风力发电机基础施工工艺及质量控制

宋建虎，张建军

（山西省送变电工程公司，山西 太原 030006）

风能资源是一种清洁的可再生能源，开发风能资源是调整能源结构、实施能源可持续发展的有效手段。风电场建设符合国家关于能源建设的发展方向，是国家大力支持的产业。风力发电有效利用了可再生能源，保护生态环境，改善环境质量，促进社会经济、能源、环境的可持续协调发展。

1 工程概况

运城平陆县张店镇风电场一期49.5 MW工程场址位于山西省运城市平陆县西北约10 km处。风电场场址东西长约16 km，南北宽约3 km，面积约48 km2。场址区地形复杂，高程落差较大。本期工程设计装机33台1 500 kW风力发电机组，总装机容量49.5 MW。同期建设集控中心（含110 kV升压变电所）、道路、输电线路、供水和通信系统等建筑。

2 风力发电机基础参数

本风电场布置33台82/1500—65 m型风力发电机组，基础型式为埋筒型基础，基础混凝土强度为C30，基础混凝土底面尺寸为直径14 800 mm，基础埋深2.95 m，底部厚600～1350 mm。

风电机组基础下部增设C15混凝土垫层，垫层底面尺寸为直径16 000 mm。

单个基础C30混凝土量为309.5 m3，C15垫层混凝土量为20.6 m3，钢筋量为 25.981 t。

从以上分析可知，风力发电机基础属于大体积混凝土，施工工艺和施工质量控制应着重从大体积混凝土施工方面控制。

图1 风力发电机基础示意图

3 风力发电机基础施工准备

风电场的施工不同于输电线路的施工，风力发电机单件构件的长度和重量之大决定了吊装必须采用大型起重机进行吊装，国内一般采用350 t或400 t履带吊，所以必须修筑有足够宽度和硬度的简易道路到风力发电机机位，方能完成吊装任务，为节约施工费用，风力发电机基础施工安排在简易道路修通后进行。

风力发电机基础施工准备工作有：简易道路修筑、模板加工、钢筋采购及加工、预埋管件购买、商品混凝土采购、施工机具购买及试验。

3.1 简易道路修筑

由专业的道路部门进行设计，路面承载力、道路的最小直线宽度、最大坡度、横向坡度、转弯半径、净空高度、排水要符合风力发电机厂家的要求和合同要求。

施工过程中应同时关注路基和路面的质量，由挖掘机、铲车、压路机配合进行道路的修筑。

3.2 模板加工

从图1可看出，基础下圆柱直径为14 800，经计算可使用宽度为 300、200、100的模板进行竖向拼成一个大圆柱，不会影响到保护层厚度及混凝土表面的质量。

基础上圆柱直径为5000，经计算可使用宽度为200、100的模板进行竖向拼成一个大圆柱，拼接时周长取正误差。

经上讨论，基础所使用的模板可使用定型钢模板，比起加工圆型模板，可最大限度地节约费用，并可应用于以后的工程之中。

3.3 钢筋采购及加工

按设计图纸分类采购，采购时必须购买正规钢厂生产的产品，企业各项资质材料齐全，钢筋的质量证明书齐全，购买后必须进行复检，复检合格后方可用于工程。

钢筋的加工按设计图纸、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002）及《钢筋机械连接技术规程》（JGJ 107—2010）进行和检验。

3.4 预埋管件采购

风力发电机基础预埋的管件按设计规定的规格和材质购买，如市场上的产品不能满足要求，则应到厂家订购，以便满足设计要求的弯曲半径及后续施工的顺利。

3.5 商品混凝土采购

鉴于本工程基础混凝土量大，且运输道路较为方便，为保证基础施工质量及进度，采用商品混凝土进行施工，混凝土施工前1月，到施工点附近的县（市）商品混凝土厂家进行调查及确定，关键了解商品混凝土厂家的以下情况：

