淺談風機基礎環(huán)施工方法及處理措施

(中國水利水電第四工程局有限公司西南分局，成都，610091)

1 前言

風機屬于高聳建筑物，基礎環(huán)在水平方向上有較小的傾斜，都將引起塔筒頂端較大的水平偏心距。根據1500kW風機的相關參數，可以計算出塔筒頂部的水平偏心距約為基礎環(huán)豎向最大偏差的17倍。基礎環(huán)安裝平整度成為各施工單位的一大難點和質量控制重點，而風電施工現場往往氣候環(huán)境惡劣，相鄰風機間距較大，作業(yè)面廣，使得風機基礎施工困難，造成基礎環(huán)施工質量參差不齊，嚴重影響了風機的正常安全運行，風機基礎環(huán)的施工質量成了保證風力發(fā)電機組能否正常運行的重要影響因素。

2 工程概況

新疆哈密三塘湖弘毅風電場一、二期工程，建設裝機規(guī)模為99MW，安裝66臺單機容量1500kW的風電機組。風機基礎型式為鋼筋混凝土擴展基礎?；A直徑16.5m，基礎圓臺直徑6.2m，基礎埋深2.65m，基礎混凝土采用C40F150，一個基礎的混凝土量約343m3。外徑4.2m，重約6.7t。基礎環(huán)下均設3個鋼制支腿，3個支腿呈正三角形布置。支腿采用長度為1.53m的175mm×175mm×7.5mm×11mmH型鋼制作，H型鋼兩端焊接20mm厚鋼板，支腿下部焊接固定在墊層內預埋的20mm墊板上，上部通過M30螺栓與基礎環(huán)連接。

3 施工特點

3.1 技術難度大

基礎環(huán)為支撐高聳結構的基礎設備預埋件，埋件上固定支撐塔筒高度一般在40m～80m；其頂部裝有較大垂向機組荷載可達60t～90t；側向又有較大的風荷載作用。

3.2 建設地點分散、施工機具移動頻繁

由于風電場規(guī)模較大，風機布點范圍大而分散，每臺風機的施工作業(yè)完成后，需立即轉場至另一施工點，建設地點分散、施工機具移動頻繁，為此，需要合理安排分部分項工程及工序交叉作業(yè)。

3.3 質量要求高

風機基礎的施工質量直接關系到風機的順利安裝并投入正常使用，質量要求較高。因此，要求基礎環(huán)安裝必須達到設計要求的水平精度(基礎環(huán)安裝水平度要求允許誤差在2mm以內，混凝土澆筑完成后基礎環(huán)水平度要求允許誤差在3mm以內)，方能保證基礎環(huán)以上塔筒的垂直度符合規(guī)范要求。

4 施工方法

施工工藝流程：成品驗收→墊板埋設→基礎環(huán)支柱焊接→基礎環(huán)吊裝→基礎環(huán)的粗調及固定→基礎澆筑過程中的反復校正→基礎環(huán)安裝后的最終復核。

4.1 成品驗收

(1)基礎環(huán)規(guī)格型號與設計相符，表面涂層完整無損，上法蘭表面平整度達標(±1.5mm以內)；

(2)支腿長短一致，H型鋼無扭曲變形，并與兩端鋼板焊接牢固，焊縫飽滿；

(3)預埋墊板規(guī)格與設計相符；

(4)螺栓螺帽配套，絲扣完好無損。

4.2 墊板埋設

(1)預埋鋼板規(guī)格為300mm×300mm×20mm。該墊板由廠家提供，質量應合格，并提前進場，以滿足施工所需；

(2)每一基礎均設3塊墊板，基礎環(huán)埋件的安裝在澆筑墊層前應先根據圖紙設計幾何尺寸及具體位置進行預埋，先在基坑內設南北向與東西向相互垂直的兩條控制線，并埋入控制木樁，同時將墊層頂標高引測到木樁上；

(3)3塊墊板呈正三角形布置，埋設時必須按設計位置定位準確。為準確控制3塊墊板的相對位置，采用三根<φ14的鋼筋焊接成一個正三角形作為定位模具，其邊長即為相鄰二塊墊板的中心距離，同時在墊板表面畫出十字交叉中心線；

