风力发电基础工程专项施工技术研究

马现民

(中铁十八局集团第二工程有限公司，河北 唐山 063000)

当前，风力发电越来越普遍，而对应的风机基础工程也得到了很大发展。修建在高山顶上的风机在基础施工时，常常需要进行土石方的开挖[1-2]，对石方开挖时，会采用爆破技术[3-4]。此外，为防止基础滑坡，常设置一定的挡土墙，以保证风机基础的安全性和稳定性[5-7]。在土石方开挖和挡土墙施工完成后，根据设计方案进行风机基础施工[8-10]，施工时，要控制好混凝土配合比以及浇筑时的混凝土温度，以免造成大体积混凝土开裂现象[11-12]。

基于上述问题和研究，本文以中广核古蔺箭竹坪风电场工程为研究背景，探究风机基础工程专项施工技术。

1 工程概况

中广核古蔺箭竹坪49.5MW工程，位于四川省泸洲市古蔺县箭竹坪镇境内，场区属中山地貌，山体地形坡度一般为15°～39°，北西侧局部为陡崖。场址区周边地面高程1572～1822m，风机主要布置在较连续的东西向山脊(顶)上，高程1572～1816m。项目设计拟安装15台单机容量为3300kW的WD-164型风力发电机组，装机容量为49.5MW。

风电场区域内有已建和新建道路，交通较为方便(见图1)。

图1 风机基础示意及平面图(单位：mm)

本标段实施项目包括风电场15台风机基础施工、吊装平台施工、箱变基础施工，新建道路、改造道路及其附属工程施工。主要工程量见表1。

表1 主要工程数量

2 主要施工方法

2.1 施工方案及顺序

本标段共有15台风机基础，其中，每台基础混凝土体积平均在420m3左右，属大体积混凝土，要求一次浇筑完成。由于浇筑的混凝土体积较大，先浇筑的混凝土内部受水化热的影响，会产生比较高的温度，进而造成基础的膨胀，致使混凝土开裂，影响风机安全。

风机塔架与基础之间通过锚栓连接，锚栓组合件的安装质量将影响到风机安装的准确性和运营的安全性，因此，锚栓组合件的安装质量也是本工程的一个重点。

用于风机基础工程的混凝土根据现场交通条件和施工情况，拟采用泵送的形式浇筑基础，这样可以确保在浇筑混凝土的过程中边浇筑边振捣，增加混凝土的密实性。

采用2套组合钢模板进行基础混凝土施工，锚栓组合件安装由专业施工队进行，安装完成后进行保护，确保锚板的位置准确，平整度符合要求。

2.2 路基土石方开挖

路基土石方开挖包括路基土方开挖和路基石方开挖，路基土方采用大型挖掘机直接开挖，施工过程中开挖出来的土方采用自卸车运输至填方段进行利用或运至指定弃渣场堆放(见图2)。

图2 土方开挖施工工艺流程

确定的土方路基检查项目及检验标准见表2。

表2 土方路基检查项目

外观鉴定步骤如下：

a.路基表面平整、密实，曲线圆滑，边线顺直。

b.边坡坡面平顺稳定。

c.边沟整齐，沟底无阻水或积水现象。

根据本工程施工条件，石方开挖施工按“先坡面后坡脚、自上而下逐层开挖”及“快开挖、早防护”的原则进行(见图3)。

图3 石方开挖工艺流程

为了保证边坡的开挖平整度，控制超欠挖，对于边坡较缓的部位先预留侧向保护层，通过光面爆破逐层爆除(见表3)。

表3 光面爆破主要参数

对于开挖深度较浅和场地受限或者有控制爆破要求等部位采用浅孔梯段爆破(见表4)。

表4 浅孔梯段爆破主要参数

台阶开口线位置炮孔采用间隔装药(见图4)，其余部位采用连续装药(见图5)。连续装药起爆雷管设在炮孔口，采用正向起爆，装药在全长的2/3～3/5位置上；间隔装药时，每个药包都设起爆雷管(或采用串联形式，在底部增强药包反向埋置雷管)，孔外采用并联网络。

图4 台阶开口线处采用间隔装药结构示意图

图5 其他区域连续装药结构示意图

2.3 挡土墙施工

挡土墙在开挖基础前，准确放出中线位置，进行精确的位置、高程控制。采用小型挖掘机进行挡土墙的基础开挖，并结合现场人工指挥、测量等协同机械的基础开挖，确保不发生过多开挖和少挖的情况。

