風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目大體積混凝土施工溫度和裂縫控制措施以青海某風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目為例

李龍 姚凱敏 蘭佳佳

大體積混凝土在硬化期間, 一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱, 使結(jié)構(gòu)件具有“熱漲”的特性；另一方面混凝土硬化時(shí)又具有“收縮”的特性,兩者相互作用的結(jié)果將直接破壞混凝土結(jié)構(gòu), 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因而在混凝土硬化過程中,必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施, 以控制混凝土硬化時(shí)的溫度, 保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差, 使溫度應(yīng)力可控, 避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

一、工程概況

某風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模350MW，共布置136臺風(fēng)機(jī)機(jī)組，其中：1000MW風(fēng)電場（300MW）布置100臺2.5MW的風(fēng)機(jī)機(jī)組，17臺3.0MW的風(fēng)機(jī)機(jī)組，每臺風(fēng)機(jī)設(shè)置一座箱式變壓器，采用35kV架空線路通過12回線路將電力輸送至北側(cè)330kV升壓站；50MW集中式風(fēng)電項(xiàng)目布置19臺2.65MW的風(fēng)機(jī)機(jī)組，每臺風(fēng)機(jī)設(shè)置一座箱式變壓器，采用35kV架空線路通過2回線路將電力輸送至330kV升壓站。場址區(qū)地貌為沖洪積平原，地表以高原草甸為主，海拔在2979m～3189m之間，屬典型的高原大陸性氣候，特征是大氣稀薄，干旱少雨，光照時(shí)間長，太陽輻射強(qiáng)，氣候溫良寒冷。

二、施工總體方案

1. 場內(nèi)道路和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)開挖施工工藝

（1）風(fēng)電場場內(nèi)道路為風(fēng)電場各風(fēng)機(jī)間的運(yùn)行維護(hù)道路，同時(shí)兼顧施工期運(yùn)輸機(jī)械對道路的具體要求。

（2）風(fēng)場內(nèi)的支道路應(yīng)隨著主干道路的連續(xù)施工全面展開施工。

2. 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土施工工藝

基礎(chǔ)開挖→（砂礫石換填）建基面清理→墊層混凝土澆筑→埋件安裝→錨籠環(huán)安裝→埋管安裝→鋼筋制安→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→接地施工→基礎(chǔ)回填。

三、施工重點(diǎn)及難點(diǎn)分析、施工對策

1. 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)冬季施工難點(diǎn)

分析：本工程屬于高寒高海拔地區(qū)，場址區(qū)海拔在2979m～3189m之間，氣候惡劣，環(huán)境特殊，施工難度大，尤其是基礎(chǔ)開挖、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑等冬季施工受溫度影響較大，如混凝土澆筑方量大、拌合站采用預(yù)熱混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、運(yùn)輸保溫及澆筑過程保溫控制難度較大，因此將此作為本項(xiàng)目難點(diǎn)。

采取對策：（1）制定詳細(xì)的冬季施工方案，并需分局及監(jiān)理審核批準(zhǔn)。（2）制定本項(xiàng)目應(yīng)急預(yù)案，遇到突發(fā)情況，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，保證風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在冬季順利施工。（3）項(xiàng)目技術(shù)質(zhì)量管理人員做好技術(shù)交底工作，做到“事前、事中、事后”質(zhì)量管控。過程中發(fā)現(xiàn)隱患，應(yīng)及時(shí)整改落實(shí)。（4）拌合站做好混凝土預(yù)熱工作，包括骨料加熱保溫、上料膠帶機(jī)保溫、拌和樓保溫、拌和水加熱保溫、外加劑保溫加熱等，必須做好保溫措施。（5）對各分部分項(xiàng)施工作業(yè)人員進(jìn)行安全、安全技術(shù)交底工作，并簽字歸檔。

2. 不良地基處理難點(diǎn)

