三月山风电场风机基础强度偏低原因分析及其处理措施

郑培溪 唐红林 寸锐锋

(云南鲁布革顾问有限公司，云南 昆明 650051)

风机基础浇筑及基础环安装是风电场施工的重要环节，既要保证足够的强度，还要保证较高的基础环水平度[1]，必须加强人、机、物、法、环境(简称4M1E)等各个因素的管理和控制，尤其是原材料、浇筑、养护等方面[2]。但实际施工过程中，由于各种原因，风机基础承载力、基础环水平度等可能存在缺陷或不足，若不及时处理，在投产运行后，将会造成严重后果。因此，施工前分析各种可能问题及原因并提出预防、控制措施[3]，施工时加强质量管控，做好试验检测，及时发现质量问题，迅速有效的查明原因，修复或返工处理并跟踪监测分析，是确保风电场长期安全运行的关键。

滇西三月山风电场场址海拔2400～2700m，为Ⅲ等中型工程，装机容量48MW(2MW×24台)，通过2回35kV架空集电线路将电能输送至配套110kV升压站。设计风机基础采用C35钢筋混凝土圆形扩展基础，地基基础设计等级为1级。在风机基础浇筑完成、基础环安装后，检测发现部分风机基础混凝土抗压强度明显偏低、基础环水平度超限。本文拟对其可能原因进行分析与探讨，并提出相应处理措施，以期为类似工程的施工质量控制和管理等提供有益启示。

1 施工概述

1.1 原材料选用

施工前，砂石料、水泥、外加剂等均在监理见证下取样送第三方机构检测。检测结果表明：石料、水泥、减水剂、拌合用水等均满足规范，混凝土拌合系统计量秤砝码试验、物料试验结果亦满足规范。混凝土配合比试配结果满足规范及设计要求，可用于风机基础浇筑。

1.2 基坑验槽

每台风机基础基坑开挖完成后，由业主、勘察、设计、监理、施工等单位联合检查验收，并采用轻型触探仪对地基承载力进行检测，检测结果符合规范及设计要求。

1.3 风机基础浇筑程序

每台风机基础浇筑施工开始于1月初，当地夜间气温较低，因此，浇筑时段基本安排在6∶00—23∶00之间，浇筑时间基本控制在15～18小时内完成。

对于浇筑方式，施工组织设计中拟采用皮带输送机入仓。实际浇筑时，因各种原因，除3号、4号、8号风机基础部分或全部采用皮带输送外，其余均采用泵送方式。

1.4 工序验收

每道施工工序完成，先由施工单位自检合格，再报监理工程师验收后，方才进行下一道工序。其中，在混凝土开仓前，业主、监理还对基础钢筋安装、模板安装、基础环水平度、仓面清理等进行了抽检验收。

2 问题发现与检测

2.1 问题首次怀疑及核实

首台21号风机基础混凝土于1月1日开始浇筑，当21号、22号、15号、16号风机浇筑完成后，发现混凝土表观颜色较差，局部存在细微裂纹，怀疑混凝土质量可能存在问题。为进一步核实，委托第三方检测机构对4台风机基础混凝土抗压强度进行回弹法检测，业主、监理现场全程见证。检测时混凝土龄期介于14～18天(检测结果如表1)。同时，对4台风机基础环水平度进行复测，测值均小于厂家要求的±0.5mm。据此，初步推测该4台风机基础混凝土强度可能偏低，要求施工单位加强基础环水平度观测，并在龄期达28天及以上时再次检测其抗压强度。

表1 风机基础混凝土强度首次检测值

2.2 问题再次怀疑及确认

全部24台风机基础浇筑完成后，继续观测基础环水平度，发现2号(偏差6.1mm)、15号(偏差3.7mm)基础环水平度超过设计值±1.6mm较多。参建各方再次怀疑基础混凝土可能强度不足，并委托第三方检测机构对所有风机基础混凝土抗压强度进行检测，包括回弹法和钻芯法，均在基础顶面(环内)、基础顶面(环外)、基础侧面及基础承台斜面四个区域进行现场回弹检测和钻芯取样检测，以便检测结果具有代表性和可比性。检测时混凝土龄期均已超过50天(检测结果见表2)。

表2 风机基础混凝土浇筑及强度检测

由表2可知，两种检测方法所测混凝土抗压强度基本一致，且钻芯法检测强度总体略低于回弹法检测强度，检测结果能真实反映风机基础质量。其中，15号、16号、19号、20号、24号风机基础混凝土抗压强度明显偏低，分别为设计强度的32%～53%、54%～63%、58%～73%、69%～71%、72%～75%。

