浅谈风电场施工中质量通病的预防与处理

2018-03-24贺俊滔

水电站机电技术 2018年5期

翦武，贺俊滔

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南长沙410004）

0 引言

近年来，中国风电产业势头发展良好，仅2016年1至6月份，国内便有270个项目开工建设，新增装机1010万kW，新增装机规模不断刷新历史纪录。然而在如此井喷的风电项目建设过程中，由于各参加单位的项目管理水平参差不齐，国家相应技术标准缺乏，致使风电场施工过程中出现的质量通病较多。其中以土建类与电气类问题较为突出，几乎占总质量问题70%，应引起重视。

1 风电场土建施工质量通病

风电场土建工程主要包含风机基础、箱变基础、升压站土建、场内道路、场外道路。升压站土建工程同各变电站工程类似，各单位施工经验丰富，国家标准规范齐全，质量问题略少。而风机基础、箱变基础、场内道路特别是山地风场的场内道路，因存在作业战线长，施工条件不佳，往往存在较多质量问题。

1.1 风机基础垫层

风机基础垫层是风机钢筋混凝土基础与地基土的中间层，主要起找平、隔离及过渡的作用。因此，致使施工单位甚至是监理单位放松对垫层施工的质量监管。殊不知垫层除上述所提作用外，还有防地基土扰动的作用，甚至风机基础环支撑架更是直接作用于垫层预埋件上。风机基础垫层质量对风机基础整体质量起着重要作用。

风机基础垫层起到找平的作用，厚度存在稍微不均匀属于合理范畴。但是在现场实际施工中，以某风电场为例，按照设计规范，基础垫层厚度应为15 cm。但因在基础清槽过程中，对场地的清理、平整工作重视不够，致使场地坑洼严重，场内高差最大达到13 cm。而在垫层浇筑过程中，施工单位通常会以最低点作为基准点，这样会造成浇筑后的基础垫层最大厚度15 cm，最小厚度2 cm。垫层厚薄极度不均匀，会使得垫层养护过程中因温度差异大产生裂缝，影响基础质量。倘如最高点位于场地中心基础环支撑位置，更将会对基础环安装的水平度造成影响。

重视风机基础验槽工作，对于场地清理不够、平整度不达标的坚决不予通过验收。对于通过验收的基槽，可以采用打基准点的方式保证垫层质量。即于风机中心地基土位置打入标高钢筋，标高钢筋露出地基表面长度为设计图纸要求垫层厚度，再以此高程打标高至垫层模板处，确保垫层浇筑时混凝土达到各高程位置。

采用基础中心引标高的方法，一可以确保基础垫层厚度均匀，避免开裂；二可以保证垫整体厚度，保证基础混凝土质量。

1.2 风机基础钢筋混凝土

风机基础混凝土均为构成风机结构主体的大体积混凝土。风机基础混凝土施工对原材料、温度、养护要求均高于一般混凝土。施工过程中混凝土生产运输、钢筋制安、混凝土振捣以及养护等各项环节的控制都直接影响混凝土成品的质量。这些质量问题最终将会体现在混凝土出现冷缝、温度裂缝、混凝土强度不达标、基础环水平度偏差上，也必将威胁到机组运行的安全。

1.2.1 原材料控制

通常在设计规范中，会对风机基础混凝土原材料做一些硬性要求。设计方会根据各工地实际确定基础混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、钢筋的各项强度值以及各添加剂用量，并会要求使用低水化热水泥。所以在保证混凝土质量的源头就是在原材料的进场把关上，特别是位于偏远地区自制混凝土的工地，对原材料的检查、验收、使用管理十分关键。

涉及风机基础混凝土的原材料必须严格进行自检、见证取样以及报审程序。钢筋与水泥均需要按照规范进行取样送检，且施工现场需形成钢筋与水泥的使用台账，能够清楚追溯到确保每一批钢材每一罐水泥的源头与去向。混凝土原材料质量的控制是混凝土质量保证的第一步也是最关键一步。