分析：根據(jù)招標(biāo)文件，本工程部分風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)存在不良地基情況，需要進(jìn)行水泥砂礫石基礎(chǔ)換填或管樁處理，管樁施工在風(fēng)電領(lǐng)域不常見，管樁材料控制嚴(yán)格、施工工藝復(fù)雜，難度較大，因此作為本工程難點(diǎn)。

采取對策：（1）做好施工前期準(zhǔn)備工作，編制《不良地基施工方案》，方案中必須編制質(zhì)量安全保障措施，上報(bào)分局及監(jiān)理審核并批準(zhǔn)。（2）及時(shí)和勘測設(shè)計(jì)單位溝通，確保地質(zhì)與前期勘測一致；（3）對管樁作業(yè)人員安全、安全技術(shù)交底工作，現(xiàn)場必須配置一名專職安全員。（4）嚴(yán)格按照方案施工工藝進(jìn)行施工，質(zhì)量管理人員做好質(zhì)量控制和監(jiān)督。

四、大體積混凝土溫度和裂縫控制措施

1. 概述

本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土單體工程量大，且基礎(chǔ)尺寸比較大，該工程符合大體積混凝土結(jié)構(gòu)范圍。大體積混凝土由于水泥在凝固過程中產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土具有一定的溫度，混凝土內(nèi)部積聚的熱量不易散發(fā)，與混凝土表面溫度相差較大時(shí)，很容易產(chǎn)生溫度裂縫。

2. 溫度控制措施

（1）配合比設(shè)計(jì)措施

混凝土的配置采用普通硅酸鹽水泥，且水泥標(biāo)號不低于42.5，可加入適量的防凍劑，同時(shí)試驗(yàn)室應(yīng)提前做好混凝土的試配工作，選擇合適的砂、石級配，確定適用的施工配合比。

生產(chǎn)時(shí)做好混凝土生產(chǎn)記錄，以確?；炷翑嚢栀|(zhì)量。在施工現(xiàn)場做好坍落度試驗(yàn)，做到對混凝土質(zhì)量的跟蹤檢查及控制，如坍落度與原規(guī)定不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知檢測中心和攪拌站調(diào)整配合比。尤其是外加劑用量必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)室出具的配比通知單添加，并設(shè)專人完成此項(xiàng)工作。

（2）原材料

考慮現(xiàn)場施工用電等條件，拌和用水采用電熱棒加熱、砂石骨料采用篷布苫蓋、電暖風(fēng)機(jī)和加熱棒等加熱的方法。具體如下：

①砂石骨料預(yù)熱：粗骨料采用暖風(fēng)機(jī)加熱，砂采用電加熱棒加熱；②拌和用水：采用電加熱棒加熱；③外加劑溶液：采用熱水拌制和電加熱棒加熱；④封閉空間：采用電暖器等設(shè)施取暖加熱。

（3）混凝土運(yùn)輸

混凝土拌制完成后需要經(jīng)過由拌和機(jī)倒入罐車、罐車運(yùn)輸、由罐車倒入澆筑泵車以及由泵車輸送至倉號內(nèi)等4個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過程。每次轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，混凝土均與外界進(jìn)行熱交換，散失部分熱量，降低了混凝土入倉前的溫度。為確?；炷翝仓雮}溫度，采取措施對轉(zhuǎn)運(yùn)過程中設(shè)備設(shè)施進(jìn)行保溫，減緩或減少熱量散失。

①結(jié)合混凝土運(yùn)輸、澆筑等工藝，采取相應(yīng)的措施，降低混凝土運(yùn)輸中的熱損失。②在冬季澆筑時(shí)段，對混凝土罐車采用保溫衣進(jìn)行包裹。加強(qiáng)混凝土運(yùn)輸管理，合理配備運(yùn)輸設(shè)備，加強(qiáng)各施工運(yùn)輸環(huán)節(jié)的銜接，縮短混凝土運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)時(shí)間。③混凝土泵車受料口采用暖棚進(jìn)行保溫，保溫棚采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)，棚面采用保溫三防篷布苫蓋封閉保溫，并設(shè)置供暖設(shè)施。④混凝土泵車泵管采用纏繞伴熱帶對泵管進(jìn)行加熱，并包裹保溫材料（如橡塑海綿、玻璃絲綿等）進(jìn)行保溫，防止混凝土長距離輸送熱量損失后堵管。⑤各種運(yùn)輸設(shè)備在工作結(jié)束時(shí)，必須立即用熱水沖洗干凈；恢復(fù)工作時(shí)要首先加熱。⑥結(jié)合風(fēng)場永久道路，修筑臨時(shí)道路，減少混凝土運(yùn)輸距離，縮短運(yùn)輸時(shí)間。

