度要求較高，其他質(zhì)量要求類似。

5.1 大體積混凝土施工質(zhì)量控制

5.1.1 把好混凝土原材料關(guān)

采用水化熱較低的礦渣水泥；適當(dāng)添加摻和物，以減少水泥用量；同時(shí)，選擇粒徑較大且級配良好的粗細(xì)骨料，以減少用水量；從減少水泥和水的用量入手，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。另外，適量使用添加劑，以減緩凝固速度，進(jìn)而控制混凝土早期強(qiáng)度上升過快。

5.1.2 采用二次振搗工藝

由于泵送混凝土坍落度比較大，為防止混凝土表面因水泥漿太多水分流失太快，產(chǎn)生表面收水裂縫，所以混凝土在初凝前應(yīng)進(jìn)行二次振搗。這里講的二次振搗范圍僅指基礎(chǔ)表層混凝土在初凝前做二次振搗，二次振搗時(shí)機(jī)很關(guān)鍵，以振搗后振動(dòng)棒抽出時(shí)無振動(dòng)眼、混凝土自然閉合為宜，振搗完成后及時(shí)用磨光機(jī)進(jìn)行表面打磨，壓實(shí)以閉合收水裂縫。

5.1.3 加強(qiáng)混凝土測溫工作

做好大體積混凝土測溫記錄，考慮與當(dāng)?shù)貧庀笈_/站聯(lián)系，掌握近期氣象情況。在基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)測溫管，使用建筑電子測溫儀測量大體積混凝土的里表溫差、溫升峰值及降溫速率。

項(xiàng)目部安排專人落實(shí)混凝土的測溫工作?；炷翝仓奥裨O(shè)測溫導(dǎo)線用于大體積混凝土的溫度測量，每個(gè)基礎(chǔ)埋設(shè)3點(diǎn)測溫點(diǎn)，每點(diǎn)預(yù)埋兩根管，一根埋深0.3 m，另一根埋深1/2H（混凝土的厚度）m。儀器使用JDC—2型建筑電子測溫儀。

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)溫度測量工作必須記錄，并按要求形成《大體積混凝土結(jié)構(gòu)測溫記錄》《大體積混凝土結(jié)構(gòu)測溫示意圖》。

5.1.4 加強(qiáng)混凝土溫度控制

采取措施減少混凝土溫度的回升：

（1）縮短混凝土運(yùn)輸及等待卸料時(shí)間，澆筑后及時(shí)進(jìn)行振搗，加快混凝土表面覆蓋速度，縮短混凝土的暴露時(shí)間。

（2）混凝土澆筑宜安排在早晨或夜間，天氣環(huán)境良好時(shí)進(jìn)行施工。

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)工作：必須在澆筑完畢后12 h內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)方式在非冬期施工時(shí)間內(nèi)采用覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)或薄膜布養(yǎng)護(hù)。保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間不得少于14 d，并經(jīng)常檢查塑料薄膜、棉被的完整情況，保持混凝土表面濕潤。

（4）保溫覆蓋層的拆除分層逐步進(jìn)行，當(dāng)混凝土的表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時(shí)，可全部拆除。

5.2 基礎(chǔ)環(huán)水平度

（1）安裝檢測基礎(chǔ)環(huán)水平度，必須使用兩臺經(jīng)檢測合格的水準(zhǔn)儀同時(shí)檢測，以避免由于儀器本身的誤差造成基礎(chǔ)環(huán)水平度調(diào)整超差。

（2）在混凝土澆筑到基礎(chǔ)環(huán)下500 mm時(shí)，應(yīng)再次檢測基礎(chǔ)環(huán)的水平度，符合要求時(shí)方可繼續(xù)施工。

（3）基礎(chǔ)澆筑砼完成后的基礎(chǔ)環(huán)上法蘭水平度要求六點(diǎn)以上檢測水平差值≤2.5 mm為合格。

（3）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工必須保證基礎(chǔ)環(huán)的水平度，這是基礎(chǔ)施工的重點(diǎn)，直接影響以后風(fēng)機(jī)塔筒的安裝質(zhì)量。

6 結(jié)論

通過上述施工工藝及質(zhì)量控制措施，基礎(chǔ)施工質(zhì)量得到了保證，基礎(chǔ)混凝土未出現(xiàn)任何裂縫，基礎(chǔ)環(huán)水平度均未出現(xiàn)超差現(xiàn)象，取得了預(yù)期的成功。