探讨混凝土施工中某电场风机基础施工技术

柳 军 周琪炜

【摘 要】本文主要是作者从具体的工程实例，结合自己近几年的工作体会，对风力发电工程机组地基施工中大体积混凝土施工需要注意的问题，以及为了保证施工质量采取的措施和对策。

【关键词】风电工程；风机基础；质量控制；大体积混凝土

前言

随着世界能源的日益紧张，不可再生资源的局域性，制约了经济的快速发展，因此对可再生能源的开发利用已成为世界上许多国家的发展方向。中国具有丰富的风能资源，具有良好的发展前景，国家发展和改革委员会能源局，从2003开始进行风电建设一个全国性的组织筹备工作。

在过去的5年中，每年的世界风能市场正以40%的速度增长，同时，在中国风力发电也得到了迅速发展，风力机组遍布20多个省市，自治区。2009年底，全国（不含港、澳、台）风电并网运行总容量达1767万kw ，风电装机容量世界排名由2008年的第4名升至第3名。而风能作为一种可再生能源，有着诸多其他能源不可比拟的优点，正逐渐成为了新能源的发展重点。

1.工程概况

某电场一期工程位于该县的东南部，整个风电场呈条状分布，地面高程1600-2155m。

风电场一期工程装机48MW，共安装24台湘电风能有限公司生产的Z72-2000风力发电机组。通过3回33kv集电线路送入110kv升压变电站，并通过该升压变电站和2回110kv接入系统。本110kv升压变电站是本风电场的升压站，通过4回33kv集电线路送入110kv升压变电站.风电场实测完整年湍流强度为0.11，10m高度威布尔（Weibull）分布参数k值为1.83、c值为10.12，风电场采用的机组应满足高于Ⅰc类风电机组的要求。

风电场一期工程风机基础工程的施工内容为：

（1）风机基础及箱变的施工。包括风机重力式现浇钢筋混凝土基础浇筑；基础预埋件（接地网 管件基础环电缆管等）安装；箱变的砌筑；基础土石方开挖施工后土石方回填等；

（2）为实施上述工程而进行的其他相关辅助工程，包括施工临时住房，就近租用当地居民住所，材料仓库及钢筋加工场、维修厂布设在升压站内，占地400m2；施工用电由现场施工用电采用2台柴油发电机组供电；施工用水由现场采用2台8m3蓄水车从县城拉至现场使用.

2.风机基础及箱变主要施工程序

承台施工准备→测量放线→基坑开挖→垫层混凝土施工→基础环安装→钢筋加工安装→ 模板安装→混凝土浇筑→拆模→混凝土养护→基坑回填。

3.风机基础施工

风机基础的特点是：支撑高耸结构物的独立基础，机组支撑塔筒高度一般在40-80m；其顶部装有较大垂向机组荷载可达60-90t；侧向又具有较大的风荷载作用。而我国多数风力机组在近几年开工建设，由于各施工队安装施工技术积累不够，加之各风电施工现场往往气候环境恶劣，相邻风机间距均较大，作业面广，使得机组地基施工困难，常造成地基施工质量良莠不齐，严重影响了风机的正常安全运行，基础混凝土地基施工工艺成了保证风力发电机组能否正常运行的重要影响因素 要求基础地基具有较高的承载能力、抗变形能力和抗倾覆能力。

4.大体积混凝土温度变形产生的原因

该境域属温带大陆性季风气候。其主要特征是：冬季漫长而寒冷，春季干旱且多风，夏季温和无酷暑，秋季凉爽多连雨。气候寒冷多变，年平均气温4.7℃，1月最冷，平均气温-13℃，7月最热，平均19℃，年平均降水量为487mm，年平均日照时数为2816.7h，无霜期平均110d。境内常年多刮偏西风，年平均风速4.1m/s。1#义井70m测风塔平均湍流强度为0.126。。其天气对大体积混凝土影响较大。

风机基础多数属于大体积混凝土施工，水泥水化热是基础大体积混凝土中的主要温度因素。水化热温升常达30～55℃，混凝土在硬化过程中，由于水泥水化作用使得最初几天产生大量的水化热。混凝土降温值=温度﹢水化热温升值﹣环境温度。其中温升值的影响因素主要有水泥品种和用量、用水量、大体积混凝土的散热条件（主要包括浇筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降温措施）等。

由于混凝土导热不良，热量累积，从而引起混凝土温度升高和体积膨胀，使风机基础大体积混凝土中心的水化热升温随壁（或板）厚增加而增加。在升温时，混凝土未充分硬化部分的弹性模量很大，因此这种收缩引起很大的拉应力。浇注温度加水化热温度能构成最高温度，如果不采取有效方法控制最高温度值，不采取保温措施降低内外温度差，或不改善约束条件减少温度应力，势必导致结构出现温度裂缝严重时可形成贯穿性裂缝，一旦外界气温发生变化将会引起混凝土内部温度变化，在大陆性气候地区或寒冷地区外界温度变化往往成为影响混凝土温度变形的主要因素。

