“風(fēng)機(jī)錨栓基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及錨栓組件材料采購(gòu)打捆”的設(shè)計(jì)管理

田偉輝，張 鋒，崔振磊

(1.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,西安 710065；2.華電國(guó)際寧夏新能源發(fā)電有限公司,銀川 750002 )

0 前 言

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)與塔筒的連接形式有多種，最具代表性為基礎(chǔ)環(huán)與錨籠環(huán)2種。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)已經(jīng)建成風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)塔筒與基礎(chǔ)連接95%以上采用的基礎(chǔ)環(huán)形式，該種連接方式被認(rèn)為是安全可靠的。隨著部分風(fēng)電場(chǎng)陸續(xù)出現(xiàn)基礎(chǔ)環(huán)松動(dòng)問題，風(fēng)機(jī)供應(yīng)商、設(shè)計(jì)單位、施工單位等各方專家通過多次會(huì)診，目前已基本達(dá)成如下共識(shí)：基礎(chǔ)環(huán)直徑較大、埋深不足、基礎(chǔ)環(huán)與周邊混凝土連接不可靠，其受力特性相比錨籠環(huán)要差。從設(shè)計(jì)角度來講，單機(jī)容量1.5 MW及以上容量的風(fēng)機(jī)塔筒與基礎(chǔ)連接宜采用錨籠環(huán)[1-3]。但是，由于當(dāng)前用于風(fēng)機(jī)塔架與基礎(chǔ)連接的錨栓存在材質(zhì)無相應(yīng)規(guī)程規(guī)范、防腐難度大、錨栓斷裂不易更換等問題，由此增加的風(fēng)險(xiǎn)成本，風(fēng)機(jī)供應(yīng)商和設(shè)計(jì)單位都在回避。

在此前提下，業(yè)主推出“風(fēng)機(jī)錨栓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及錨栓組件材料采購(gòu)打捆”的招標(biāo)采購(gòu)形式，相當(dāng)于EP(設(shè)計(jì)+采購(gòu))承包，投標(biāo)主體必須是設(shè)計(jì)院。根據(jù)目前市場(chǎng)環(huán)境條件，設(shè)計(jì)單位應(yīng)充分掌握錨籠環(huán)的市場(chǎng)前景，本著盡最大可能的占領(lǐng)市場(chǎng)份額和為業(yè)主服務(wù)的目標(biāo)，積極參與投標(biāo)。只要做好錨栓材料市場(chǎng)調(diào)研，進(jìn)行充分研究，詳細(xì)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，做好風(fēng)險(xiǎn)控制和轉(zhuǎn)移，精工細(xì)作，做好設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，就能在新的市場(chǎng)條件下占據(jù)主動(dòng)。

設(shè)計(jì)單位既要作為設(shè)計(jì)的主體，同時(shí)又是采購(gòu)的主體，除了要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠以外，還應(yīng)對(duì)所需采購(gòu)錨栓及組件材料的市場(chǎng)情況充分了解，這樣才能保證整個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)可控，以使效益最大化。因此，作者針對(duì)該新的市場(chǎng)環(huán)境條件，對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目中“風(fēng)機(jī)錨栓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及錨栓組件材料采購(gòu)打捆”的設(shè)計(jì)管理進(jìn)行簡(jiǎn)單論述。

1 產(chǎn)品調(diào)研

錨籠環(huán)高度一般在3.0 m以上，除外露30 cm左右之外，其余部分埋入風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土,見圖1～2。

圖1 錨籠環(huán)圖

圖2 基礎(chǔ)圖

錨栓組件最重要的承力構(gòu)件是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓及替代品，其不同于一般的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，且中國(guó)沒有專門針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的錨栓設(shè)計(jì)規(guī)程，造成目前市場(chǎng)材料供應(yīng)良莠不齊。經(jīng)資料收集整理，目前市場(chǎng)上主要有中船重工713、江蘇金海、青海金陽(yáng)光等單位生產(chǎn)的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，以及天津二軋生產(chǎn)的精軋鋼筋。

通過掌握資料，首先應(yīng)由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人通過電話向供貨商了解其產(chǎn)品基本性能，產(chǎn)品應(yīng)用業(yè)績(jī)，目前市場(chǎng)價(jià)格等，并初步了解其合作意向。

其次，以公司名義向有意向參與合作的供應(yīng)商發(fā)正式詢價(jià)函件，由供貨商按要求填寫供貨清單、各組件單價(jià)、錨栓組件總價(jià)，并簽字蓋章正式回函，承諾只要中標(biāo)后合作，且價(jià)格不會(huì)上浮。要求各供應(yīng)商隨同正式回函附帶產(chǎn)品性能說明、試驗(yàn)證明材料、認(rèn)證證明材料、同類業(yè)績(jī)證明材料等。

