风力发电厂的土建施工崔虹080228.docx

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风力发电厂的土建施工崔虹080228

风力发电厂的土建施工

崔虹关志明

〔天津电力建设公司〕

摘要：

风力发电站的土建施工主要包括发电机的设备根底和风机变压器根底施工，其中与上部柱体连接的钢性环生根于根底混凝土内部，形体大、周边设有与上部塔筒连接的螺栓孔，精度要求高因此在根底施工时，钢性环的施工是难点，此外，结合当地的风大等气候特点情况制定大体积混凝土的连续浇筑及养护措施应是控制的重点。

关键词:

根底环螺栓孔发电机根底大体积混凝土

我国风能资源储量居世界首位，利用风能发电是开发新能源、改善环境的重要途径，为此充分利用风能资源，减少常规能源的消耗，符合国家能源改革的方向，那么在风力发电厂的建设中，主要涉及到土建、起重和电气安装三个专业的施工内容，下面就土建专业施工的主要内容做以介绍：

一、工程概况

大唐赤峰东山风电场一期工程，建设规模为58×850kw风力发电机的建筑及安装工程。

建设地点在内蒙古自治区赤峰市松山区东山乡，位于翁牛特旗西南角灯笼河子附近，地表以草地为主，海拔标高在1800m左右。

风电场由风电机群、集电局部和升压变电站〔升压变压器和无功补偿装置〔电容器、电抗器、静止无功补偿装置、滤波器〕组成。

其中土建的主要施工内容包括：

风力发电机根底和风机变压器根底的施工。

二、工程特点

大唐风电东山风电场一期工程的58台风机根底根据持力层不同分为Ⅰ、Ⅱ类标准根底形式：

I类根底以强风化玄武岩为持力层的天然地基上和以泥岩为持力层的天然地基上的Ⅱ类根底。

其中I类根底48个，Ⅱ类根底10个。

1．风力发电机根底的根底环施工

风力发电机根底为正八边形钢筋砼根底，内切圆半径12500mm〔Ⅰ类〕，内切圆半径13500mm〔Ⅱ类〕。

高度〔厚度〕1540mm。

根底埋深2500mm〔根底底相对标高-2.500m〕。

每个根底砼方量约200m3。

根底砼强度等级为C30，抗冻等级F50，垫层强度等级为C15。

钢筋为双层设置，强度等级为HRB335，不允许焊接，不允许有接头，钢筋保护层厚度50mm。

根底中心埋设钢质根底环，生根于混凝土根底内，是根底与塔筒连接的重要过渡，根底环埋入砼由设备厂家提供。

与风机塔筒采取内法兰连接，为此，风机根底环水平度要求高，水平度偏差≤2mm。

因此，根底环安装固定要求相当精确可靠，确保根底环上面高度水平是根底施工的关键环节。

2.风力发电机根底和风机变压器根底的大体积混凝土施工

由于风力发电场均设在风能资源丰富的地区，年平均风速在5m/s以上，30m高处的有效风力时数在6000h以上，有效风能密度在240w/m2以上时才适合建设大型风电场。

而风力发电机根底和风机变压器根底均属大体积混凝土施工，因此风力发电机根底和风机变压器根底施工除了必须满足一般混凝土的施工要求外，还要考虑到低温和风力下，温度变形裂缝的发生和开展的控制措施。

三、风力发电机根底施工

由于风力场的风机群是由各单体组成，施工点多面广、各单体的根底体积大，而且周围的机械资源贫乏，因此现场配备了1台HZS100和1台HZS50搅拌站以满足根底施工的混凝土供给，1台25t汽车吊作为土建施工的主要起重机械。

根底施工时钢筋采用钢筋场集中加工，现场绑扎成形的方案，钢筋运输采用拖拉机挂长板车运输；模板采用定型木模板；混凝土采用搅拌站集中供给、罐车运输溜槽浇筑。

1．根底施工顺序：

2．测量放线：

由于各风机的距离分散且距离较远，因此根底的定位测设采用了全站仪和电子经纬仪作为测量定位的主要仪器。

首先，根据测量控制网利用全站仪放出风机中心线、方向控制线，然后再利用电子经纬仪放出南北轴线〔第一阶段测量工作，挖土前完成〕，再利用电子经纬仪、钢尺等将根底线放到垫层上。

