探討混凝土施工中某電場風機基礎施工技術

柳 軍 周琪煒

【摘 要】本文主要是作者從具體的工程實例，結合自己近幾年的工作體會，對風力發(fā)電工程機組地基施工中大體積混凝土施工需要注意的問題，以及為了保證施工質量采取的措施和對策。

【關鍵詞】風電工程；風機基礎；質量控制；大體積混凝土

前言

隨著世界能源的日益緊張，不可再生資源的局域性，制約了經(jīng)濟的快速發(fā)展，因此對可再生能源的開發(fā)利用已成為世界上許多國家的發(fā)展方向。中國具有豐富的風能資源，具有良好的發(fā)展前景，國家發(fā)展和改革委員會能源局，從2003開始進行風電建設一個全國性的組織籌備工作。

在過去的5年中，每年的世界風能市場正以40%的速度增長，同時，在中國風力發(fā)電也得到了迅速發(fā)展，風力機組遍布20多個省市，自治區(qū)。2009年底，全國（不含港、澳、臺）風電并網(wǎng)運行總容量達1767萬kw ，風電裝機容量世界排名由2008年的第4名升至第3名。而風能作為一種可再生能源，有著諸多其他能源不可比擬的優(yōu)點，正逐漸成為了新能源的發(fā)展重點。

1.工程概況

某電場一期工程位于該縣的東南部，整個風電場呈條狀分布，地面高程1600-2155m。

風電場一期工程裝機48MW，共安裝24臺湘電風能有限公司生產(chǎn)的Z72-2000風力發(fā)電機組。通過3回33kv集電線路送入110kv升壓變電站，并通過該升壓變電站和2回110kv接入系統(tǒng)。本110kv升壓變電站是本風電場的升壓站，通過4回33kv集電線路送入110kv升壓變電站.風電場實測完整年湍流強度為0.11，10m高度威布爾（Weibull）分布參數(shù)k值為1.83、c值為10.12，風電場采用的機組應滿足高于Ⅰc類風電機組的要求。

風電場一期工程風機基礎工程的施工內(nèi)容為：

（1）風機基礎及箱變的施工。包括風機重力式現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎澆筑；基礎預埋件（接地網(wǎng) 管件基礎環(huán)電纜管等）安裝；箱變的砌筑；基礎土石方開挖施工后土石方回填等；

（2）為實施上述工程而進行的其他相關輔助工程，包括施工臨時住房，就近租用當?shù)鼐用褡∷?，材料倉庫及鋼筋加工場、維修廠布設在升壓站內(nèi)，占地400m2；施工用電由現(xiàn)場施工用電采用2臺柴油發(fā)電機組供電；施工用水由現(xiàn)場采用2臺8m3蓄水車從縣城拉至現(xiàn)場使用.

2.風機基礎及箱變主要施工程序

承臺施工準備→測量放線→基坑開挖→墊層混凝土施工→基礎環(huán)安裝→鋼筋加工安裝→ 模板安裝→混凝土澆筑→拆?！炷琉B(yǎng)護→基坑回填。

3.風機基礎施工

風機基礎的特點是：支撐高聳結構物的獨立基礎，機組支撐塔筒高度一般在40-80m；其頂部裝有較大垂向機組荷載可達60-90t；側向又具有較大的風荷載作用。而我國多數(shù)風力機組在近幾年開工建設，由于各施工隊安裝施工技術積累不夠，加之各風電施工現(xiàn)場往往氣候環(huán)境惡劣，相鄰風機間距均較大，作業(yè)面廣，使得機組地基施工困難，常造成地基施工質量良莠不齊，嚴重影響了風機的正常安全運行，基礎混凝土地基施工工藝成了保證風力發(fā)電機組能否正常運行的重要影響因素 要求基礎地基具有較高的承載能力、抗變形能力和抗傾覆能力。

4.大體積混凝土溫度變形產(chǎn)生的原因

該境域屬溫帶大陸性季風氣候。其主要特征是：冬季漫長而寒冷，春季干旱且多風，夏季溫和無酷暑，秋季涼爽多連雨。氣候寒冷多變，年平均氣溫4.7℃，1月最冷，平均氣溫-13℃，7月最熱，平均19℃，年平均降水量為487mm，年平均日照時數(shù)為2816.7h，無霜期平均110d。境內(nèi)常年多刮偏西風，年平均風速4.1m/s。1#義井70m測風塔平均湍流強度為0.126。。其天氣對大體積混凝土影響較大。

風機基礎多數(shù)屬于大體積混凝土施工，水泥水化熱是基礎大體積混凝土中的主要溫度因素。水化熱溫升常達30～55℃，混凝土在硬化過程中，由于水泥水化作用使得最初幾天產(chǎn)生大量的水化熱?；炷两禍刂?溫度﹢水化熱溫升值﹣環(huán)境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件（主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施）等。