1.2.2 混凝土的运输控制

风机混凝土的浇筑一般采用商混或者自制混凝土两种方式，无论采用何种方式，为保证混凝土基础的整体性，基础的浇筑均应一次连续完成，基础不能出现施工缝。这就要求分批次浇筑的时间间隔不得大于混凝土出凝时间。

（1）采用商混

因各风电场距城镇中心距离远，商混运距长，所以①要充分考虑到商混的供应能力能够满足基础浇筑能力；②组织上需配置专人于商混站至风电场各主要路口蹲守以处理突发事件，此项措施在山地风场尤为重要，因山地风场进场道路情况复杂，部分路段甚至需要组织错车分流；③应提前关注浇筑当日的天气及路况信息，避免发生浇筑中断。

（2）现场拌合混凝土

①需建造生产能力大于连续施工能力的拌合站，拌合能力不得低于单位时间所需要的1.2倍；②拌合站定期维护，并于现场配备拌合站主要易损配件备品备料以及相应的技术人员，以防浇筑过程中拌合站出现故障可以及时修复；③确保水泥、砂石骨料的备料满足浇筑强度需要；④应对现场搅拌车进行检查，在装料前需要仓内积水排尽，在运输过程中严禁罐车向拌合物加水。

1.2.3 混凝土的施工控制

风机基础混凝土施工的关键在于混凝土入仓温度的控制以及入仓后的振捣。在夏季施工时候，降低混凝土入模温度是最为有效的温控措施，可以采取低水化热水泥、冰水配置混凝土、降低骨料温度、减少水泥用量等措施。在冬季施工时，则应优先选用矿渣水泥，采取水泥沙石进行预热、热水搅拌的方式控制混凝土入仓温度。

混凝土的浇筑应从圆心向外围扩展，在混凝土供应有保证的情况下，进行多点同时浇筑。混凝土应注重振捣工艺，在浇筑过程中应有施工员进行盯仓，监督作业人员进行振捣，不可漏振也不可过振。振捣宜采用二次振捣工艺，即在混凝土初凝前的适当时间，重新对混凝土进行振捣，可以提高混凝土的密实度，增加混凝土强度，消除应沉降引起的裂纹。1.2.4混凝土的养护控制

基础混凝土浇筑的养护主要包括混凝土的保温、保湿。养护的目的在于保证混凝土浇筑完成后各项指标能够全面正常增长。到位的混凝土养护可以加速混凝土硬化并防止成品出现收缩、裂纹。应将浇筑完成后的成品当作婴儿一样进行保护。在正常气温下，应对浇筑完成后的混凝土于12 h内完成覆盖并保湿养护，养护时先于混凝土表面覆盖一层薄膜，再于薄膜上铺设草帘或棉被。气温较高时，应撤去棉被并勤洒水降温，气温低于5℃时，不可洒水，且棉被需始终覆盖。混凝土的养护是混凝土质量控制一项关键工序，但经常被人忽视。混凝土的养护工作应有专人实施，专人监督。

1.3 风电场道路

风电场道路通病主要体现在山地风电项目中。山地风电场建设过程中运输量很大，随着风机设备的陆续进场，道路优劣会很大情况影响整体进度。

风电场道路施工单位往往不负责设备的运输，加之山地道路复杂，设计单位进行道路设计时也未必能全盘顾及到各大件的运输，所以在风场道路施工阶段，设备运输单位必须要有技术人员进行现场监造。风电场道路主要从坡度，弯道，路面进行考虑。