最后，整理供貨商回函，對(duì)比分析各家業(yè)績(jī)及產(chǎn)品性能、價(jià)格，以百分制形式進(jìn)行排序，選出合適的合作單位。由于時(shí)間較緊，無法做到對(duì)每家供貨公司進(jìn)行實(shí)地考察，只能采取有選擇性的進(jìn)行考察調(diào)研，落實(shí)其公司實(shí)力、生產(chǎn)能力、供貨能力等。同時(shí)，采取與材料供應(yīng)公司技術(shù)人員就設(shè)計(jì)過程中關(guān)注的重點(diǎn)、難點(diǎn)，像螺桿工程面積、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、材料主要組成成分、防腐措施等進(jìn)行面對(duì)面交流，由技術(shù)人員當(dāng)面進(jìn)行解答，并反復(fù)溝通，做到心中有數(shù)。再就是與供貨廠家主要負(fù)責(zé)人當(dāng)面溝通，表達(dá)合作的誠(chéng)意，落實(shí)聯(lián)絡(luò)人員，提高后續(xù)工作效率和力度。

2 風(fēng)險(xiǎn)控制與轉(zhuǎn)移

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓本身應(yīng)用可以說非常成熟，由于其使用條件決定其斷裂或松弛無法更換，或處理代價(jià)極高，要求設(shè)計(jì)要加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制。總體來說可以從以下幾個(gè)方面來控制和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 要求共同設(shè)計(jì)

目前，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓供應(yīng)商均具有設(shè)計(jì)計(jì)算的能力，有些廠家還有著十分豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)單位根據(jù)風(fēng)機(jī)荷載資料和風(fēng)電場(chǎng)地形地質(zhì)條件擬定合理的基礎(chǔ)體型，作為錨栓組件設(shè)計(jì)的依據(jù)，要求各家材料供應(yīng)廠家進(jìn)行錨栓組件設(shè)計(jì)，并提供計(jì)算分析報(bào)告，報(bào)告中應(yīng)包括高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨栓等級(jí)、長(zhǎng)度、公稱直徑、預(yù)張拉力級(jí)別及取值標(biāo)準(zhǔn)、材料性能、防腐措施等。由于中國(guó)目前沒有專門用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超長(zhǎng)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓的荷載規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)程，缺乏統(tǒng)一指導(dǎo)，單獨(dú)一家設(shè)計(jì)容易出現(xiàn)偏頗。通過多家進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分展示各自設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)單位對(duì)所提供計(jì)算分析成果進(jìn)行復(fù)核對(duì)照，查漏補(bǔ)缺，取長(zhǎng)補(bǔ)短，更能保證設(shè)計(jì)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，以降低風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 嚴(yán)把材料性能關(guān)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)規(guī)范，對(duì)采購(gòu)的錨栓材料等要有詳細(xì)嚴(yán)格的要求，主要包括錨栓的外形尺寸、外觀質(zhì)量、材料性能、互換性能、防腐性能等。對(duì)于采購(gòu)的錨栓組件，應(yīng)參考GB/T 20123-2006、GB/T 20125-2006、GB/T 228.1-2010、GB/T 10120-1996、GB/T 3075-2008、GB/T 229-2007等相關(guān)要求，對(duì)材料進(jìn)行無損檢測(cè)試驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)、靜載張拉試驗(yàn)、滿載張拉試驗(yàn)、應(yīng)力松弛試驗(yàn)、疲勞荷載試驗(yàn)和低溫沖擊試驗(yàn)，滿足要求的才能夠采購(gòu)加工，從源頭上保證的錨栓組件的安全性能[4-9]。

2.3 百分之百出廠檢驗(yàn)

錨栓組件中的主要構(gòu)件無疑是超長(zhǎng)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，其具有應(yīng)力高、應(yīng)變大、張拉困難、斷裂補(bǔ)救困難大的特點(diǎn)，給設(shè)計(jì)工作帶來高風(fēng)險(xiǎn)。2011—2013年期間，中國(guó)已經(jīng)發(fā)生多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)同類受力構(gòu)件斷裂的事故，給設(shè)計(jì)市場(chǎng)帶來巨大沖擊。但是，經(jīng)綜合分析，發(fā)生事故的風(fēng)電場(chǎng)無一例外都是材料采用不當(dāng)(此類材料目前基本已經(jīng)退出風(fēng)電市場(chǎng))，且多數(shù)事故發(fā)生在張拉過程中。鑒于此，為降低和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，要求材料供應(yīng)廠商在材料出廠前做到百分之百無損探傷，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固螺栓做到百分之百現(xiàn)場(chǎng)同等條件預(yù)張拉，并組織建設(shè)方和設(shè)計(jì)單位聯(lián)合建造，保證出廠產(chǎn)品安全可靠。

