風(fēng)電超高混凝土塔筒體內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工及監(jiān)測技術(shù)研究

黃漢斌 簡鈴方 王波 王雄彪 彭渝舒 王曉琳

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2107-5640-0187

摘? 要：當(dāng)前，風(fēng)電塔筒主要采用鋼塔筒或者鋼混組合塔筒結(jié)構(gòu)形式，超高型混凝土塔筒作為一種新的結(jié)構(gòu)形式，由于其能夠有效地提升整機(jī)發(fā)電量、降低維護(hù)成本，得到快速的發(fā)展及推廣應(yīng)用。本文結(jié)合新疆哈密某風(fēng)電場工程項目，對超高混凝土塔筒體體內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工及監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了研究，可為類似結(jié)構(gòu)提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑? 框架結(jié)構(gòu)? 無縫鋼管? 管棚加固

中圖分類號：TU3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）06（b）-0004-03

Research on prestressed construction and monitoring technology in Ultra-high concrete tower of wind power

HUANG Hanbin? JIAN Lingfang? WANG Bo? WANG Xiongbiao? PENG Yushu? WANG Xiaolin

（Liuzhou OVM Machinery Co.， Ltd.， Liuzhou， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 545006? China）

Abstract： At present， wind power tower drum mainly adopts the structure form of steel tower drum or steel-concrete composite tower drum. As a new structure form， ultra-high concrete tower drum is rapidly developed and applied because it can effectively improve the power generation of the whole machine and reduce the maintenance cost. Combined with a wind power plant project in Hami， Xinjiang， this paper studies the application of prestressed construction and monitoring technology in the body of ultra-high concrete tower cylinder， which can provide reference for similar structures.

Key Words： Wind power; Ultra-high concrete tower; Prestressed construction; Monitoring technology

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷突破，風(fēng)能作為一種成熟利用的可再生清潔能源，得到了國家的大力發(fā)展推廣。風(fēng)力塔筒采用超高型混凝土塔筒新型結(jié)構(gòu)可提高整機(jī)發(fā)電量、降低建設(shè)維護(hù)成本。塔筒結(jié)構(gòu)在承受外荷載之前，對塔筒內(nèi)部預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行張拉，以提升塔筒結(jié)構(gòu)的整體剛度，提高整體抗風(fēng)荷載能力，改善風(fēng)機(jī)組運(yùn)營過程塔筒結(jié)構(gòu)的耐疲勞性[1]。本文結(jié)合實際工程研究120m超高混凝土塔筒的預(yù)應(yīng)力施工工法及監(jiān)測技術(shù)，為類似結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用提供參考和借鑒。

1? 項目工程概括

新疆哈密某風(fēng)電廠C共采用100臺混凝土塔筒，塔筒行間距約260m，排間距約1.6km?；炷了哺?20m，共30段，每段高約4m，使用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力連接。單個塔共40束體內(nèi)預(yù)應(yīng)力索，每束由4根φ15.2鋼絞線組成，采用φ60金屬波紋管成孔。監(jiān)測的每個節(jié)段預(yù)制時預(yù)埋安裝預(yù)應(yīng)力索索力監(jiān)測磁通量傳感器，單個塔筒安裝20臺監(jiān)測點。

2? 混凝土塔筒體內(nèi)預(yù)應(yīng)力方案設(shè)計

2.1 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束的布置

混凝土塔筒采用體內(nèi)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線連接，單根鋼絞線規(guī)格15.2mm，抗拉強(qiáng)度1860MPa。塔筒內(nèi)共計40個預(yù)應(yīng)力孔道，每個孔道內(nèi)含有4根鋼絞線（1束），預(yù)應(yīng)力孔道（束）布設(shè)如圖1所示。

2.2 錨具的結(jié)構(gòu)及尺寸

錨具是一種錨固裝置，其作用是保持預(yù)應(yīng)力索的拉力并將其傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)上[2]。本項目選用OVM.M15A型錨具結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式如圖2所示，單套錨具應(yīng)含錨板、夾片、錨墊板/鋼墊板、螺旋筋共4種零件。

圓錨的錨墊板上設(shè)置有灌漿孔或排氣孔。灌漿孔孔位符合灌漿工藝要求，可直接與灌漿管螺紋連接。錨墊板上有4個螺紋安裝孔，可在模板上安裝定位。

2.3 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束索力監(jiān)測設(shè)計

根據(jù)預(yù)應(yīng)力束特點選用具有測量精度高、長期穩(wěn)定性好、非接觸式測量、使用壽命長等優(yōu)點的磁通量傳感器進(jìn)行監(jiān)測，磁通量傳感器在節(jié)段預(yù)制前提前套接在φ60金屬波紋管外，數(shù)據(jù)線纜通過預(yù)留孔引出，接入系統(tǒng)測量。磁通量傳感器結(jié)構(gòu)及測點布設(shè)示意如圖3所示。

3? 混凝土塔筒體內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工與監(jiān)測

預(yù)應(yīng)力的施工方案設(shè)計主要風(fēng)電現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范執(zhí)行[3-5]，主要涉及包括預(yù)埋件安裝、鋼絞線下料、鋼絞線穿束、鋼絞線張拉、灌漿、封錨等施工工序。

