山地风力发电场风机基础施工技术

任杰 曾庆贺

摘 要：“十三五”期间，我国风电开发逐渐移向中东部及南方地区，南方地区山地较多，地形复杂，风速低，植被茂密，风电开发区域大多属于林地范围。结合多年山地风电工程项目的施工经验，笔者总结了山地风电施工难点和关键技术，以期为山地风力发电场土建施工提供借鉴指导。

关键词：山地风电;难点;技术;土建施工

中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）29-0057-03

Construction of Fan Foundation in Mountain Wind Power Plant

REN Jie ZENG Qinghe

（Sinohydro Bureau 8 Co.， Ltd.，Changsha Hunan 410004）

Abstract： During the "Thirteenth Five-Year Plan" period， China's wind power development gradually moved to the central and eastern regions and the southern region. There are more mountains in the south， the terrain is complex， the wind speed is low， and the vegetation is dense， most of the wind power development areas belong to the forest land area. Combining the construction experience of many years of mountain wind power projects， the author summarized the difficulties and key technologies of mountain wind power construction， in order to provide reference for the civil construction of mountain wind farms.

Keywords： mountain wind power;difficulties;technology;civil construction

山地风电建设具有建设规模小、施工现场面积广、场地地形复杂、道路陡峭曲折、山顶密树丛生、岩石坚硬密实、施工工程量大、建设工期短、施工难度大、施工地点偏僻、信息传递困难等特点[1]。同时，山地风电建设过程中，由于水土保持、环境保护的监管加强，道路工程投资不断增加，现场施工管理难度增加，征租地协调难度增大。

1 施工难点

1.1 地理位置偏僻，自然条件恶劣

山地风电场地理位置都比较偏僻，场地地形复杂，自然条件相对恶劣，交通不便，施工物资及人员进出很不便利。风机基础基本位于山顶、山坡等处，施工道路路径长且蜿蜒曲折。山地地质条件变化大，自然灾害多，对风电施工极为不利[2]。

1.2 施工位置分散，地形复杂

风力发电场设计中考虑风机尾流的相互影响，风机的水平距离需达到3～5倍塔高（塔高80m以上），一般的风电场占地区域便有几平方千米，大型风电场甚至有几百平方千米。施工区域的扩大，给施工及管理都带来难度。同时，风场内地形地貌復杂多变，山地道路陡峭弯曲，施工机械从一个风机位转场到另一个风机位存在很大困难。

1.3 征租地协调难度大

目前，山地均承包给个人或当地林场，一个风电场均需跨越几个村镇，征租地协调工作量大。一些工程项目提前开发，在尚未完成全部征租地的情况下就必须进场施工，常常因征租地协调问题造成工程临时停工或延误。

2 山地风力发电机组土建施工关键技术

2.1 临建设施建设

临建设施主要包括钢筋加工厂、混凝土拌和系统、生活营地、修理厂和仓库等。风机一般都建在山顶或山脊处，相邻风机距离较远，因此风力发电机组分布比较分散。为便于风机基础各工序施工，减少原材料及中间产品的运输距离，临建设施需要布置在合理的位置（尽量均衡到所有风机的运输距离），确保钢筋、混凝土等材料较短的运输距离及施工作业人员较短的时间内上、下班，适当减少成本投入。

风机基础分布比较分散，为尽可能地减少到各个风机的距离，临建设施应尽量布置在风电场的中心位置。布置前全面了解风电场内地形、布置条件等。布置时还应考虑与场外道路及场内道路的连接，方便钢筋、砂、石、水泥等原材料的进场以及加工好的成品材料运到每个风机位置。

可根据风机的分布情况将若干台风机分为一批（一般为10～12台），每批风机配置一套施工班组，在本批风机附近建设相配套的钢筋加工厂、营地、仓库等临建设施。

拌和系统和材料运输成本较高，若条件允许，可优先选择当地的商品混凝土，若无商品混凝土，可在风电场适当位置建设满足施工要求的混凝土拌和系统。根据风电场的进度要求、施工强度、到达不同风机的运输距离等确定拌和系统的型号、混凝土搅拌运输车配置数量等。

2.2 道路施工

道路运输主要是指场内道路运输。场内道路将所有风机基础串联起来，是风机基础建筑材料运输的关键，同时也是塔筒、叶片、机舱和轮毂等安装设备的运输线路。生产运行期间，保证风机检修、维护工作正常进行是整个风电场建设的关键。场内道路建设在缩短运输距离、减少道路建设长度、降低工程成本的同时还需要考虑塔筒、叶片等大件设备运输时对道路的纵坡坡比、转弯半径、路面起拱弧度及路基承载力等的要求。

道路施工会不同程度地破坏山区林地，因此应满足国家和地方环境保护及水土保持的要求，同时防止因施工造成的地质灾害。

2.2.1 道路设计。优先选择已有道路，根据设备运输对道路的要求对已有道路进行扩建、加固。为保证风机塔筒、叶片等重要设备的运输，设计时必须考虑道路的纵向坡度、转弯半径、承载力和路面纵向起拱弧度等。