基础初步整理后，即可对挡土墙进行砌筑施工。砌筑完成后，砌体应坚实牢固，勾缝平顺，无脱落现象；砌筑的混凝土结构表面不应出现凹凸不平、鼓包、开裂等问题，相邻砌筑混凝土之间的伸缩变形缝应符合设计要求，泄水孔坡度向外，无堵塞现象；位于弯道处的挡土墙要平顺、圆滑、美观(见表5)。

表5 浆砌片(块)石和混凝土挡土墙检查项目

2.4 风机基础施工

风机基础施工顺序见图6。

图6 风机基础施工顺序

定位放线及基坑开挖过程与前述土石方开发过程基本一致，下面仅对风机基础施工的关键步骤进行论述。

2.4.1 钢筋加工及安装

对进场的钢筋必须进行质量、规格、类型核查后方可进行存储，并出具相关核实报告，在存储时需对进场钢筋编号，分类存储，便于后续取用时按号按类取用。

a.钢筋的连接。等强直螺纹接头的制作工艺流程采用配套的挤压设备对钢筋连接部分进行挤压，一次成型直螺纹(见图7)。

图7 钢筋连接工艺

b.钢筋绑扎。钢筋绑扎时，吊放钢筋要求用方木垫隔，对有弯头的钢筋应垫放麻袋，搬运时严禁拖拉。在钢筋绑扎过程中用到的绑扎铁丝、轧带等影响后续浇筑混凝土外形的物品，必须做好隐蔽处理。

c.钢筋安装工程验收。钢筋在安装和加工过程中的尺寸，应严格按照事先设计好的尺寸进行确定，同时加工的尺寸应在规定好的尺寸偏差范围内(见表6)。

表6 加工后钢筋的允许偏差

2.4.2 模板工程

由于该项目风机基础规定的施工时间较短，为加快施工进度，考虑多头平行施工作业，拟采用2套4mm厚的定型钢模板，并及时做好备用模板。

a.模板安装好后检查轴线、高程，符合设计要求后加固，保证模板在灌注混凝土过程中受力后，不变形、不移位；模内干净无杂物，拼合平整严密；支架结构的立面、平面均应安装牢固，并能抵挡振动时偶然撞击。支架立柱应在两个互相垂直的方向加以固定。

b.模板拆除必须在混凝土达到设计要求的强度后进行，若设计无要求，必须在混凝土表面的基本几何形状、尺寸在外侧模板撤去后能够无明显变化后，方可拆除。

c.拆下来的模板立即进行清理和修复，以提高其周转率。模板内不应有积水，模板的接缝不应漏浆。

2.4.3 混凝土工程

待模板架设完毕并进行强度验算后，浇筑基础混凝土。

用于支撑风机的混凝土基础，根据设计要求，要在泵送管作用下一次性全部浇筑到设计的容量和尺寸，这就要求用于支撑浇筑的钢筋支架、模板要具有足够的强度、刚度和稳定性，不会在混凝土浇筑过程中发生坍塌等。

在浇筑风机的混凝土基础前，要根据现场实际情况清除基坑内的杂物、碎石，同时将钢筋骨架和内侧模板上的塑料袋、铁丝、轧带等异物及时清理，确保浇筑后的混凝土与钢筋骨架完美接触，增加钢筋与混凝土之间的黏结力。

在浇筑基础工程的混凝土过程中，要做好钢筋骨架、模板等的受力和变形监测，同时做好基础底部混凝土的温度监测，一旦发现异常，应及时按照制定好的应急管理措施进行整改。

混凝土施工缝的留置位置必须符合设计要求，设计无要求时按规范允许的位置留置。

3 结 语

风力发电场在基础施工前，首先要对基础工程的基本情况如工作量进行详细了解，根据工作量制定人员、工期、设备等的组织计划，确保按质按量完成风机基础的施工；土石方开挖过程中，要严格控制施工安全和质量，确保在爆破过程中不发生人员伤亡，炸药要严格按设计好的技术参数装填；风机基础混凝土浇筑过程中要严格控制混凝土温度和基础沉降，混凝土基础表面和内部温度不宜超过25℃，并优化混凝土配合比，降低混凝土基础的水化热。