5.该风电场一期工程风机基础工程措施

5.1基础混凝土浇筑步骤

风机基础混凝土采用商品混凝土，由混凝土搅拌车从拌和站运输混凝土到现场，其配合比如表1所列由于现场条件制约，施工布置难度大，混凝土浇筑强度高，因此混凝土入仓采用泵车泵送入仓法进行浇筑施工。入仓时混凝土下料点不超过2m，下料要均匀。

风机基础简图如图1所示，基础混凝土浇筑分层厚度为30cm，上下两层混凝土浇筑时间间隔不大于下层混凝土初凝时间，同层浇筑先中间后外圈浇筑，在顶层和底层浇筑时，厚度大小30cm。

浇筑部位的钢筋密集，采用50软轴振捣器进行振捣，振捣时未强顶钢筋或模板，按照振捣器的振捣范围（40-60间距）进行控制，振捣器插入混凝土按“梅花形”插入振捣。振捣时，插入振捣器见混凝土表面有泛浆后即换位，振捣器“快插慢抽”，不影响混凝土振捣质量。

混凝土浇筑完毕后12h对混凝土加以覆盖和浇水，养护时间对掺有混凝土缓凝剂混凝土养护时间不小于7d，保持混凝土处于湿润，养护水同拌制水 ，采用塑料布覆盖养护严密，并保持塑料布内有凝结水，风机基础C35混凝土浇筑温度观测记录表如表2所列。

5.2质量保证措施

（1）浇筑混凝土前，首先组织施工人员按施工组织设计制定的混凝土施工工艺，施工技术性能等特点和施工条件，实行班组技术交底，项目部施工技术人员、质检人员负责落实混凝土的供应和施工工艺组织。

（2）本工程采用商品混凝土，每次浇筑混凝土前由专人进行检查混凝土公司提供的混凝土配合比、配料单、质保单是否符合规定要求。

（3）检查混凝土塌落度是否符合要求，随机抽样，每班不少于3次。

（4）测定并记录混凝土生产时温度和混凝土运输到工地的时间及温度。

（5）保证混凝土表面平整度和光洁度，使用优质的模板和合理的施工工艺是关键。模板刚度是保证混凝土表面平整度的充分条件，模板在重复使用前进行平整度校准，对变形的模板停止使用。

（6）控制表面空洞、冷缝、夹砂、松顶，首先根据浇筑部位钢筋密集程度采取合理的入仓方式，混凝土入仓后立即振捣，不允许出现混凝土堆积、振捣采用软轴振捣器，振捣时，以混凝土泛出浮浆、无明显气泡冒出且不显著下沉为准，不允许过振或漏振，确保混凝土拆模后内实外光。振捣过程中，避免振捣器直接冲击模板和埋件，造成模板损坏和埋件移位。模板与模板之间采用“厚1cm海绵条”嵌缝，保证模板结合处不留缝隙。

（7）加强混凝土浇筑的过程控制，对模板变形进行监测，发现变形及时调整，检查螺栓和扣件连接是否良好，有效防止错台、“鼓肚”等缺陷发生。

（8）保持混凝土外观颜色一致，要求水泥、粉煤灰及外加剂品种选用同一厂家的产品，脱模剂的选择也尽量是同一类型的。混凝土施工完毕后，当天采用草垫覆盖，在浇筑后7d内浇水养护。

6.结语

通过施工实践发现，为防止风力发电机组基础大体积混凝土出现裂缝，应从以下几方面注意。

（1）在进行风机基础混凝土浇筑时，为控制混凝土水化热，对原风机基础C35混凝土配合比进行了优化、调整，用部分磨细矿渣粉替代水泥，控制用水量（长距离运输，对塌落度有一定要求），适当降低水胶比，以降低水化热；

（2）在混凝土浇筑过程中应采用平铺分层浇筑，每浇筑层厚度控制在30-50cm ；

（3）在浇筑过程中应保证混凝土振捣到位，特别是底层钢筋部位处的振捣，同时注意仓面泌水情况；

（4）为防止表面裂缝的出现，在混凝土浇筑收仓后应及时用塑料薄膜覆盖，并铺设草垫，在混凝土初凝后，及时进行洒水养护，保持混凝土表面湿润；

（5）在混凝土浇筑完成后及时采用保温被覆盖，防止内外温差过大，产生裂缝，做好内部温度测控记录。