風電機組基礎施工過程中的冷縫處理措施分析

陳 峰

中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

風電機組基礎施工過程中的冷縫處理措施分析

陳 峰

中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

風電機組基礎施工過程當中一項比較特殊的獨立基礎，其主要作用便是有效維護整個風電機組的水平載荷平衡。因為整個機組在運行的過程當中有可能會受到機組工作狀態或者是外界環境等各個方面因素的影響，使得載荷的方向發生一定的改變，在這種受力情況不斷發生變化的過程中，風電機組會受到一定的損傷，這就要求嚴格控制風電機組基礎施工中冷縫現象的發生。本文結合實例分析了風電機組基礎施工的特點，冷縫對整個工程的危害以及處理措施。

風電機組；基礎施工；過程中；冷縫處理；措施分析

1、工程概況

1.1 工程簡述

福建莆田南日海上400MW風電場項目風機基礎試樁施工工程位于莆田市南日島東北側海域，規劃布置100臺單機容量4.0MW的風力發電機組，為了選擇適合本工程建設條件的基礎型式和施工方案，以及后續推進和大規模開展本工程的建設奠定良好的理論和實踐基礎，擬先期開展首批2臺樣機(SY01#、SY02#)工程的建設。

1.2 工程規模

本試樁工程風機基礎分為打入式鋼管樁(16根)及嵌巖樁(3根)兩種樁型，每種樁型做1組試驗，共2組試驗，各試樁均做水平承載力試驗、抗壓和抗拔承載力試驗及振動頻率和加速度試驗。試樁外徑1800mm(壁厚26～30mm)，樁長約35～46m，樁尖進入海床面20～25m(按沖刷3m后計)。8根基樁在承臺底面沿半徑R=5.00m的圓周均勻布置，斜度為5：1。另外為提高樁基礎的整體剛度，增加單樁抗拔能力，樁內鉆孔吸泥至泥面以下3m后澆筑C30微膨脹混凝土(根據地質情況而定，遇到堅硬巖石為止)。

2、工程施工特點

2.1 施工難度大

本工程共有Ф2800mm鋼管樁試樁2根、Ф2800mm鋼管樁錨樁6根、Ф1000mm鋼管樁基準樁2根，其中試樁樁徑2800mm，壁厚35～45mm，樁長96.5m，總重約266t。單樁重、吊樁、立樁、穩樁困難、垂直度及平面偏位控制難度大，振動沉樁過程可能產生樁基旋轉，導致埋設的傳感器偏移原有的位置。

2.2 海上施工、環境惡劣

本工程樁基和承臺工程全部為遠離岸線的無掩護外海施工，風大、浪高、流急，海況條件相當惡劣。施工期受季風影響區，這些工況條件不僅給施工帶來了極大困難，而且給工程結構、船機設備和人員的安全管理均造成極大威脅。

2.3 施工管理難度大

本工程施工離岸遠，同時投入的各種工程船舶包括多功能駁、起重船、裝運材料的駁船、交通船、拋錨艇、拖輪等交叉作業多，相互干擾難以避免，不僅會影響作業效率，而且存在很多安全隱患。此外，大量的施工用船及交通用船的防臺避風保護也相當困難，因此施工管理難度非常之大。

3、風電機組基礎施工冷縫危害性分析

在風電機組基礎施工的過程當中，由于各種各樣的因素影響，可能需要對工程的混凝土澆筑采取分層澆筑的方式，可是這種澆筑方式的過程中很容易產生施工冷縫，其會對混凝土交界處的結合力產生一定的不良影響，甚至還會造成裂縫的出現。而這種裂縫對整個工程的危害性都非常大，其不但會引起應力分布狀況和受力結構的改變，而且還會對工程的穩定性、耐久性、整體性以及滲透性等各個方面都帶來一定的危害。同時還會使得混凝土內的部分鋼筋外露，進一步造成腐蝕現象的發生，甚至還會導致整個工程結構的坍塌。由此可見，風電機組基礎施工中冷縫的危害性非常大。

4、處理措施

4.1 焊接施工處理

鋼管樁焊接自始至終受控于在線超聲波探傷檢測，長度在滿足設計及規范要求后予以切斷。螺旋管離線后進行的宏觀檢測主要包括焊縫外觀檢測、離線超聲波探傷檢測并按規范要求進行工業X射線檢查，對檢測出的焊縫缺陷按規范要求予以修補。每道焊接工序完成后，操作人員和專職檢驗人員都要對其焊件進行外觀檢查和無損探傷抽檢。鋼管樁要求焊縫等級為1級，焊縫無損檢測的方法和數量按《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205-2001)執行。

當探傷結果不符合規定時，應對不合格焊縫段的兩端分別向外作與該段長度相等的延伸補充探傷檢查，并按下列規定修補：當補充檢查的焊縫合格時，對原不合格的焊縫段進行修補；當補充檢查的焊縫仍不符合規定時，進行研究處理，并采取有效措施：如調整焊接參數并重新制定工藝評定直至滿足工藝及設計要求以確保焊縫質量；對修補后的焊縫仍進行探傷檢查，不合格焊縫的修補次數不宜超過兩次。

4.2 防腐處理

外壁拋丸除銹及外壁環氧粉末防腐噴涂

在拋丸除銹、環氧粉末噴涂防腐涂裝線上對鋼管外壁進行防腐處理，除銹、噴涂均勻、高效，且不受天氣影響。由于除銹防腐均采用機械化操作，在正式生產前，先對一根鋼管進行工藝試驗，通過對拋丸設備的調整及送管滾輪臺的轉速調整，使拋丸后的鋼管樁表面清潔度和粗糙都達到防腐要求，調試完畢后即可進行拋丸防腐作業。鋼砂、鋼丸配比為1：1，并根據拋丸效果實時補充新的鋼砂、鋼丸，調整拋頭電流。待鋼管樁打設完成后，按設計要求進行陽極塊的焊接。

4.3 吊耳制作及焊接

鋼管樁吊耳采用內管軸式吊耳，溜尾采用餅式吊耳。吊耳采用數控火焰切割機對平板進行下料，再進行拼焊制作；外防腐處理時在鋼管外表面吊耳位置處用膠布進行遮擋，經過外防腐處理后將膠布揭開再進行吊耳焊接安裝，根據圖紙檢查設計尺寸是否合格，用焊接檢驗尺檢驗焊腳長度，目測焊縫邊緣有無飛濺，打磨是否干凈等。用鋼卷尺測量吊耳間距。

總而言之，風電機組的基礎施工過程當中，受力形式相對比較復雜，風電機組在不斷運行的過程中會由于這種這些受力載荷而產生一定的損傷。這就要求要求相關的工作人員在對混凝土實施澆筑的時候應該采取一次性澆筑的方式，從而更好地避免了施工冷縫的出現。如果出現了施工冷縫，應該充分結合具體工程的實際情況來對其進行有效的處理。

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