3．土方开挖施工方案

土方开挖选用反铲挖掘机挖土，人工清槽，边坡拟放坡比例为1：

0.5。

施工工作面取1.5m，即从根底外侧第一层承台边向外1.0m；根据此数值在开挖前将基坑开挖的上口线和下口线用白灰撒出。

根底开挖至设计标高后，如土质为非岩层要对基槽进行钎探。

钎长为2.0m，钎的直径为25mm，钎杆上每隔300mm画一刻度，钎尖角度为60°，钎锤重量为8-10磅。

钎位点采用“梅花点〞形式，钎点间距1.5m。

钎探时，钎锤落差控制在500mm~700mm之间，钎探时将每贯入300mm的锤击数分别记录，根据钎探记录由监理工程师确认土质是否到达设计要求。

钎探完毕后，将每一个钎探孔用细砂进行填堵，不得漏堵。

4．爆破施工

所处的地理地层条件也不同，在根底开挖过程中如遇到岩层，挖掘机无法施工时，需对岩层进行爆破开挖。

1〕爆破施工顺序：

放出桩位点→钻机就位→钻孔→孔深检查→装药→连线检查→警戒→放炮→哑炮检查→警戒撤除→挖掘机、自卸汽车就位去除碎石→局部欠挖处理→放线、抄标高检查

2〕爆破首先根据设计图纸放出爆破区域边线，坡度按1：

0.5放坡。

3〕爆破材料采用防水乳胶炸药，装药结构为连续装药单点起爆，起爆方式采用非电毫秒微差导爆网路系统，引爆用电雷管。

爆破完毕后，用挖掘机和自卸汽车将碎石运走。

假设有大块孤石，无法搬运时，那么进行二次爆破，炸成碎石后再运走。

基底碎石运完后，再用人工将基岩上挖掘机无法挖走的石块、颗粒等进行清理，直到基岩外表无杂物、清理干净，凡有松动石块要将其剔掉，然后进行基槽的验收，基槽验收合格后即可进行垫层的施工。

4〕爆破平安措施

①施工前对爆破现场进行严格检查，爆破区域要盖4mm厚钢板，钢板上再覆盖一层砂袋，砂袋厚度为250mm。

②施工中应在大量爆破施工前进行小型实验，以确认方案参数的合理性，防止造成对保护基岩无法补救的损害。

③装药前，必须对爆破孔进行验收，并调整装药后，再进行装药堵塞。

④爆破放工时必须有专业技术人员在现场，严格按照?

爆破平安规程?

进行施工，非爆破作业人员不得进入现场。

严禁无证上岗。

⑤每次爆破之前必须鸣响警示以便现场的工作人员撤离，放炮后，经检查无问题才能解除警戒。

⑥在挖土区域周围设置围栏及警告标志，夜间应设红灯示警，围栏离坑边不得小于0.8m。

⑦工作人员上下基坑应铺设钉有防滑条的跳板，禁止一切人员在基坑内休息。

5．垫层施工：

清理基底至设计标高，地基验槽后，超挖局部用C15素砼回填至根底层底标高，然后进行垫层施工，现场根据施工图及业主提供的永久性坐标和水准点，放出垫层线，并用100×100mm木方支出垫层模板。