（1）坡度

坡度在17%以下时，480马力的牵引头载重70 t（含车板重）可自行爬坡；

坡度大于17%，小于21%时，在同等条件下，要配备一台225马力的装载机；

坡度大于21%时，需要2～3台225马力装载机进行牵引。

（2）弯度

风电场建设中的大件运输量是很多的，尤其是超长超宽的设备，如塔筒、叶片。因此，要求上山道路转弯半径必须足够大，才能使设备通过，一般场内道路转弯半径要求为16～20 m，才可满足17.5 m长平板挂车行进时转弯，但转弯半径也不能纯粹地按理论计算考虑，车辆经过弯道还要考虑超出部分的塔筒不会扫到山体；此外，使用带后轮液压转向的平板运输时，其后轮可反向转向，对转弯半径的要求会降低20%。最好的做法应是让运输车辆进行试运，有问题时，再考虑作适当的修整，这样可以增加可靠性。在同时存在上坡与弯道的路况，如S弯，T形弯，U型弯，如果坡度大，应在弯道处修筑倒车平台，大件运输车经过拐弯处时可以再此处调整车身角度，利于安全通行。

（3）路面

在设备大件运输中，发现在整个场内道路总有那么固定的几个地段阻碍大件运输，这些地方有一些共同点，主要是：

位于低洼处，排水没有及时跟上，南方雨水多，很多低洼处会产生积水，排水措施未跟进会使得路基长期浸泡在水中，致使雨后即使天晴数日，也未必能够满足重车行进，再加上路基含水量大的情况下遭其他车辆反复碾压，更进一步加重对路面进行破坏。在风场道路修建中，应同步进行附属设施建设，如排水沟，排水涵管，挡土墙等，才能为大件运输创造更有利的条件，更能够减少后期的道路维护量；

有的路面基础没有经过青石换填，原有的路基较软，或者为填方时，没有分层碾压，这样的道路表面看不出问题，可在经重车开过，就会造成下陷。所以在填方路段，该分层碾压的必须分层，该换填的必须换填。

2 风电场电气施工质量通病

风电场电气施工中，主要质量通病体现接地、电缆及光缆敷设、电气安装以及电缆头制作等方面。

2.1 风电场接地

风电场一般周围无高大建筑。风机特别要注意防止雷电危害。为保证雷击和各种故障电流能够顺利的泄于大地，风机接地电阻是至关重要的。接地体的流散电阻与土壤电阻率有直接的关系，在风电设计中对风机接地的接地电阻值均要求小于4 Ω。

风机接地施工中主要质量通病体现是接地材料选用以及接地扁铁焊接上。首先，接地体和接地线应选用热镀锌钢材，也可根据需要选用铜棒、铜带等材料。各种接地材料均需经过严格的入场检验。

此外接地体连接扁铁焊接时，经常会出现搭接倍率不足，接地扁铁宽度与设计不符等现象。对于接地扁铁的焊接应严格进行隐蔽工程验收，搭接长度不够的，未实施三面满焊的坚决不允许通过验收。并需加强对作业人员的技术教育，使之认识到接地材料焊接的重要性。

2.2 电缆敷设

在风电工程中电缆是连接就地变电站的主线，起着汇流和传输电能的作用。在电缆敷设时质量通病主要体现在电缆头开挖、电缆头制作以及电缆低温敷设工艺上。

一般情况下，按照电缆覆土厚度≥700 mm、电缆下垫100 mm以上的软土细砂。在寒冷地区，应参照冰冻线确定缆沟的开挖深度。然而在实际施工过程中，电缆沟的开挖深度经常不能达到要求，且电缆敷设后也无软土细沙回填。所以在电缆敷设时应严格执行WH点验收，电缆沟开挖深度满足后才准许电缆敷设，电缆敷设完后覆盖软土后才准许彻底回填，从程序把关，确保电缆敷设质量。敷设电缆前应对电缆的外观进行检查，重点检查电缆铠装有无受挤压变形，还要检查外护套有无破损，以及电缆端部密封是否完好。塑料电力电缆敷设前24 h的平均气温和敷设现场的温度均不应低于0℃，如果温度过低，应对电缆采取预加热措施，避免在敷设过程中电缆的护套或绝缘层因低温产生开裂。

此外高压电缆头施工工艺不到位，也会使得电缆运行一段时间后存在绝缘故障，因此高压电缆头的制作也是不可忽视的问题。电缆的电压等级越高对电缆头施工质量越高。因此高压缆头制作要选用制作时间长的技术熟练的技术工，同时严格按照工艺施工。