新建道路尽量少占用耕地、林地。道路修筑过程中应当做到不损坏、侵占耕地、林地等有限资源。若需临时使用的，应在施工完成后进行恢复。

2.2.2 道路施工。根据测量放线对道路原始地形进行清表，采用反铲挖掘机进行土方开挖，装自卸汽车运输出渣。石方开挖采用松动爆破，预防飞石、抛石。修整边坡及接近路基时采用液压破碎锤开挖，同时挖掘机配合装车出渣。

填方路段施工前先进行挡墙施工。

山地风电各个风机分布比较分散，为能达到部分风机先完成施工并投入生产运行，施工前先将整个风场进行分区分片，按片区组织施工，合理安排施工顺序，增加施工班组。不同片区内按照工序流水作业组织施工。

为加快施工进度，道路施工期间可先进行路基施工，路基形成后即可进行风机基础土建施工和风机机组吊装，最后再进行路面施工。但道路的压实度、转弯半径、弧度等必须满足相应运输要求。

2.3 山地风电场土建施工

山地风电场土建施工涉及多项内容，风机基础施工根据场内道路的进展情况逐步进行。为节约工期，应与场内道路一起分片分区逐步施工。

2.3.1 土石方开挖及回填。土石方开挖及回填是山地风电场土建施工的重要内容，必须予以重视。

2.3.1.1 土石方开挖。山地风电场的风机承台及吊装平台开挖均以石方为主，石方开挖以液压震动破碎锤为主，爆破开挖为辅，人工清理基底。风机基础开挖安排在相应安装平台开挖基本成形后进行，山地风电场石方爆破开挖均采用手风钻浅孔小药量爆破，开挖渣料采用反铲从基坑内捞至基坑外，后用推土机推渣至平台回填区。风机基础底板开挖预留30cm保护层，采用炮杆撬挖的方式达到设计开挖面，确实需爆破的必须采用浅孔少药量的保护层开挖，以保证基面的岩石完整，基面验收前将松动岩块撬干净再进行验收。

2.3.1.2 土石方回填。土石方填筑应由最底部位开始，自下而上水平分层铺填，分层压实填筑，填筑面狭窄处采用人工夯实。压实土层不应出现漏压虚土层、平松土、弹簧土、剪切破坏和光面等不良现象。

2.3.2 基础环吊装。根据图纸要求，进行预埋件施工，保证预埋件上表面在同一水平面上;支撑现场焊接牢固，支架立柱与预埋钢板焊接牢固;基础底层钢筋安装前，先安装基础环支架，然后绑扎底层钢筋，再将调节螺栓与基础环相连，利用汽车吊将基础环吊入基坑，放置在支架上;基础环可靠放置后，确定门的方向符合要求，将调节螺栓与基础环支撑牢固焊接，然后将水平尺放置在基础环法兰面上，调节下部调节螺栓，初步将基础环调水平。

钢筋绑扎至基础环附近前进行基础环精确调平，采用两台检验合格的精密水准仪互成90进行观测，基础环上观测点应不少于6个，并均匀分布，采用千斤顶人工辅助调节，不允许使用蛮力;通过调节基础环下部的调节螺栓进行基础环调平，调平后的基础环水平度应不超过±0.5mm，调平后将螺母全部拧紧;基础混凝土浇筑前再以同样方法进行观测，若误差超过要求则须重新进行调整;混凝土浇筑应分层进行，均匀上升，防止泵送混凝土对基础环造成冲击，混凝土振捣时应防止振捣器冲击基础环。

2.3.3 钢筋制作与安装。符合要求的钢筋运至加工场后，按图纸要求进行加工。采用随车吊汽车运至风机施工现场。钢筋安装主要采用人工现场安装，钢筋安装后其内部尺寸、钢筋间距、高程、绑扎、接头等质量等符合设计要求。

2.3.4 模板制作与安装。风机基础模板采用定型钢模板，根据结构尺寸进行加工，模板数量根据工程量及工程进度要求确定。定型钢模板可重复使用。模板之间采用螺栓进行连接。为防止胀模、跑模等现象，模板外侧使用钢丝绳进行加固，并用木方进行支撑。

模板与钢筋之间的保护层用预制混凝土垫块，垫块强度必须不低于该部位混凝土强度，并在预制时在预制块内预埋扎丝，以便固定，施工时不会发生脱落。混凝土浇筑后及时拆除模板，以提高模板的周转率，为后续工作创造条件。当混凝土强度达到设计或规范规定要求后，方可拆除模板。

钢模板拆除后，清除残留灰浆和附着的混凝土，清除时严禁用铁锤敲击。清理好的钢模板刷脱模剂，及时补刷模板背面后边肋上脱落的防锈漆。模板配件使用后及时清理检查和整修，不能修复的挑出报废。模板及配件由专人保管和维修，存放时均按规格、种类分别整齐堆放。