图2 模板拼接示意图

（1）厂家的资质证书、营业执照、生产许可证、组织代码证及税务证明。

（2）厂家的试验资质情况或外委试验室资质情况。

（3）生产能力（能否生产C15、C30混凝土）及规模（每小时生产数量及泵车、运输车数量）。

（4）大体积混凝土的配合比设计及供货业绩情况。

（5）到最远风力发电机施工现场的时间。

（6）砂、石、水泥、外加剂、配合比、试块的检验情况及资料提供。

（7）生产质量保证资料、制度及计量设备检测合格证。（8）混凝土生产、运输设备故障应急处置办法。

3.6 计量器具采购及检测

根据基础环水平度精度要求较高（2 mm）的情况，需购买高精度水准仪、测微器、铟钢尺来检测基础环水平度，在购买后及时送计量检测部门检测，合格后再使用。

4 风力发电机基础施工工艺

风力发电机基础施工顺序：风机定位放线→风机吊装平台→风机基坑开挖→混凝土垫层浇筑→基础环支架安装→基础钢筋安装→基础环吊装→接地安装→预埋管件安装→基础模板安装→基础混凝土浇筑→基础养护→基础模板拆除→基础回填。

4.1 风机定位放线

风机基础现场坐标点，由业主给定，使用中海达GPS系统进行复核，如有问题及时与业主及设计人员反映。

4.2 风机吊装平台降基

为满足风机吊装需要，需根据地形划出40m×40m或30m×50 m吊装平台，降基时，不得将土石向山坡下倾倒，应合理处置。

降出的吊装平台应平整，不得有大块石头，能满足350 t吊车工作的需要。

4.3 风机基坑开挖

根据设计尺寸进行基础分坑，钉出基坑边缘开挖控制线，要按规范要求设置坑壁坡度，基坑采用机械开挖，从坑的一端往另一端开挖，开挖过程实时测量坑底标高，机械开挖深度要比设计浅200 mm。同时坑底四周开挖排水沟和集水坑，以便雨天及时排水，谨防坑底泡水。在垫层施工前两天再将坑底人工清理至设计标高。

4.4 混凝土垫层浇筑

垫层采用C15商品混凝土浇筑，垫层支模前会对监理单位、建设单位进行基坑的验槽，浇筑时从基坑一边向另一边浇筑，浇筑的同时应用平板振捣器振捣，控制混凝土表面的高差不大于10 mm。

4.5 基础环支架安装

基础环支架采用现场制作的方法，基础环支架根据业主提供的《金风1 500 kW系列风力发电机组基础设计和施工相关规定》规范要求进行制作并操平。

4.6 基础钢筋安装

风机基础钢筋安装施工顺序：基础底面钢筋→基础环竖向箍筋→基础顶面钢筋→其余钢筋。

钢筋安装时，应重点注意钢筋的安装间距和接头的布置位置。

4.7 基础环吊装

基础环在运输时的装卸采用25 t汽车吊进行，基础环必须平放，周边围护防止污染。

基础环安装时，采用100 t汽车吊进行安装就位工作，现场安排专业起重工、安监人员全程指挥监护施工作业。基础环水平度检测必须安排专业测量人员，保证基础环水平度控制在质量要求范围内。基础环调整完毕及时与基础环支架之间焊死。

4.8 接地安装

按接地施工图进行接地扁钢的布置，接地扁钢长度及埋设深度不得小于设计要求。接地扁钢之间搭接焊时，要保证搭接长度和焊接长度，焊接完的防腐工作应符合设计的要求。

4.9 预埋管件安装

预埋管件的出口位置必须满足厂家指导书的安装要求，并且采取防止混凝土堵管的措施，预埋管在钢筋中的走向、弯曲半径以及露出基础的长度要符合设计的要求。

每个基础埋设3个测温点，每点预埋两根管，一根埋深0.3 m，另一根埋深1/2H（混凝土的厚度）m。

4.10 基础模板安装

风机基础模板优先选用优质的新钢模板，要求板面光洁平整，无凸凹不平的地方。

风机基础下圆柱的钢模板支撑采用钢管支撑，钢管支撑布置在基础模板外周边上，钢管与钢模板的固定使用3型扣件和Φ12@700的对拉螺栓。

基础模板的施工要点：基础模板选用组合钢模板，板缝之间加密封条。

4.11 基础混凝土浇筑

施工布料方式采用混凝土搅拌车运输、汽车泵车泵送。及时准备发电机、振捣设备及抹面工具。混凝土浇筑必须控制其上升速度，以减小混凝土施工对基础环水平度的影响。浇筑过程中安排专人看护模板，检查模板的变形和漏浆情况，施工过程中及时清除表面泌水。

混凝土浇筑采用全面分层法，即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，每层混凝土厚度控制在300～400 mm之内，每层浇筑时间在2 h之内，满足在浇筑第二层混凝土时，第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，浇完为止。