用350滚筒搅拌机搅拌混凝土，使用溜槽浇筑垫层混凝土，垫层浇筑完毕后，用铁抹子压光，使其外表平整光滑，垫层标高正确。

对于Ⅱ类标准根底，以泥岩为持力层。

基槽开挖后，应加强对泥岩的保护，防雨水浸泡，及时验槽后，浇筑混凝土垫层。

6．风机根底环安装固定及施工方案

风机根底环是风机根底施工中的关键内容，根底环的施工质量直接关系到上部的塔筒的连接的垂直度、平安性和可靠性。

根底环水平度要求高，根底环安装固定要求相当精确可靠，水平度偏差≤2mm。

因此，根底环的安装质量是风机根底施工的关键环节。

根底环内圆半径1625mm，外圈半径1659mm，高2100mm，上部设有内法兰，下部周圈外挑沿，并在挑沿上均匀分布6个圆孔，用以调节根底环的水平度。

每个根底环重约6t。

根底环埋设于根底中心位置，埋深840mm〔距垫层700mm〕。

根底环高出自然地坪400mm。

根底环吊装就位使用50t汽车吊，采用21m臂杆，吊装半径12m时，额定负荷8t,负荷率75%。

根底环施工程序：

1〕根据根底环挑沿上圆孔的位置，在垫层上予埋300×300×10㎜铁件；

在垫层上设置埋件必须保证水平，水平度偏差小于3mm。

埋件安装加固可靠，在垫层砼浇筑过程中必须设专人使用水平仪进行过程监控，随时纠正偏差。

2〕根底环支撑钢架的制作

根底环支撑钢架呈正三角形，立柱采用14#槽钢，水平管使用φ76×4㎜无缝钢管。

支架底脚是三块250×250×16㎜钢板，与立柱焊牢。

支架上支撑面是三块200×200×16㎜钢板，与立柱焊牢。

正三角形外接圆半径1725mm，边长2990mm。

3〕根底环支撑架与垫层的埋件焊接〔见右下列图〕

4〕安装放置根底环支撑钢架

吊装就位根底环，采用25t汽车吊采取4点起吊将根底环吊装就位，并用螺栓与已固定在垫层上的钢支撑架连接。

5〕调根底环水平

根底环安装就位后使用螺栓调节水平，水平度偏差小于2mm。

根底环调水平采用三点调节，三点呈正三角形，调节螺栓为M30×330。

调水平采用水平仪调水平的方法和步骤。

此外，水平仪找水平时必须选择风力较小时，保证测量精度。

根底环水平度的控制分为事前、事中、事后三个阶段。

事前包括根底环安装就位后和钢筋绑扎、模板安装完成浇筑砼前两次；

事中就是在砼浇筑过程中全过程设专人使用水平仪进行过程监控，随时纠正偏差。

纠正偏差使用50t汽车吊、5t倒链等。

事后就是在砼浇筑完成后测量根底环水平度。

6〕加固

砼浇筑过程中根底环周围布料均匀，禁止从一头向另一头浇筑。

浇筑过程中不得碰撞根底环，不得用振捣棒触碰根底环。

7〕根底环防水

采用橡胶止水环，止水环厚度为5㎜，宽度为7cm。

沿根底环一周设置。

8〕根底环底部的底脚螺栓的长度根据根底高度确定。

9〕检查验收

支承结构，使得法兰不能触碰任何部位的钢筋，在浇筑砼时，严格控制法兰水平偏移及下沉，验收时复查法兰面的水平度和垂直度。

7．钢筋工程施工

根底安装后即开始根底的钢筋绑扎。

本工程钢筋采用现场加工制作，现场绑扎成形的施工方案。

1〕钢筋接头：

按照设计要求本工程钢筋尽可能不接头，当钢筋长度超过12m，钢筋原料长度无法满足要求时，根据图纸会审纪要内容，钢筋可以采取搭接接头，Ⅱ级钢筋搭接长度为35d。

2〕钢筋绑扎：

纵横向钢筋交叉点采用铅丝绑扎。

钢筋绑扎顺序为先绑根底底部钢筋，然后绑扎上皮钢筋、构造筋和侧壁钢筋。

待支完模后再绑根底环插筋。

在基底砼垫层上钢筋上下两皮之间采用马凳固定，马凳间距约2m，采用Φ25钢筋焊接而成。

绑扎前，先根据施工图的钢筋间距划好线，再进行绑扎。

绑扎的钢筋要求横平、竖直，规格、数量、位置、间距符合设计和标准要求。

绑扎不得有缺扣、松扣现象。

钢筋网片相邻扣要互相交错，防止顺偏。

钢筋保护层采用预制的水泥砂浆保护层垫块，厚度和主筋保护层相同，预埋好绑丝，垫块每间隔400～600mm绑垫在钢筋上。

短柱钢筋固定采用在根底承台顶模板上用脚手管卡一道方盘固定，保证插筋位置准确；并于上部搭脚手架再卡一道方盘固定，保证柱插筋的垂直度。

绑柱钢筋采用搭脚手架进行，严禁踩踏箍筋及对拉螺栓进行绑扎。

钢筋绑扎完成后，进行自检，并做好自检记录。

3〕绑扎星形钢筋前，应将法兰开门方向调至正确的方向。

4〕电缆管道的埋设和风机接地按照电气图纸施工。

8．模板工程施工

1〕模板支设方案

本工程风机和变压器根底模板均采用特制胶木板，模板接缝夹海绵密封条，加固内楞、外楞均采用5㎝×10㎝方木，模板加固采用Φ48×3.5㎜脚手管做水平、竖直檩条，侧向用可调节长度的Φ48×3.5㎜脚手管与基坑底及侧壁顶牢，顶杆间距750mm。