(4)先定出第一塊墊板的位置(正南或正北)，然后采用定位模具測定另外兩塊墊板的位置；

(5)墊板就位后，先將第一塊墊板準確定位，采用手錘輕擊墊板表面，使四角水平，表面標高與墊層頂標高一致(水準儀觀測)后將墊板固定牢靠。隨后采用定位模具精確測定另外兩塊墊板的平面位置(墊板中心與模具頂點重合)，采用水準儀測定其表面高差小于1mm后予以固定；

(6)墊板固定后再澆筑墊層混凝土，墊層頂標高與墊板頂標高一致，混凝土澆筑時不得碰撞擾動墊板。

4.3 基礎環(huán)支柱焊接

基礎環(huán)支柱焊接應在墊層澆筑完畢養(yǎng)護3d后進行，首先校對預埋件的標高，并依據設計基礎支柱中心線現場放樣，然后進行焊接，要求焊縫質量符合焊接規(guī)范。為了保證支柱絕對垂直，焊接時在支柱兩個側面固定水平尺進行控制。焊縫飽滿連續(xù)，焊渣清除干凈。

4.4 基礎環(huán)吊裝

(1)墊層混凝土達到70%設計強度(澆筑后約7d)后進行基礎環(huán)吊裝作業(yè)。為搶趕施工進度，在不破壞墊層混凝土的前提下，可將吊裝時間適當提前，但時間間隔不宜少于3d，提出申請報監(jiān)理審批；

(2)吊裝前先用水準儀復核預埋件表面標高，其高差不應大于1mm；

(3)基礎環(huán)的吊裝宜優(yōu)先選用二點起吊法，即采用二臺25t汽車吊在基礎環(huán)的兩個方向同時抬吊。在抬吊前先由一臺汽車吊在合理的位置就位，將基礎環(huán)吊裝至基礎內，然后再將另一臺汽車吊在相對的地方就位，要求兩臺汽車吊基本形成120°夾角。在汽車吊就位過程中，安排作業(yè)人員將基礎環(huán)吊點均分，三點掛牽引繩，再進行起吊。起吊時力求二臺汽車吊同時撥桿，保證基礎環(huán)基本平穩(wěn)。以基礎環(huán)三根支柱中心點為參照勻速水平旋轉推移，待吊至支柱上頂面后，再由操作工人拉牽引繩配合汽車吊進行緩慢旋轉，直至基礎環(huán)下孔基本與支柱螺栓點對中，然后在操作平臺上部每點二人進行牽引，使基礎環(huán)下孔完全與螺栓吻合再發(fā)號施令勻速安全降落，之后立即對螺栓進行緊固。該環(huán)節(jié)施工的要點側重于：統(tǒng)一指令，起吊同步，沉穩(wěn)細心，配合密切，干凈利落。

4.5 基礎環(huán)的調平

(1)基礎環(huán)吊裝就位后，由技術員匯同監(jiān)理單位、測量人員與調平人員對該基礎環(huán)進行粗調?；由峡诩茉O二臺水準儀，粗調前預備3個1.5t～2.0t的小型液壓千斤頂，配制專用工具，指定2個專人進行調平。首先采用三點調平，即在三個支柱相對應的基礎環(huán)上部安放加工好的測尺，由測量人員逐點觀測水平高差并記錄數據，在三點觀測中可視任意點為基準點，觀測基礎相對正負誤差，對高點原則上不動，對低點頂升。頂升時，先行旋松緊固螺母，然后安放千斤頂，勻速頂升。一般來說，每一絲扣約為2mm，頂升過程中以絲扣為參照物進行調節(jié)，待認為達到可調范圍之后，再勻速降低千斤頂，采用扳手上下緊固絲桿螺母，再行觀測直至三點基本水平，此為粗調；

(2)精確調平是將基礎環(huán)按圓周均分為12點，在每點上依次編號做好標記。先調1、5、9點使其三點相對誤差控制在1mm范圍之內；再調3、7、11點使該三點與1、5、9點相對水平誤差控制在1mm范圍內；使該六點高低差均控制在1mm范圍內；最后再調2、4、6、8、10、12點。在調平過程中不論觀測何點，均以1、5、9點基座處絲桿進行調平。以絲桿的絲扣為準，由二絲變調為一絲，由一絲變調為半絲，使誤差控制在±1mm允許偏差范圍之內。最終固定，使絲桿螺母上下均緊固；

