風力發(fā)電基礎(chǔ)工程專項施工技術(shù)研究

馬現(xiàn)民

(中鐵十八局集團第二工程有限公司，河北 唐山 063000)

當前，風力發(fā)電越來越普遍，而對應的風機基礎(chǔ)工程也得到了很大發(fā)展。修建在高山頂上的風機在基礎(chǔ)施工時，常常需要進行土石方的開挖[1-2]，對石方開挖時，會采用爆破技術(shù)[3-4]。此外，為防止基礎(chǔ)滑坡，常設置一定的擋土墻，以保證風機基礎(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性[5-7]。在土石方開挖和擋土墻施工完成后，根據(jù)設計方案進行風機基礎(chǔ)施工[8-10]，施工時，要控制好混凝土配合比以及澆筑時的混凝土溫度，以免造成大體積混凝土開裂現(xiàn)象[11-12]。

基于上述問題和研究，本文以中廣核古藺箭竹坪風電場工程為研究背景，探究風機基礎(chǔ)工程專項施工技術(shù)。

1 工程概況

中廣核古藺箭竹坪49.5MW工程，位于四川省瀘洲市古藺縣箭竹坪鎮(zhèn)境內(nèi)，場區(qū)屬中山地貌，山體地形坡度一般為15°～39°，北西側(cè)局部為陡崖。場址區(qū)周邊地面高程1572～1822m，風機主要布置在較連續(xù)的東西向山脊(頂)上，高程1572～1816m。項目設計擬安裝15臺單機容量為3300kW的WD-164型風力發(fā)電機組，裝機容量為49.5MW。

風電場區(qū)域內(nèi)有已建和新建道路，交通較為方便(見圖1)。

圖1 風機基礎(chǔ)示意及平面圖(單位：mm)

本標段實施項目包括風電場15臺風機基礎(chǔ)施工、吊裝平臺施工、箱變基礎(chǔ)施工，新建道路、改造道路及其附屬工程施工。主要工程量見表1。

表1 主要工程數(shù)量

2 主要施工方法

2.1 施工方案及順序

本標段共有15臺風機基礎(chǔ)，其中，每臺基礎(chǔ)混凝土體積平均在420m3左右，屬大體積混凝土，要求一次澆筑完成。由于澆筑的混凝土體積較大，先澆筑的混凝土內(nèi)部受水化熱的影響，會產(chǎn)生比較高的溫度，進而造成基礎(chǔ)的膨脹，致使混凝土開裂，影響風機安全。

風機塔架與基礎(chǔ)之間通過錨栓連接，錨栓組合件的安裝質(zhì)量將影響到風機安裝的準確性和運營的安全性，因此，錨栓組合件的安裝質(zhì)量也是本工程的一個重點。

用于風機基礎(chǔ)工程的混凝土根據(jù)現(xiàn)場交通條件和施工情況，擬采用泵送的形式澆筑基礎(chǔ)，這樣可以確保在澆筑混凝土的過程中邊澆筑邊振搗，增加混凝土的密實性。

采用2套組合鋼模板進行基礎(chǔ)混凝土施工，錨栓組合件安裝由專業(yè)施工隊進行，安裝完成后進行保護，確保錨板的位置準確，平整度符合要求。

2.2 路基土石方開挖

路基土石方開挖包括路基土方開挖和路基石方開挖，路基土方采用大型挖掘機直接開挖，施工過程中開挖出來的土方采用自卸車運輸至填方段進行利用或運至指定棄渣場堆放(見圖2)。

圖2 土方開挖施工工藝流程

確定的土方路基檢查項目及檢驗標準見表2。

表2 土方路基檢查項目

外觀鑒定步驟如下：

a.路基表面平整、密實，曲線圓滑，邊線順直。

b.邊坡坡面平順穩(wěn)定。

c.邊溝整齊，溝底無阻水或積水現(xiàn)象。

根據(jù)本工程施工條件，石方開挖施工按“先坡面后坡腳、自上而下逐層開挖”及“快開挖、早防護”的原則進行(見圖3)。

圖3 石方開挖工藝流程

為了保證邊坡的開挖平整度，控制超欠挖，對于邊坡較緩的部位先預留側(cè)向保護層，通過光面爆破逐層爆除(見表3)。

表3 光面爆破主要參數(shù)

對于開挖深度較淺和場地受限或者有控制爆破要求等部位采用淺孔梯段爆破(見表4)。

表4 淺孔梯段爆破主要參數(shù)

臺階開口線位置炮孔采用間隔裝藥(見圖4)，其余部位采用連續(xù)裝藥(見圖5)。連續(xù)裝藥起爆雷管設在炮孔口，采用正向起爆，裝藥在全長的2/3～3/5位置上；間隔裝藥時，每個藥包都設起爆雷管(或采用串聯(lián)形式，在底部增強藥包反向埋置雷管)，孔外采用并聯(lián)網(wǎng)絡。

圖4 臺階開口線處采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 其他區(qū)域連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 擋土墻施工