（4）混凝土澆筑

①在澆筑地點(diǎn)用裝配式鋼結(jié)構(gòu)搭設(shè)澆筑棚，采用三防篷布苫蓋封閉保溫，一側(cè)預(yù)留罐車進(jìn)出口，并用保溫簾布封閉，泵管外壁纏繞電伴熱帶和鋪貼3cm厚橡塑保溫海綿進(jìn)行保溫。②混凝土澆筑前，先搭設(shè)好混凝土倉面保溫棚，配置電暖器和燃油暖風(fēng)機(jī)加熱保溫。在澆筑前2h運(yùn)行供熱設(shè)備供熱。確保鋼筋、模板及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到 5℃以上。③混凝土澆筑過程，暖棚內(nèi)溫度不低于5℃，冬期混凝土的振搗與常規(guī)施工相同。制作同條件養(yǎng)護(hù)試塊，試塊制作完成后放在暖棚內(nèi)進(jìn)行同條件養(yǎng)護(hù)。④澆筑后側(cè)面的模板溫度保持在 5℃以上，使用保溫被對混凝土表面進(jìn)行蓄熱養(yǎng)護(hù)，使混凝土水泥水化熱緩慢散發(fā)。⑤施工工藝流程搭設(shè)暖棚→布置暖風(fēng)機(jī)及風(fēng)管→暖棚內(nèi)預(yù)熱、鋼筋、鋼柱熱補(bǔ)償并開始測溫→混凝土泵管電伴熱→混凝土澆筑→蓄熱養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)溫度檢測頻率，溫度、濕度控制→檢測混凝土強(qiáng)度→根據(jù)混凝土強(qiáng)度監(jiān)測和溫度檢測選擇拆除暖棚和拆除模板的時(shí)間。

3. 混凝土溫度控制措施

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，大體積混凝土內(nèi)外溫差超過25℃時(shí)，將產(chǎn)生溫度裂縫。因此，在冬季進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí)，要控制混凝土入倉澆筑溫度、混凝土溫升速度和基礎(chǔ)周圍環(huán)境溫度，降低內(nèi)外溫差至25℃以內(nèi)，降低產(chǎn)生溫度裂縫的概率。

（1）控制混凝土溫度

①依據(jù)冬季混凝土生產(chǎn)施工規(guī)范要求，出機(jī)口溫度不宜低于10℃，且入倉最低溫度不低于5℃，考慮外界環(huán)境溫度較低的條件，按照最低混凝土入倉溫度控制；

②在基礎(chǔ)澆筑前在基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)測溫儀或預(yù)留測溫孔，便于后期進(jìn)行混凝土溫升值測量。測溫孔的布置要有代表性，測溫孔應(yīng)布置于基礎(chǔ)比較深厚的部位，因?yàn)榇颂幍乃療犭y以散發(fā)，溫度較高?；A(chǔ)布置3個(gè)測溫孔，且應(yīng)避開基礎(chǔ)環(huán)及電纜套管；測溫孔深度宜在墊層以上30㎝為宜。每個(gè)測溫孔應(yīng)在底部、中部、上部各放置一個(gè)，上部應(yīng)深入基礎(chǔ)30㎝。測溫孔通過預(yù)埋薄壁鋼管或PVC材質(zhì)穿線套管來設(shè)置，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)測溫孔布置見圖1。