(3)在鋼筋綁扎完成，混凝土澆筑之前，再次觀測各點。觀測其水平差是否變化。如果變化，再次用同樣方法調平。一般來說，在第一次精確調平緊固絲桿螺母后，其水平度不會變化。但是為確?；A環(huán)成型后的水平度，在混凝土澆筑至基礎環(huán)下部絲桿處時暫停澆筑，由項目技術員會同監(jiān)理單位現場負責人，再次觀測記錄基礎環(huán)水平度，確認水平度是否控制在允許范圍之內，確認無誤后再行澆筑，保證基礎環(huán)埋設滿足設計要求。

4.6 基礎澆筑過程中的校核

跟蹤觀測，為保證最終的安裝結果準確無誤，混凝土施工中應用全站儀及水準儀進行跟蹤測量，使基礎環(huán)上法蘭平整度達到2mm的精度要求。澆筑混凝土時應控制混凝土布料均勻上升，避免混凝土由于上升高度不一致對支撐螺栓產生側壓力，且振搗時避免振搗棒碰撞支撐件。

4.7 基礎混凝土澆筑成型后的最終復核

在基礎澆筑成型后，經養(yǎng)護、防腐、基礎回填后，在塔筒安裝前應會同監(jiān)理單位、安裝單位對基礎環(huán)進行質量檢查，復測驗收，并記錄數據，作為二次安裝的參考數據。

5 影響基礎環(huán)平整度的原因及平整度超標處理措施

5.1 影響平整度的原因

(1)基礎環(huán)自身的出廠平整度達不到設計要求；

(2)基礎基坑碾壓不實，墊層在基礎環(huán)安裝后產生不均勻沉降；

(3)鋼筋綁扎過程中，人為碰撞絲桿，扭動支柱；

(4)基礎混凝土澆筑過程中，混凝土布料不均，或振動棒、布料管撞擊基礎環(huán)，造成水平度變化；

(5)基礎環(huán)在調平時操作不認真，出現人為誤差或調平后絲桿上下螺母緊固不到位。

5.2 平整度超標處理措施

當風機基礎混凝土澆筑完成后，發(fā)現基礎環(huán)水平度偏差超過設計允許值時，采用鑿除重建顯然對工期要求和經濟效益來說都是不可取的，應按照設計要求對風機基礎環(huán)或者塔筒進行嚴格處理，以保證風機塔筒的最終豎直度，特提出兩種處理措施：

(1)打磨基礎環(huán)上法蘭。對絕對高差小于5mm的基礎環(huán)采用人工打磨，滿足打磨后基礎環(huán)的水平度小于±2mm的設計要求。具體打磨方法如下：

①復測數據，在基礎環(huán)法蘭面上分24等分內外劃線確定打磨量；

②用剛玉砂輪人工粗打磨留線，保持好打磨面平整度；

③測量水平面，每點做好記錄后進行細打磨，確保達到水平度要求的基準面；

④以24個基準面為基準打磨其它平面，反復測量打磨以達到水平度要求，同時注意保持好內傾角。

(2)配對加工底段塔筒下法蘭或法蘭墊圈。對絕對高差大于5mm的基礎環(huán)，采用在工廠機加工方式一對一地配對塔筒下法蘭或單獨加工法蘭墊圈，具體處理方法為：根據現場基礎環(huán)法蘭的水平度測量，確定塔筒下法蘭或法蘭墊圈加工尺寸并一對一地編號到加工圖。由于塔筒下法蘭或法蘭墊圈做了特殊加工，理論上該對法蘭結合面有輕微傾斜，建議對法蘭面采用鋼質修補劑替代普通密封膠，以增加法蘭結合面的摩擦力和穩(wěn)定性能。

6 結語

風電作為開發(fā)可再生能源，對改善能源結構、緩解資源供需矛盾、保護生態(tài)壞境，實現經濟、社會和自然的協調健康可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。在方興未艾的風電市場上，積累風電建設施工技術管理經驗，抓住風電開發(fā)良機，拓展工程局的風電市場，其意義重大。