擋土墻在開挖基礎(chǔ)前，準確放出中線位置，進行精確的位置、高程控制。采用小型挖掘機進行擋土墻的基礎(chǔ)開挖，并結(jié)合現(xiàn)場人工指揮、測量等協(xié)同機械的基礎(chǔ)開挖，確保不發(fā)生過多開挖和少挖的情況。

基礎(chǔ)初步整理后，即可對擋土墻進行砌筑施工。砌筑完成后，砌體應堅實牢固，勾縫平順，無脫落現(xiàn)象；砌筑的混凝土結(jié)構(gòu)表面不應出現(xiàn)凹凸不平、鼓包、開裂等問題，相鄰砌筑混凝土之間的伸縮變形縫應符合設計要求，泄水孔坡度向外，無堵塞現(xiàn)象；位于彎道處的擋土墻要平順、圓滑、美觀(見表5)。

表5 漿砌片(塊)石和混凝土擋土墻檢查項目

2.4 風機基礎(chǔ)施工

風機基礎(chǔ)施工順序見圖6。

圖6 風機基礎(chǔ)施工順序

定位放線及基坑開挖過程與前述土石方開發(fā)過程基本一致，下面僅對風機基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵步驟進行論述。

2.4.1 鋼筋加工及安裝

對進場的鋼筋必須進行質(zhì)量、規(guī)格、類型核查后方可進行存儲，并出具相關(guān)核實報告，在存儲時需對進場鋼筋編號，分類存儲，便于后續(xù)取用時按號按類取用。

a.鋼筋的連接。等強直螺紋接頭的制作工藝流程采用配套的擠壓設備對鋼筋連接部分進行擠壓，一次成型直螺紋(見圖7)。

圖7 鋼筋連接工藝

b.鋼筋綁扎。鋼筋綁扎時，吊放鋼筋要求用方木墊隔，對有彎頭的鋼筋應墊放麻袋，搬運時嚴禁拖拉。在鋼筋綁扎過程中用到的綁扎鐵絲、軋帶等影響后續(xù)澆筑混凝土外形的物品，必須做好隱蔽處理。

c.鋼筋安裝工程驗收。鋼筋在安裝和加工過程中的尺寸，應嚴格按照事先設計好的尺寸進行確定，同時加工的尺寸應在規(guī)定好的尺寸偏差范圍內(nèi)(見表6)。

表6 加工后鋼筋的允許偏差

2.4.2 模板工程

由于該項目風機基礎(chǔ)規(guī)定的施工時間較短，為加快施工進度，考慮多頭平行施工作業(yè)，擬采用2套4mm厚的定型鋼模板，并及時做好備用模板。

a.模板安裝好后檢查軸線、高程，符合設計要求后加固，保證模板在灌注混凝土過程中受力后，不變形、不移位；模內(nèi)干凈無雜物，拼合平整嚴密；支架結(jié)構(gòu)的立面、平面均應安裝牢固，并能抵擋振動時偶然撞擊。支架立柱應在兩個互相垂直的方向加以固定。

b.模板拆除必須在混凝土達到設計要求的強度后進行，若設計無要求，必須在混凝土表面的基本幾何形狀、尺寸在外側(cè)模板撤去后能夠無明顯變化后，方可拆除。

c.拆下來的模板立即進行清理和修復，以提高其周轉(zhuǎn)率。模板內(nèi)不應有積水，模板的接縫不應漏漿。

2.4.3 混凝土工程

待模板架設完畢并進行強度驗算后，澆筑基礎(chǔ)混凝土。

用于支撐風機的混凝土基礎(chǔ)，根據(jù)設計要求，要在泵送管作用下一次性全部澆筑到設計的容量和尺寸，這就要求用于支撐澆筑的鋼筋支架、模板要具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，不會在混凝土澆筑過程中發(fā)生坍塌等。

在澆筑風機的混凝土基礎(chǔ)前，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況清除基坑內(nèi)的雜物、碎石，同時將鋼筋骨架和內(nèi)側(cè)模板上的塑料袋、鐵絲、軋帶等異物及時清理，確保澆筑后的混凝土與鋼筋骨架完美接觸，增加鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力。

在澆筑基礎(chǔ)工程的混凝土過程中，要做好鋼筋骨架、模板等的受力和變形監(jiān)測，同時做好基礎(chǔ)底部混凝土的溫度監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應及時按照制定好的應急管理措施進行整改。

混凝土施工縫的留置位置必須符合設計要求，設計無要求時按規(guī)范允許的位置留置。

3 結(jié) 語

風力發(fā)電場在基礎(chǔ)施工前，首先要對基礎(chǔ)工程的基本情況如工作量進行詳細了解，根據(jù)工作量制定人員、工期、設備等的組織計劃，確保按質(zhì)按量完成風機基礎(chǔ)的施工；土石方開挖過程中，要嚴格控制施工安全和質(zhì)量，確保在爆破過程中不發(fā)生人員傷亡，炸藥要嚴格按設計好的技術(shù)參數(shù)裝填；風機基礎(chǔ)混凝土澆筑過程中要嚴格控制混凝土溫度和基礎(chǔ)沉降，混凝土基礎(chǔ)表面和內(nèi)部溫度不宜超過25℃，并優(yōu)化混凝土配合比，降低混凝土基礎(chǔ)的水化熱。