山地風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的施工難點(diǎn)及質(zhì)量控制分析

劉文勝

（左云縣公用事業(yè)管理中心，山西大同 037100）

在資源日益枯竭與環(huán)境污染日益嚴(yán)重的當(dāng)下，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)適用型并且環(huán)境更友好的發(fā)電方式已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)所需要關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔型的發(fā)電方式，如今受到了國(guó)人的極大關(guān)注。但是風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)大多集中在山地地區(qū)，不僅存在較大的施工難度，而且對(duì)于混凝土施工也會(huì)帶來(lái)一定限制和影響。鑒于此，本文將以具體的工程實(shí)例，深入研究山地風(fēng)電場(chǎng)施工難點(diǎn)和混凝土質(zhì)量控制措施，這對(duì)于風(fēng)力發(fā)電工程的正常運(yùn)行有著十分重要的意義。

1 工程概況

該山地風(fēng)力發(fā)電廠施工項(xiàng)目位于河北省境內(nèi)，工程以標(biāo)號(hào)C40 為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的底部和上部分別為圓柱和圓臺(tái)，總澆筑體積為315.5m3。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率為1.5MW，詳細(xì)參數(shù)如表1 所示。

表1 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的詳細(xì)參數(shù)

2 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，國(guó)力發(fā)電技術(shù)在我國(guó)得到了優(yōu)化和完善，同時(shí)全球范圍的風(fēng)力發(fā)電不管是其規(guī)模還是建設(shè)速度，都在不斷擴(kuò)張和加快。眾所周知，風(fēng)力發(fā)電影響著人們的生活和社會(huì)的發(fā)展，所以這一清潔型發(fā)電形式不管針對(duì)經(jīng)濟(jì)還是社會(huì)，都有著極大的發(fā)展前景。在實(shí)際發(fā)電期間，風(fēng)力發(fā)電不僅能保證社會(huì)的日常用電，還能保護(hù)生態(tài)環(huán)境不會(huì)被破壞?；谖覈?guó)實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，風(fēng)力發(fā)電是一種非常有益且關(guān)鍵的發(fā)電形式。如今，為了促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)水平的提高，風(fēng)力發(fā)電事業(yè)有著非常廣闊的發(fā)展前景。在近些年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)越發(fā)成熟，直到經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的今天，該技術(shù)變得更加繁榮。

2.2 風(fēng)力發(fā)電未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

由于風(fēng)力發(fā)電模式具有較大的優(yōu)勢(shì)，所以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)都進(jìn)行了大規(guī)模的建設(shè)。最近幾年，我國(guó)提高了對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)的注重程度，而在未來(lái)幾年的發(fā)展中，風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)規(guī)模還會(huì)不斷壯大。我國(guó)若能實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)會(huì)逐漸替代以往的火力發(fā)電系統(tǒng)，甚至完全取代，而這在很大程度上為我國(guó)電力行業(yè)提供有力的支撐。并且隨著風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，其也會(huì)由常規(guī)風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)化成海上風(fēng)力發(fā)電等諸多模式。除此之外，結(jié)合山地風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)力度不斷加大，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)也迎來(lái)了很多挑戰(zhàn)。在建設(shè)施工層面，山地以及平地施工存在的差異性也逐漸顯露出來(lái)。

3 山地風(fēng)力發(fā)電廠的施工難點(diǎn)

3.1 地形與地勢(shì)

山地施工最主要的施工困難存在于地形和地勢(shì)中，在進(jìn)行風(fēng)力工程施工過(guò)程中，技術(shù)人員需要對(duì)地形地貌進(jìn)行全面勘察，并結(jié)合具體的地勢(shì)條件對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，這勢(shì)必會(huì)改變?cè)械氖┕ぜ夹g(shù)和施工流程，因?yàn)樵谑┕び?jì)劃變更中會(huì)涉及人員與物資的分配與調(diào)撥，所以會(huì)在一定程度上增加企業(yè)的施工成本，同時(shí)降低施工效率。除此之外，如果地勢(shì)相對(duì)險(xiǎn)峻，則會(huì)限制大型機(jī)械的使用，甚至對(duì)人員安全帶來(lái)一定威脅。

3.2 氣候條件

氣候因素也是影響山地風(fēng)力發(fā)電廠施工質(zhì)量的主要因素之一，因?yàn)樯降氐貐^(qū)的海拔高度不同，所以就存在不同的氣候條件。例如隨著海拔的升高溫度會(huì)明顯下降，那么會(huì)嚴(yán)重影響需要溫度控制的施工環(huán)節(jié)，比如混凝土施工。在混凝土施工結(jié)束后需要對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，但是不同的溫度條件下混凝土養(yǎng)護(hù)方法各不相同，只有這樣才能有效保證混凝土的使用壽命，當(dāng)然這也對(duì)技術(shù)人員對(duì)溫度的把控提出了更高要求，需要在施工過(guò)程中給予額外關(guān)注。

3.3 施工技術(shù)

施工技術(shù)是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，山地風(fēng)力發(fā)電廠施工技術(shù)與平地施工技術(shù)大體類似，流程也基本一致。但是在山地施工過(guò)程中，技術(shù)人員需要額外留意混凝土材料的選擇、比例的調(diào)配，這些施工關(guān)鍵因素會(huì)直接影響山地風(fēng)力發(fā)電工程的運(yùn)行質(zhì)量，其施工技術(shù)水平的高低直接決定風(fēng)電系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量。