2.3.5 混凝土。混凝土施工涉及7个方面，下面一一进行分析。

2.3.5.1 原材料及配合比。混凝土原材料包括水、水泥、粗细骨料、掺和料及外加剂等。选用品质有保证的原材料生产厂家，出厂材料应配有出厂合格证。材料使用前进行试验检测，确保材料符合设计要求。按要求进行混凝土配合比试验，将配合比报告报送监理审批。

2.3.5.2 混凝土拌和。混凝土拌和按已审批的配合比进行，不得随意变更。若确实需要变更的必须经过监理批准。可根据当地条件选择采用商品混凝土或自拌混凝土。拌和系统必须满足连续供应及强度要求，所储备的原材料必须满足至少一台风机基础混凝土浇筑用量。同时，须配备应急电源。

2.3.5.3 混凝土运输。采用混凝土搅拌车运输。根据风机基础至拌和站的运距、路况、浇筑强度等合理安排搅拌车数量。混凝土装车时必须考虑施工道路的纵坡比，防止运输过程中因混凝土装得过满而从车斗内溢出。

2.3.5.4 混凝土入仓。风机基础混凝土要求一次性浇筑，质量要求高，浇筑施工强度大。根据现场条件，混凝土入仓一般采用汽车泵入仓、溜槽应急相结合的方式;为保证连续施工，现场备用1台混凝土泵车，保证在混凝土浇筑期间泵车临时出现故障时，另一台泵车可立即投入使用;混凝土入仓可采用從外向内或从内向外的方法层层推进，混凝土铺料厚度不超过50cm，模板附近混凝土入仓时应距模板一定距离，防止混凝土对模板造成冲击。

2.3.5.5 混凝土浇筑。根据浇筑部位钢筋分布情况，采用直径70mm（局部钢筋密集部位采用直径50mm）的软轴振捣器进行振捣，振捣严格按照相关要求施工。每个风机基础混凝土采取连续施工，一次性浇筑完成，确保整体质量。基础混凝土浇筑到设计标高后，表面应抹光压实，基础环内部向排水管流水坡抹光压实。

2.3.5.6 混凝土雨季施工。风机基础混凝土浇筑若安排在雨季，应避开雨天。混凝土浇筑前须掌握未来3d的天气预报，并配备塑料布等防雨用具，做好防雨措施，保证浇筑施工连续进行，对已浇筑完成部位及时覆盖。同时，配备装载机、挖掘机等，做好道路的修整及对混凝土运输车的牵引。

2.3.5.7 混凝土的温控措施。风机基础为大体积混凝土，为防止产生温度裂缝，应采取有效措施：合理安排混凝土浇筑强度，采用薄层浇筑，并确保混凝土振捣密实;利用夜间低温时段进行混凝土浇筑;在混凝土初凝后、终凝前做好二次抹面，在终凝前用塑料薄膜加保温被覆盖7d后拆除，利用混凝土自身水化热蓄热保湿保温，气温在0℃以下不得洒水养护。

2.3.6 预埋件施工

主要包括电缆管、风机基础内接地、光缆管及其他埋件，埋件材料规格等必须符合设计及相关规范要求。

施工时，按照设计图纸进行精确放点，采取钢筋焊接定位;施工完成后须进行复测，保证埋件的高程、位置、平整度等满足要求;在基础环周围或上部预埋时，须保护基础环涂层;接地焊接质量必须符合设计要求，并做好防腐;小件埋件（沉降观测、测温计、箱变埋件等）根据设计图纸在加工车间制作，现场焊接或固定在相应位置上，大件埋件须进行现场焊接，预埋管材须根据现场实际尺寸进行测量后进行下料。

3 结语

山地风电场施工受自然因素影响较大，风机基础基本位于山顶、山坡等处，尤其对道路运输不利，轻则造成工期延误，重则因混凝土无法连续浇筑而造成基础承台报废，或因自然灾害导致塌方造成机械设备受损或对施工人员造成人身伤害。

施工管理重点管控现场的工程安全、质量、进度。一是做好项目前期的施工组织和前期策划;二是加强施工组织设计及专业方案的审批;三是加强征地协调工作的配合;四是加强施工现场的质量管理;五是加强施工现场的安全管理;六是加强施工现场的进度管理;七是文明施工等。其中，安全、质量、进度管理是工程履约的重点，也是开拓后续市场的重要前提，应配备专业人员进行管理，发挥其专业技术管理能力，提高工程质量，做好安全管理，保质保量地按期完工。同时，应积极配合建设各方的组织协调，使得设备供货、征地进度、资金到位、施工图到位等满足现场施工进度要求。

参考文献：

[1]刘超，曹洪波，刘帅，等.关于风机基础大体积混凝土冬期施工的探讨[J].山西建筑，2014（34）：222.

[2]张健.论风力发电厂总承包的施工管理[J].內蒙古科技与经济，2013（21）：31-32.