由于混凝土導熱不良，熱量累積，從而引起混凝土溫度升高和體積膨脹，使風機基礎大體積混凝土中心的水化熱升溫隨壁（或板）厚增加而增加。在升溫時，混凝土未充分硬化部分的彈性模量很大，因此這種收縮引起很大的拉應力。澆注溫度加水化熱溫度能構成最高溫度，如果不采取有效方法控制最高溫度值，不采取保溫措施降低內(nèi)外溫度差，或不改善約束條件減少溫度應力，勢必導致結構出現(xiàn)溫度裂縫嚴重時可形成貫穿性裂縫，一旦外界氣溫發(fā)生變化將會引起混凝土內(nèi)部溫度變化，在大陸性氣候地區(qū)或寒冷地區(qū)外界溫度變化往往成為影響混凝土溫度變形的主要因素。

5.該風電場一期工程風機基礎工程措施

5.1基礎混凝土澆筑步驟

風機基礎混凝土采用商品混凝土，由混凝土攪拌車從拌和站運輸混凝土到現(xiàn)場，其配合比如表1所列由于現(xiàn)場條件制約，施工布置難度大，混凝土澆筑強度高，因此混凝土入倉采用泵車泵送入倉法進行澆筑施工。入倉時混凝土下料點不超過2m，下料要均勻。

風機基礎簡圖如圖1所示，基礎混凝土澆筑分層厚度為30cm，上下兩層混凝土澆筑時間間隔不大于下層混凝土初凝時間，同層澆筑先中間后外圈澆筑，在頂層和底層澆筑時，厚度大小30cm。

澆筑部位的鋼筋密集，采用50軟軸振搗器進行振搗，振搗時未強頂鋼筋或模板，按照振搗器的振搗范圍（40-60間距）進行控制，振搗器插入混凝土按“梅花形”插入振搗。振搗時，插入振搗器見混凝土表面有泛漿后即換位，振搗器“快插慢抽”，不影響混凝土振搗質量。

混凝土澆筑完畢后12h對混凝土加以覆蓋和澆水，養(yǎng)護時間對摻有混凝土緩凝劑混凝土養(yǎng)護時間不小于7d，保持混凝土處于濕潤，養(yǎng)護水同拌制水 ，采用塑料布覆蓋養(yǎng)護嚴密，并保持塑料布內(nèi)有凝結水，風機基礎C35混凝土澆筑溫度觀測記錄表如表2所列。

5.2質量保證措施

（1）澆筑混凝土前，首先組織施工人員按施工組織設計制定的混凝土施工工藝，施工技術性能等特點和施工條件，實行班組技術交底，項目部施工技術人員、質檢人員負責落實混凝土的供應和施工工藝組織。

（2）本工程采用商品混凝土，每次澆筑混凝土前由專人進行檢查混凝土公司提供的混凝土配合比、配料單、質保單是否符合規(guī)定要求。

（3）檢查混凝土塌落度是否符合要求，隨機抽樣，每班不少于3次。

（4）測定并記錄混凝土生產(chǎn)時溫度和混凝土運輸?shù)焦さ氐臅r間及溫度。

（5）保證混凝土表面平整度和光潔度，使用優(yōu)質的模板和合理的施工工藝是關鍵。模板剛度是保證混凝土表面平整度的充分條件，模板在重復使用前進行平整度校準，對變形的模板停止使用。

（6）控制表面空洞、冷縫、夾砂、松頂，首先根據(jù)澆筑部位鋼筋密集程度采取合理的入倉方式，混凝土入倉后立即振搗，不允許出現(xiàn)混凝土堆積、振搗采用軟軸振搗器，振搗時，以混凝土泛出浮漿、無明顯氣泡冒出且不顯著下沉為準，不允許過振或漏振，確?；炷敛鹉：髢?nèi)實外光。振搗過程中，避免振搗器直接沖擊模板和埋件，造成模板損壞和埋件移位。模板與模板之間采用“厚1cm海綿條”嵌縫，保證模板結合處不留縫隙。

（7）加強混凝土澆筑的過程控制，對模板變形進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)變形及時調整，檢查螺栓和扣件連接是否良好，有效防止錯臺、“鼓肚”等缺陷發(fā)生。

（8）保持混凝土外觀顏色一致，要求水泥、粉煤灰及外加劑品種選用同一廠家的產(chǎn)品，脫模劑的選擇也盡量是同一類型的?；炷潦┕ね戤吅?，當天采用草墊覆蓋，在澆筑后7d內(nèi)澆水養(yǎng)護。

6.結語

通過施工實踐發(fā)現(xiàn)，為防止風力發(fā)電機組基礎大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，應從以下幾方面注意。

（1）在進行風機基礎混凝土澆筑時，為控制混凝土水化熱，對原風機基礎C35混凝土配合比進行了優(yōu)化、調整，用部分磨細礦渣粉替代水泥，控制用水量（長距離運輸，對塌落度有一定要求），適當降低水膠比，以降低水化熱；

（2）在混凝土澆筑過程中應采用平鋪分層澆筑，每澆筑層厚度控制在30-50cm ；

（3）在澆筑過程中應保證混凝土振搗到位，特別是底層鋼筋部位處的振搗，同時注意倉面泌水情況；

（4）為防止表面裂縫的出現(xiàn)，在混凝土澆筑收倉后應及時用塑料薄膜覆蓋，并鋪設草墊，在混凝土初凝后，及時進行灑水養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤；

（5）在混凝土澆筑完成后及時采用保溫被覆蓋，防止內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生裂縫，做好內(nèi)部溫度測控記錄。