根底支模方案如图。

模板使用前必须经过筛选、修整，木模外表要平整、光滑，并刷色拉油于外表便于脱模，支模时模板不可乱用，做到模板与根底一一对应。

2〕支设模板的技术要求：

①垫层施工一定要平，控制在-10～+5mm之间。

假设平整度不够，支模以前要用砂浆找平模板底脚；

②为防止模板底角发生偏移，在浇筑垫层时插Φ20钢筋头，模板外侧采用脚手管支撑地锚进行加固。

③为防止模板缝漏浆，在模板底角用水泥砂浆封堵，模板拼缝间加海绵条。

④在混凝土浇筑前，用吸尘器将模板内灰尘吸干净，对于模板上所粘灰尘，用棉布擦净。

⑤在混凝土浇筑过程中，设专人监督随时擦干净上部被砂浆污染的模板面。

⑥预埋件和埋管安装要事先找好标高然后将埋件、埋管固定好。

3〕模板撤除

拆模应在混凝土强度能保证其外表及棱角不因撤除模板而受损时方可进行，大体积混凝土模板撤除应在养护期后进行。

拆模应遵循“先搭后拆、后搭先拆〞的原那么，从上到下的顺序进行，撤除时不可整片拆下。

模板、脚手管及扣件撤除完成后及时清理、分类码放整齐，退回周转库。

9．混凝土施工方案

钢筋绑扎、支模后，经四级验收及隐蔽检查合格前方可浇筑混凝土。

混凝土浇筑采用一次性连续浇筑方案。

本工程所使用的混凝土均采用现场搅拌站集中生产的形式。

根底施工采取流水施工。

混凝土水平运输采用混凝土罐车，溜槽浇筑。

〔如图〕单个风机根底混凝土的浇筑为一次性连续浇筑，混凝土浇筑时应连续10一12个小时不间断浇筑直至竣工。

混凝土浇筑顺序：

由中心向外环施工。

根底环及固定支架周围混凝土要振捣密实。

为防止混凝土外表出现裂缝，根底顶面在混凝土初凝前用木抹子抹3～5遍，再用铁抹子压光。

混凝土拆模后，地面以下部位应及时回填，地面以上局部应及时加以覆盖养护。

混凝土养护采用塑料布和保温材料严密覆盖，使砼保持湿润状态、防止雨水、防止温度剧变，养护时间不少于7天。

10．土方回填

根底土方回填时必须待混凝土隐蔽验收合格前方可进行。

回填前必须将基坑杂物清理干净。

回填时分层进行，每层厚度不大于200mm，回填每层至少夯打或碾压6遍以上并必须到达设计压实系数≥0.95为止，同时进行环刀或核子密度仪见证取样试验〔基坑回填每根底不少于1点〕，回填土采用非腐蚀性的素土进行回填。

四、风力发电机根底和风机变压器根底的大体积混凝土施工

风力发电厂的风机根底和风机变压器根底是典型的大体积混凝土根底，大体积混凝土浇筑的关键是：

合理地组织劳动力进行分区分层浇筑，使混凝土沿根底全高度均匀上升。

防止混凝土由于上升高度不一致对根底环及固定支架产生侧压力。

浇筑时，要在下一层混凝土初凝之前浇捣上一层的混凝土，不使上下层产生施工缝。

分层的厚度根据振捣器的棒长、震动力、混凝土的供给量和浇筑量而定，一般为20～30cm，浇筑宜采取踏步式的分层推进，推进长度一般在1～1.5m。

采取了如下的措施：

1．尽量降低水化热：

选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥。

2．提高混凝土的极限拉伸强度：

合理选择配合比，选择良好级配的粗细骨料〔设计要求石子dmax=32mm〕，严格控制含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减少收缩，保证施工质量。

3．采取二次振捣法，浇灌后及时排除外表泌水，以提高混凝土强度；

4．加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。

5．预先布置测温导线，混凝土浇筑完12个小时后开始测温，每2个小时测一次。

〔混凝土的入仓温度小于35℃，在入仓温度的根底上最大温升值小于35℃且各测点的温度极差小于25℃〕。

整理好施工及养护、测温记录。

〔测温点布设详见附图〕及时调整保温及养护措施将内外温差控制在25℃以内。

控制混凝土内外温差，防止裂缝。

6．加强养护防止出现裂缝。

养护设施必须设专人进行管理、完善〔砼外表用防水膜保持湿润状态，防止雨水，防止温度剧变，养护时间不少于7天〕。

7．为防止混凝土外表出现裂缝，根底顶面在混凝土初凝前用木抹子抹3～5遍压实，再用铁抹子压光。

浇筑后12小时外表覆盖塑料布保湿，覆盖棉被保温。

五、结束语：

风力发电厂的施工在我公司尚属首例，对于风力站的施工还处于摸索阶段，但通过我们的实践证实了我们采取的措施是可行和实用的。

可供类似工程中借鉴、参考。