3.1 預(yù)埋件安裝

預(yù)埋件涉及到金屬波紋管、錨具、磁通量傳感器的安裝，在預(yù)制塔筒時將預(yù)埋件安裝在相應(yīng)的設(shè)計位置（如圖4所示）。

3.2 鋼絞線下料

在各塔底附近利用2T卷揚(yáng)機(jī)牽引下料，要求下料場地平整、無堆積雜物且堅實。下料時地面上應(yīng)再鋪一層彩條布或帆布，以保護(hù)鋼絞線表面不受損傷或防止弄臟鋼絞線。將每4根鋼絞線編成一束，等間隔綁扎一道，編好束的鋼絞線應(yīng)平行、順直、無交叉[3]。

鋼絞線下料長度計算公式：

L=L0+A1+A2+L1+L2 （1）

式（1）中：L0表示上端錨墊板頂面與下端錨墊板底面間距（mm）;A1表示張拉端錨具厚度（mm）;A2表示固定端錨具厚度（mm）;L1表示張拉端鋼絞線工作長度（mm）;L2表示固定端鋼絞線外露長度（mm）。

3.3 鋼絞線穿束

考慮到安全性及便捷性，項目鋼絞線選用底部穿束的方式。如圖5所示，步驟及要求如下。

（1）穿束前用空壓機(jī)的壓縮空氣將波紋管內(nèi)的細(xì)小雜物清除。

（2）將3T卷揚(yáng)機(jī)布置于塔筒基礎(chǔ)附近，將吊架吊到塔筒相應(yīng)節(jié)段并固定好，將鋼絲繩順著預(yù)埋波紋管下放至塔筒底部與鋼絞線束連接，吊裝系統(tǒng)將鋼絞線束從下往上牽引。

（3）牽引到位后固定好兩端錨具，保證下端外露鋼絞線工作長度，用夾片將其鎖住，并用240Q型千斤頂對單根進(jìn)行預(yù)緊。

（4）安裝卷揚(yáng)機(jī)固定于每個塔的塔底附近，上端分別利用自加工臨時吊架作為臨時反力點，布置導(dǎo)向滑輪。

重復(fù)上述操作，直至將全部孔道內(nèi)的鋼絞線穿束完成。

3.4 鋼絞線張拉

3.4.1 張拉總體要求

混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，才能開始張拉。張拉工藝如下：采用單端張拉、分級張拉工藝，在塔基礎(chǔ)位置按2個點同時對稱張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉以“雙控”控制，即以應(yīng)力控制為主，伸長值作為校核。張拉過程中實際伸長值與計算伸長值的需要控制在±5%[4-5]。

3.4.2 張拉前準(zhǔn)備

張拉設(shè)備的選擇采用OVM公司生產(chǎn)的YCW100B千斤頂及匹配的電動油泵。油泵和千斤頂一一對應(yīng)標(biāo)定，使用過程中不得串換[2]。張拉前需保證錨具槽內(nèi)、錨板、夾片等的清潔，檢查錨具及千斤頂?shù)陌惭b準(zhǔn)確性。

3.4.3 張拉控制與監(jiān)測

張拉采用控制應(yīng)力與伸長值雙控進(jìn)行，按設(shè)計力的10%、30%、50%、70%、100%分5級進(jìn)行張拉。在分級張拉過程中，要使油泵上升速度穩(wěn)定同步，以保證鋼束受力均勻，摩阻損失較小;張拉速度不宜過快，嚴(yán)禁猛打油壓，操作人員送油均勻，使油壓值穩(wěn)步緩慢兩端同步上升[6]。分級張拉過程中需同步磁通量傳感器監(jiān)測體內(nèi)預(yù)應(yīng)力索力，張拉到位后需連續(xù)監(jiān)測3d索力值變化情況。

3.5 灌漿

預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)完成后7d內(nèi)必須完成灌漿[6-7]。灌漿前切除多余鋼絞線，鋼絞線露出夾片外長度必須不小于40mm。其中對灌漿設(shè)備、灌漿材料以及灌漿實施工藝如下：灌漿設(shè)備主要選擇高速攪拌機(jī)和柱塞式灌漿泵。根據(jù)設(shè)計灌漿材料參數(shù)配比，將灌漿料和水按照比例倒入攪拌罐內(nèi)，保證漿體攪拌均勻后，打開攪拌罐閥門讓漿體經(jīng)過網(wǎng)篩后流入儲漿罐，保證灌漿時的連續(xù)性，并且漿體從拌制完成到灌漿完成時間不多于40min。

3.6 錨固端封端保護(hù)

預(yù)應(yīng)力灌漿完成后上好保護(hù)罩，對預(yù)應(yīng)力兩端保護(hù)罩及外露錨墊板進(jìn)行防腐刷漆以完成安裝。

4? 結(jié)語

本文結(jié)合120m超高混凝土塔筒的結(jié)構(gòu)特性，對塔筒體內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工安裝及監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了專項研究設(shè)計，項目中采用底部穿束方式提升施工效率，采用控制應(yīng)力和伸長值雙控模式保證預(yù)應(yīng)力束張拉質(zhì)量，確保預(yù)應(yīng)力有效地施加到塔筒結(jié)構(gòu)中，保證項目施工進(jìn)度與質(zhì)量，可為類似工程提供借鑒經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

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