2.4 提供業(yè)績(jī)證明

提供業(yè)績(jī)證明主要有2個(gè)目的：其一是證明其市場(chǎng)認(rèn)可度，側(cè)面證明其材料質(zhì)量的可靠性，價(jià)格合理；其二是附帶提供工程經(jīng)驗(yàn)，包括施工安裝流程、張拉器選擇、加載措施、伸長(zhǎng)量統(tǒng)計(jì)、多年運(yùn)行應(yīng)力損失統(tǒng)計(jì)、螺桿腐蝕破壞情況和補(bǔ)救措施等，為設(shè)計(jì)提供參考，降低設(shè)計(jì)及施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 提供認(rèn)證證明

錨桿質(zhì)量需要經(jīng)過行業(yè)內(nèi)第三方認(rèn)證。這樣能進(jìn)一步規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證項(xiàng)目的安全性。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

“風(fēng)機(jī)錨栓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及組件材料采購(gòu)打捆”的招標(biāo)采購(gòu)形式，相當(dāng)于EP承包模式，其本身就是業(yè)主為通過競(jìng)價(jià)控制投資和風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移所采取的策略。高風(fēng)險(xiǎn)就要有高回報(bào)，也就是追求利潤(rùn)最大化。EP承包形式，利潤(rùn)來自設(shè)計(jì)和采購(gòu)，設(shè)計(jì)費(fèi)數(shù)額較小，重在設(shè)計(jì)優(yōu)化，在安全可靠的前提下降低工程量；采購(gòu)主要是經(jīng)過合同談判達(dá)到材料供應(yīng)方讓利。兩者相比，重在設(shè)計(jì)優(yōu)化。

(1) 應(yīng)根據(jù)荷載資料和地形地質(zhì)條件，擬定切實(shí)可行的基礎(chǔ)體型，包括基礎(chǔ)埋置深度、基礎(chǔ)直徑、底板邊緣厚度、基礎(chǔ)上臺(tái)柱直徑等，保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，具有降低工程造價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，提高投標(biāo)中標(biāo)的可能性。擬定安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)體型不是一蹴而就的，需要進(jìn)行多方案比選。在廠家確定螺桿數(shù)量和公稱法蘭開孔尺寸的前提下，基礎(chǔ)埋置深度會(huì)帶動(dòng)基礎(chǔ)混凝土總量、螺桿長(zhǎng)度(影響重量)、基礎(chǔ)配筋等多方面變化，投資隨之變化，需要進(jìn)行重復(fù)計(jì)算以確定最優(yōu)基礎(chǔ)體型，既增加投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又要保證中標(biāo)總價(jià)的利潤(rùn)空間。

(2) 重點(diǎn)研究螺桿設(shè)計(jì)，在保證基本遵守國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范的前提下，認(rèn)真分析國(guó)內(nèi)規(guī)范和國(guó)外規(guī)范的相同和不同之處，求同存異，借助招標(biāo)文件中關(guān)于國(guó)外規(guī)范使用的說明，在參數(shù)取值方面尋找平衡點(diǎn)，在做到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全可靠的前提下，爭(zhēng)取最大利潤(rùn)空間。

4 結(jié) 語(yǔ)

風(fēng)電設(shè)計(jì)市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻較低，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，對(duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)各設(shè)計(jì)單位之間已經(jīng)無優(yōu)勢(shì)可言，只有不斷創(chuàng)新和勇于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)才能爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)份額。風(fēng)險(xiǎn)是可控的，風(fēng)險(xiǎn)與利潤(rùn)同在，只要加強(qiáng)設(shè)計(jì)管理，精心組織，精心設(shè)計(jì)，就能做到風(fēng)險(xiǎn)可控，就能爭(zhēng)取最大的利益，就能保證設(shè)計(jì)單位在新的市場(chǎng)條件之下，在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。

參考文獻(xiàn):

[1] 李振作.中歐預(yù)應(yīng)力重力式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法分析與比較[J].山西建筑,2014,(21)40，69-71.

[2] 馬人樂,孫永良,黃冬平.風(fēng)力發(fā)電塔井格梁板式預(yù)應(yīng)力錨栓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究[C]//全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議,2009,434-438.

[3] 張萬祥,劉洪海,于春來.新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組梁板式預(yù)應(yīng)力錨栓基礎(chǔ)應(yīng)用[J].風(fēng)能,2012,(05),84-86.

[4] GB/T 20123-2006,鋼鐵總碳硫含量的測(cè)定.高頻感應(yīng)爐燃燒后紅外吸收法.(常規(guī)方法)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[5] GB/T 20125-2006,低合金鋼多素的測(cè)定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[6] GB/T 228.1-2010,金屬材料拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[7] GB/T 10120-2013,金屬應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[8] GB/T 3075-2008,金屬材料 疲勞試驗(yàn) 軸向力控制方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[9] GB/T 229-2007,金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.