圖1 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)測溫孔布置

③安排的測溫人員要責(zé)任心強(qiáng)，采取“三班制”值班。測溫工作開始前，由工程技術(shù)人員對測溫工作進(jìn)行技術(shù)交底，確保測溫工作的規(guī)范和記錄規(guī)范，同時(shí)測溫工作人員嚴(yán)格執(zhí)行測溫管理制度和按照測溫工作方法測量。

④測溫管理制度，本工程的測溫采用電子測溫儀直接讀取數(shù)據(jù)。

⑤設(shè)置專職測溫人員及技術(shù)管理人員，測溫人員必須接受專業(yè)交底才能上崗。測溫人員應(yīng)將當(dāng)日測溫表項(xiàng)目填寫完整并簽名后及時(shí)交給技術(shù)管理人員，一方面使管理層隨時(shí)掌握第一手資料，另一方面各管理層應(yīng)及時(shí)對有代表性的孔位（不得少于三孔）掌握測溫記錄，繪制該孔位的中部溫度和上部溫度變化曲線，以便準(zhǔn)確推算溫度變化趨勢和檢查測溫記錄的真實(shí)性。若混凝土內(nèi)外溫差大于25℃時(shí)，應(yīng)立即報(bào)告技術(shù)負(fù)責(zé)人采取措施，加強(qiáng)保溫進(jìn)而減少溫差。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差小于25℃、混凝土表面與保溫層外溫差小于20℃且降溫趨于穩(wěn)定時(shí)停止測溫。

⑥測溫方法，將電子測溫儀的溫度感應(yīng)器，放入管內(nèi)下部位置，管口用堵頭堵嚴(yán)，以保證內(nèi)部測溫準(zhǔn)確，三分鐘后讀取測溫?cái)?shù)據(jù)，并按測溫孔平面布置圖的編號依次測量并記錄數(shù)據(jù)。養(yǎng)護(hù)期間前3d（天）每2h（小時(shí)）測溫一次，第4d以后每4h測溫一次，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差小于10℃時(shí)停止測溫，一般需測14天。在測溫的同時(shí)，做好測溫記錄，在測溫過程中，如發(fā)現(xiàn)溫差過大，及時(shí)增減蓄水深度或覆蓋塑料薄膜，控制大體積混凝土中心溫度與表面溫度之差小于25℃以內(nèi)。

（2）保溫養(yǎng)護(hù)措施

①澆筑前，在基礎(chǔ)倉面搭設(shè)保溫棚，用以提高澆筑環(huán)境溫度，同時(shí)在澆筑完成后，保證基礎(chǔ)混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度在達(dá)到基礎(chǔ)混凝土受凍臨界強(qiáng)度前不低于5℃；②在保溫棚內(nèi)預(yù)留1～12天混凝試塊同條件養(yǎng)護(hù)，每天檢測試塊強(qiáng)度等級，待達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度后再拆除保溫棚；③在養(yǎng)護(hù)過程中，根據(jù)測得的混凝土里表溫度值和基礎(chǔ)體內(nèi)溫度與保溫棚內(nèi)環(huán)境溫度，及時(shí)調(diào)整保溫棚內(nèi)環(huán)境溫度，基礎(chǔ)里表溫差小于25℃，基礎(chǔ)體內(nèi)溫度與保溫棚內(nèi)環(huán)境溫度溫差小于20℃；基礎(chǔ)澆筑體內(nèi)降溫速率不宜大于2.0℃/d。④保溫棚拆除后，對基礎(chǔ)外表面用2層棉被和電熱毯覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)溫度測量，并根據(jù)溫度測量結(jié)果及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式，改變養(yǎng)護(hù)溫度。

五、結(jié)語

大體積混凝土施工時(shí)，準(zhǔn)確計(jì)算混凝土拌和溫度、混凝土出機(jī)溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內(nèi)部實(shí)際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內(nèi)部與表面溫差，有利于選取適宜的施工工藝、采取相應(yīng)的降溫與養(yǎng)護(hù)措施，從而避免出現(xiàn)混凝土溫度裂縫，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。