淺談風電混塔基礎定型模板安裝質量控制

王紀奎 王曉凱 呂麗明

1.華電河南新能源發電有限公司 河南 鄭州 450000

2.華電和祥工程咨詢有限公司 山西 太原 030001

引言

近些年來，風力發電項目在政策下迅猛發展，在攻占了沿海、山地、高原地區之后,風力發電機開始進軍平原地區，風機混凝土塔筒技術應運而成。為了確保風機混凝土塔筒安全、質量可控在控，防止發生倒塔等質量、安全事故，需要在現行標準和規范的指導下，不斷鉆研業務、大搞技術創新，確保風機混合塔筒施工質量，實現黨中央關于高質量發展的戰略部署[2]。

1 、工程簡介

該風電項目單機容量為2500kW風力發電機組，輪轂設計高度120m，掃空直徑140m；地基處理采用34根C40鋼筋混凝土灌注樁；風機基礎為異型混凝土結構，基礎厚度近5m，直徑22m，內部為直徑9.4m、深度4.1m的空腔，圓周混凝土中預埋有4組共12個張拉索管（向基礎中心沿直徑方向傾斜2.083°），用于穿裝錨具[3]，混凝土方量900m3左右，鋼筋用量約97T；塔筒采用混合塔筒（3段混凝土塔筒+1段轉接段+3段鋼塔筒），運用預應力體外后張法連接后使風機基礎、3段砼塔、1段轉接段形成一個整體，鋼塔筒采用螺栓連接，混凝土段與鋼塔段采用1.92m高的混凝土轉接段連接，混凝土塔筒每段高度15.83m，每段水平方向分8片（平直段和圓角段各4片），各片之間安裝形成的橫縫、豎縫采用灌漿料灌實。

單臺風機基礎定型模板用量20T，除外圈常規的2圈環形模板外，基礎內腔使用了4圈不同規格的定型模板[4]，如下圖所示。

基礎示意圖

定型模板安裝過程

2 、定型模板主要難點

2.1 、若模板一水平度超標，后續混塔拼裝需要增加墊塊來調平；更進一步講的話，假設墊塊都無法調平將導致風機垂直度超標，影響風機運行安全。

2.2 、模板三處懸挑混凝土自重較大，若由于鋼管扣件式支撐體系計算有誤、現場支撐體系搭設質量較差、支撐體系未坐在堅硬基底上等因素影響導致模板三發生向下變形偏移，不僅混凝土質量無法保證，而且將導致張拉索管底部一起發生偏移，從而影響張拉索管設計傾角，直接影響下部錨具的就位和鋼絞線的穿裝，鋼絞線偏心受力或在長期動載作用下與套管摩擦受損，都將影響風機整體運行安全。

2.3 、模板四沿環向布置成圓周形，僅靠定型鋼模板自身拱力作為支撐，極易出現局部變形甚至漲模的問題，需單獨設計支撐體系確保其受力要求并確保其圓度。

2.4 、因模板三和四均為環向圓周形布置的定型鋼模板且相互整體壓接，為了模板拆除方便并增加周轉次數，必須保證其無損拆除或者少損拆除。

只有上述四項關鍵工序得到有效保證，才能確保風機基礎質量、風機垂直度和鋼絞線張拉，否則不僅安全性得不到保障，還會影響到工程的造價。因此我們計劃通過對模板一、三、四的安裝進行更詳細的優化，為下一步混塔拼裝和鋼絞線預應力張拉等項目的施工提供質量保證，最終實現確保平原高塔筒混塔風電機組的運行安全的目標[5]。

3 、定型模板設計優化

3.1 、模板一定位優化：該模板由八段定型鋼模板（4直4弧）拼裝而成，底部設置有抗剪槽、調平螺栓、排氣孔等，整裝重量約5T。原方案設計將調平螺栓安裝在主體鋼筋上，但考慮到模板自重、鋼筋位移、振搗動載荷等因素影響無法保證調平螺栓的準確定位，從而影響模板一水平度和預埋張拉索管的定位精度。因此，將其方案進行優化，專門將調平螺栓加焊螺紋鋼將其支撐部位放置在模板三上，通過模板三的支撐將支撐穩定性傳遞給模板一。

3.2 、模板三支撐力優化：環向圓周懸挑混凝土自重較大（約120m3，近300T。具體尺寸為：內環直徑5.8m，外環直徑6.6m，高度2.85m，鋼筋混凝土重量2.7T/m3），墊層（厚度150mm，標號C15）無法給模板三提供足夠的承載力。

因此，我們確定風機基礎分2次澆筑，首次澆筑至模板四底部，將模板三支撐體系坐落在實體混凝土上（基底混凝土厚度600mm，標號C45），并且在考慮所有動靜荷載的前提下對該部位懸挑混凝土的鋼管扣件式支撐體系進行了專門的計算和設計。

3.3 、沿環向布置的圓周形模板四，僅靠定型鋼模板自身拱力作為支撐，極易出現向中心方向的局部變形甚至漲模的問題，需補充設計增加加固措施確保其受力要求并確保其圓度。

（1）模板四（單片模板尺寸為1620mm×800mm×8mm）原方案為縱橫向間距每400mm采用螺栓連接拼裝而成。將螺栓孔由間距400mm加密為200mm，圓周范圍內累計拼裝38塊模板，連接螺栓由190條增加至340條。

（2）在模板三鋼管扣件式支撐體系優化成功的基礎上，增加徑向斜撐，斜撐兩端分別支撐在底板實體砼和模板四上，為模板四提供額外的支撐力。

3.4 、因模板三和四均為圓周形布置的定型鋼模板且相互整體壓接，為了模板拆除方便并增加周轉次數，必須保證其無損拆除或者少損拆除。在模板三和模板四支撐體系優化的基礎上，采取模板四壓接模板三的思路，在定型模板預制過程中就在模板陰角搭接處分別設置了承插壓接槽和鋼制密封條。既解決了模板三和四相互擠壓導致拆除困難的問題，更可以先行拆除模板四進行提前周轉，防止暴力拆模影響混凝土實體質量和定型模板的周轉次數。

4 、結束語

目前該風場采用的風機基礎型式國內少見，該工程相關技術人員按照以往模板支撐體系施工經驗，按照規程規范要求對常規的模板支撐體系進行了兩次逐級優化，混凝土成品實體質量和外觀尺寸偏差滿足設計及規范要求，為風機混塔安裝提供了方便，保證了施工進度，確保風機的一次吊裝就位，用較小的代價保證了現場的造價控制，也為所有參建人員積累了類似結構的施工經驗，并為同類型風機基礎施工的同行提供了一定的借鑒意義。