风电机组基础项目中的预应力锚栓施工以及优化方法分析

乔海义

（中国三峡新能源（集团）股份有限公司内蒙古分公司，内蒙古呼和浩特 010000）

0.引言

风力发电作为新型的绿色能源，随着风电场建设数目和规模的日益扩大，在项目施工中采用预应力锚栓施工，能够快速有效地将风机基础和风机上部结构连接在一起，当基础环承担风电机组上部所承受的全部荷载时，可以很好地保证整个项目工程具有足够的稳定性，同时将预应力锚栓贯穿到整个基础部分，还能够更好地增加风电机组基础项目的耐久性与抗疲劳载荷性。

1.风电机组基础方案对比

风电机组基础项目中的预应力锚栓施工方案通常由预埋基础环板式和预应力锚栓梁板式基础两种方式，如图1所示。在风力发电机组的运行过程中，通常会受到风荷影响和施工现场地质以及水文等各种各样的因素影响，因此站在多个方面和角度考虑，对风电机组基础方案的选择中，选取预应力锚栓梁板基础效果会更好[1]。预应力锚栓组合件用于风机塔架与基础间的连接，因此预应力锚栓式的整体性能良好，同时没有任何无薄弱环节，在保证塔架与基础的刚性连接的同时减少钢塔架埋入基础部分的用钢量，还可以简化了这部分的施工，相比与传统板式基础增强了足够的安全性。另外，预应力锚栓灵活性强，可根据风电场不同地质及风区类别，选用合适的基础结构形式，达到减少混凝土用量、节约社会资源的目的。采取预应力锚栓链接塔筒和基础方式，将锚栓与混凝土PVC套管进行隔离，在隔离后施加预拉力，确保在锚栓预拉力作用下对混凝土受压情况进行干涉，因此预应力锚栓施工通常不会存在疲劳性的问题。

图1 预埋基础环板式和预应力锚栓梁板式基础

2.风电机组预应力锚栓基础施工

2.1 基础锚栓垫层施工

风力发电机组基础基坑机械开挖到设计标高位置后，采用人工清除基坑表面浮土的方式，同时按照浇筑环形垫层和局部垫层设置预埋件。当预埋件按照底锚盘安装要求进行埋设后，才能确保基础锚栓垫层更好地施工。

2.2 安装下锚板

在安装下锚板时，下锚板支撑螺杆的主要位置位于预埋件的中心线位置，由于中心线位置可以使下锚板的圆心位置和基础位置实现同心[2]。因此当下锚板的上平面和基础环形顶层面平齐后，就需要对下锚板的位置进行精度调整，能够更好地做到对支撑杆和预埋件的焊接。

2.3 做好锚栓准备

在做锚栓准备时，需要定位好锚栓，同时还要对支撑上锚板的重量和下锚板支撑螺杆的位置进行定位。做好定位后套入套管，随后将下部半螺母和上部尼龙螺母进行设置，并对锚栓以及套入套管的下部螺母做好相应的布置工作，必要时可以将全部锚栓套入到热缩管内。

2.4 布置定位锚栓

定位好上锚板吊起时，需要自上而下做好定位锚栓工作，同时还要带上钢螺母进行定位布置。将定位锚栓悬挂在上锚板，能够对定位锚栓做到全方位的布置工作，有利于使定位锚栓落入到对应的位置，在降低上锚板高度的过程中，要缓慢降低高度，可以确保锚栓定位足够紧固。

2.5 将其余锚栓穿入

随着吊机提升到上锚板后，将其余的锚栓全部穿入到上锚板的螺栓孔内，而当下部落入到对应的螺栓孔时，就必须拧紧下部对应的相关螺母，防止出现松动情况[3]。

2.6 调整上下锚板的同心位

在调整上下锚板同心位时，采用全站仪测定出4个90°的锚栓，能够更好地保证上下锚板处于相同的同心位。但如果当锚栓的垂直角度超标时，就需要使用钢丝绳连接锚板和基坑外的钢桩，才能更好地调整钢丝绳，使锚栓可以变得更加垂直。

2.7 调整上锚板水平度

对上锚板的水平度进行调整时，使用水准仪进行测定，在调整锚栓露出的过程中，还需要对锚板的长度进行调试，才能满足上锚板的最终设计要求。

2.8 做好加固措施

做好加固措施，需要对锚栓笼使用钢丝绳，并以90°向4个方向同时进行固定，才能使锚栓的整体结构变得更加稳固。

2.9 热缩管以及定位塞

预应力锚栓施工中，随着锚栓套管上端顶入上锚板孔内的深度超过20mm时，那些被烘烤热收缩管可以更好地缩紧锚栓和套管下端的相关位置。但随着锚栓和上锚板栓孔被塞入塞子后，有利于使锚栓的栓孔处于相关中心位置。

2.10 铺设苯板

在钢筋混凝土基础周围加大面积受力的同时，可以很好地避免基础中间受力的问题，从而使风力发电机组的基础变得不够稳定。基于此，在安装好基础底部时，需要铺设5cm的苯板，并浇注好下锚板下方位置和苯板的上方垫层位置。

2.11 钢筋绑扎和基础混凝土施工

依次绑扎中心区域的钢筋、底板底层的钢筋等位置，并在混凝土浇筑施工中要防止破坏锚栓组合件的安装精度，同时防止混凝土污染锚栓和上锚板上平面。对下锚板上方和上锚板下方混凝土加强振捣后，确保每层振捣的厚度不得超过300mm，而上下锚板处锚栓的每个间隔都应该做好振捣。

3.预应力锚栓组件安装及验收质量标准要求

在风电机组基础项目的预应力锚栓组件的安装中，需要验收的项目内容有以下几项，然而每个项目的验收标准都存在一定的差异性。上锚板的质量验收标准以外观验收为主，确保上锚板不会出现污染、破损和腐蚀的情况，下锚板的安装要避免破损、变形，至于锚栓的验收标准和上下锚板一样。针对下锚板和基础中心同心度的要求中，必须小于或者等于5mm，而上下锚板的同心度、下锚板的水平度都要小于3mm，至于锚栓上端露出锚板长度的取值误差应该控制在±1.5mm之间。在浇筑前，要确保上锚板水平度小于1.5mm，在浇筑后，确保上锚板水平度小于2mm。

4.结语

风电机组基础项目预应力锚栓不可避免的会出现基础环的强度和刚度突破，由于整体性较好，且没有薄弱环节，所以在塔架与基础的刚性连接同时减少钢塔中的含钢量，并简化了整个施工过程，能够更好地符合施工安全需求，而采取预应力锚栓施工还能缩短风电机组的施工工期，从而可以更好地节约施工的成本需求。