混凝土浇筑时在泵车的混凝土出口处配置1台振捣棒，以促进泵车混凝土出口处混凝土向四周流淌不堆积。另外，配置两台振振捣棒捣混凝土，在斜面层的上、下各布置一道振动器。下面一道振动器布置在近坡脚处负责下部混凝土振捣，上面的一道布置在混凝土卸料处负责上部混凝土的振捣。同时为保证混凝土上下层之间的黏结，振捣时振捣棒需插入下层混凝土50～100 mm。

4.12 基础养护

在完成混凝土二次抹面压实后进行覆盖保温，先在混凝土表面覆盖双层塑料薄膜，然后在上面覆盖一层棉被，并经常检查塑料薄膜、棉被的完整情况，保持混凝土表面湿润养护14 d。

4.13 基础模板拆除

覆盖养护满4 d，即可拆除基础模板，拆除模板时应防止破坏基础混凝土的边角，拆除完毕后应用双层塑料薄膜和棉被覆盖好拆除面。

4.14 基础回填

基础养护满14 d后，回填土用推土机分层覆盖灰土沙石料，并碾压密实。若填土潮湿需晾晒或回填级配砂石料。

5 风力发电机基础施工质量控制

风力发电机基础与以往基础最大的不同点是大体积混凝土与基础环的水平度要求较高，其他质量要求类似。

5.1 大体积混凝土施工质量控制

5.1.1 把好混凝土原材料关

采用水化热较低的矿渣水泥；适当添加掺和物，以减少水泥用量；同时，选择粒径较大且级配良好的粗细骨料，以减少用水量；从减少水泥和水的用量入手，使水泥水化热减少，降低混凝土温升。另外，适量使用添加剂，以减缓凝固速度，进而控制混凝土早期强度上升过快。

5.1.2 采用二次振捣工艺

由于泵送混凝土坍落度比较大，为防止混凝土表面因水泥浆太多水分流失太快，产生表面收水裂缝，所以混凝土在初凝前应进行二次振捣。这里讲的二次振捣范围仅指基础表层混凝土在初凝前做二次振捣，二次振捣时机很关键，以振捣后振动棒抽出时无振动眼、混凝土自然闭合为宜，振捣完成后及时用磨光机进行表面打磨，压实以闭合收水裂缝。

5.1.3 加强混凝土测温工作

做好大体积混凝土测温记录，考虑与当地气象台/站联系，掌握近期气象情况。在基础内埋设测温管，使用建筑电子测温仪测量大体积混凝土的里表温差、温升峰值及降温速率。

项目部安排专人落实混凝土的测温工作。混凝土浇筑前埋设测温导线用于大体积混凝土的温度测量，每个基础埋设3点测温点，每点预埋两根管，一根埋深0.3 m，另一根埋深1/2H（混凝土的厚度）m。仪器使用JDC—2型建筑电子测温仪。

风机基础温度测量工作必须记录，并按要求形成《大体积混凝土结构测温记录》《大体积混凝土结构测温示意图》。

5.1.4 加强混凝土温度控制

采取措施减少混凝土温度的回升：

（1）缩短混凝土运输及等待卸料时间，浇筑后及时进行振捣，加快混凝土表面覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。

（2）混凝土浇筑宜安排在早晨或夜间，天气环境良好时进行施工。

（3）混凝土养护工作：必须在浇筑完毕后12 h内对混凝土加以覆盖并保温养护，养护方式在非冬期施工时间内采用覆盖浇水养护或薄膜布养护。保湿养护的持续时间不得少于14 d，并经常检查塑料薄膜、棉被的完整情况，保持混凝土表面湿润。

（4）保温覆盖层的拆除分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。

5.2 基础环水平度

（1）安装检测基础环水平度，必须使用两台经检测合格的水准仪同时检测，以避免由于仪器本身的误差造成基础环水平度调整超差。

（2）在混凝土浇筑到基础环下500 mm时，应再次检测基础环的水平度，符合要求时方可继续施工。

（3）基础浇筑砼完成后的基础环上法兰水平度要求六点以上检测水平差值≤2.5 mm为合格。

（3）风机基础施工必须保证基础环的水平度，这是基础施工的重点，直接影响以后风机塔筒的安装质量。

6 结论

通过上述施工工艺及质量控制措施，基础施工质量得到了保证，基础混凝土未出现任何裂缝，基础环水平度均未出现超差现象，取得了预期的成功。