3 原因分析与探讨

3.1 混凝土入仓方式问题

按第三方实验室对风机基础C35混凝土配合比要求，所拌制的混凝土坍落度为120±20mm，略大于设计要求(100±10mm)。根据以往施工经验，此种混凝土以皮带输送机或其他直接方式入仓为宜，如采用泵送入仓则其坍落度偏小(泵送混凝土配合比设计坍落度宜为140～180mm)。但现场入仓主要采用泵送方式，这很可能造成混凝土入仓不顺。施工单位为使混凝土顺利入仓，现场人员可能会擅自增加用水量、或减少粗骨料、或增加细骨料等，从而影响了混凝土强度。

这可能是混凝土强度降低的重要原因。对此问题，参见表2，可从3号、4号、8号风机基础混凝土获得印证，浇筑时因混凝土泵车故障，而绝大部分或全部改用皮带输送机入仓，进而其强度检测值高达设计强度的107%、112%、113%、123%、124%。

3.2 混凝土用砂问题

拌制混凝土所用砂料在前期试验时最高含泥量为5.1%，含泥量略高。在混凝土配合比设计中，实验室虽然考虑了该因素的影响，用增加水泥用量的方法予以弥补，但不排除进场初期监管不严，部分批次含泥量较高的砂料混入了拌合站，从而造成初期浇筑的15号、16号、19号、20号、24号等风机基础混凝土强度降低。这可从风机基础返工拆除后，其混凝土颜色总体偏黄、局部呈红褐色得到验证(见图1)。

图1 风机基础混凝土成色较差

3.3 施工技术问题

在施工组织设计中，施工单位拟采用皮带输送机入仓方式浇筑，但因业主有关人员不同意等原因，改为泵送入仓。另一方面，在施工初期泵送浇筑效果较差，后期则较好，强度较低的15号、16号、19号、20号、24号风机基础均为施工初期的前15日内浇筑完成的。

由此可见，施工单位项目部可能更擅长采用皮带输送机，而不是混凝土泵车。

3.4 保温养护问题

15号、16号、19号、20号、24号风机基础混凝土浇筑时间为1月上、中旬，日平均气温低于5℃，最低温度达-2℃，应采取冬季施工工艺，控制养生温度[5]。浇筑完成后虽进行了塑料布及部分棉被覆盖，但未采取认真的管理措施，致使混凝土强度受到低温冰冻的影响。后期加强了管理，养护效果明显改善。

3.5 项目管理问题

施工初期怀疑风机基础混凝土可能存在问题后，监理及时发出《监理通知》，要求施工单位整改；同时，业主召开工程协调会。之后，浇筑效果明显变好。

另外，当出现基础环水平度偏差较大等问题时，监理多次建议设计到场查看，均未果。倘若业主能要求设计代表在关键时候在场，无疑对确保施工质量将大有裨益。

4 处理建议与实施

a.对15号、16号、19号、20号、24号强度明显偏低的风机基础(达设计强度32～75%)，建议拆除后在原址或重新选址新建。

b.对2号、17号、23号强度稍微偏低的风机基础(回弹法和钻芯法检测强度达设计强度89～93%)，建议对基础台柱和棱台侧面混凝土进行凿毛，加宽50cm，浇筑C35细石混凝土，竖向布置直径25mm的钢筋，间距150mm，环向布置直径18mm的环型钢筋，间距200mm；对基础斜面混凝土进行凿毛，预留适量抗剪槽，铺设一层钢筋网片，浇筑一层C35细石混凝土，厚度100mm。

c.对14号、21号、22号基本达到设计强度的风机基础(回弹法和钻芯法检测强度分别达设计强度97～105%、91～94%)，建议不作处理，在后期运行中加强监测。

最终，业主综合考虑技术、成本、工期等因素后，对15号、16号、19号、20号、24号等5台风机基础拆除后原址重建，其余6台风机基础暂不处理，视后期运行及监测情况再作决定。有关风机基础经返工处理后，后续工程在参建各方共同努力下，顺利完工、投产发电。

5 结 语

对于风机基础等大体积混凝土浇筑，严格遵照设计图纸，选用合格的原材料，制定合理的施工方案并确保有效实施，是保证工程质量的前提和关键。

监理和业主按照有关规范和程序开展监督管理，遵守技术规程要求，坚定客观立场，能较好的提升工程质量；适时对重要建、构筑物进行试验检测和安全监测非常必要，不仅能及时发现质量问题，还能为处理方案的制定和实施提供科学依据。