4 山地風(fēng)力發(fā)電廠混凝土施工質(zhì)量的控制措施

4.1 原材料選擇

該工程采用的水泥為42.5 普通硅酸鹽水泥；砂石為河砂，并且砂石質(zhì)量符合混凝土用砂石質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；石子粒徑控制在20~40mm 之間；選用高效減水劑為外加劑，用來(lái)降低混凝土硬化產(chǎn)生的水化熱，可有效提高混凝土澆筑強(qiáng)度、避免結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生；因?yàn)楸敬喂こ淘谇锛臼┕?，晝夜溫差較大，所以為將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，選擇麻袋和塑料薄膜作為保溫材料，來(lái)作為混凝土澆筑的后期養(yǎng)護(hù)材料[1]。

4.2 地基的處理

由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)承載極大，所以風(fēng)機(jī)地基必須能承受住機(jī)組自重以及塔架的重量，而這就要求風(fēng)電地基要有較強(qiáng)的承載力，同時(shí)均質(zhì)性也要優(yōu)良。在開(kāi)展地基施工的過(guò)程中，施工單位須確保開(kāi)挖后地基的土質(zhì)與勘查期間的土質(zhì)情況相同，施工單位還要使用適宜的地質(zhì)探測(cè)儀檢測(cè)地基的承載能力，一旦發(fā)現(xiàn)異常就要和設(shè)計(jì)單位與監(jiān)管單位聯(lián)系，以便做好后續(xù)的處理工作。同時(shí)施工單位還可建造優(yōu)質(zhì)、高承載力的地基，這樣不僅能避免地基大范圍沉降，還能提高其施工質(zhì)量，這樣山地風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的整體施工質(zhì)量都能得到保障。

4.3 混凝土比例調(diào)配

在風(fēng)電系統(tǒng)的混凝土施工過(guò)程中，選擇的混凝土大多以水化熱性能較低的水泥為主要原材料，這種性能的水泥可在一定程度上延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)大體積混凝土承重臺(tái)的使用周期。在實(shí)際施工過(guò)程中，技術(shù)人員需要結(jié)合工程的實(shí)際情況對(duì)水泥用量進(jìn)行科學(xué)控制，然后按照不同的比例進(jìn)行驗(yàn)證，最終選擇出最佳的配置方案。

4.4 混凝土拌和

在拌和混凝土之前，需要在拌和筒內(nèi)加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘然后排盡積水，保證筒內(nèi)干凈濕潤(rùn)，混凝土拌合完成之后要迅速卸凈，并且在卸出之前無(wú)須額外添加原材料，例如加水或砂石，如此才能嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和水灰比。除此之外，工作人員也要嚴(yán)格控制混凝土的拌和時(shí)間，確保能夠通過(guò)充分?jǐn)嚢枋垢鞣N原材料充分混合。該工程所選用的拌和機(jī)為強(qiáng)制式，最短攪拌時(shí)間為90s，每盤(pán)容積為0.5m3[2]。

4.5 混凝土運(yùn)輸

工程采用的混凝土攪拌機(jī)最大容積為400L，平均2min 攪拌0.4m3的混凝土；選用的混凝土運(yùn)輸車最大運(yùn)輸能力為每次4m3，滿車裝載需要的時(shí)間為8min，而且攪拌站距離施工現(xiàn)場(chǎng)約5km，如果以20km/h 的速度計(jì)算，那么往返一次需用時(shí)40min，為滿足施工進(jìn)度，決定使用4 臺(tái)混凝土運(yùn)輸車輛共同運(yùn)輸。同時(shí)在運(yùn)輸過(guò)程中，工作人員也要保證混凝土不會(huì)分層和離析，更不能產(chǎn)生初凝現(xiàn)象。

4.6 混凝土澆筑

（1）結(jié)合本工程的實(shí)際情況，技術(shù)人員決定使用斜面分層的澆筑方法，也就是在澆筑過(guò)程中做到一個(gè)坡度、循序漸進(jìn)、一次到頂。斜面分層原則類似于平面分層原則，傾斜角度通常不大于45°。混凝土分層澆筑示意圖如圖2 所示。

圖1 混凝土分層澆筑

（2）混凝土振搗的分層厚度應(yīng)以400mm 為宜，振搗棒應(yīng)該以梅花方式直上直下插入，并且做到快插慢拔且插點(diǎn)均勻。相鄰插點(diǎn)之間應(yīng)距離600mm 左右，并且上下兩層應(yīng)存在50~100mm 的振動(dòng)搭接；在澆筑過(guò)程中每個(gè)斜面都要在上下兩處分別安設(shè)一道振動(dòng)器，上方振動(dòng)器應(yīng)位于混凝土卸料處，如此可以有效保證上部混凝土能夠經(jīng)過(guò)密實(shí)振搗；下方振動(dòng)器應(yīng)處于坡腳附近，對(duì)下部混凝土進(jìn)行密實(shí)振搗。

（3）混凝土澆筑需要從低到高、從一端向另一端前進(jìn)，在澆筑過(guò)程中要保證混凝土能夠均勻逐層上升，并且在下層混凝土初凝之前完成上層混凝土澆筑，澆筑寬度應(yīng)不大于1m。

（4）在澆筑混凝土?xí)r，模板、預(yù)埋件兒、鋼筋與支架會(huì)發(fā)生不同程度的變形與位移，一旦出現(xiàn)這種情況需要立即停止?jié)仓?，并在混凝土初凝前將所有?gòu)件復(fù)位。

（5）振搗器在振搗過(guò)程中應(yīng)該將移動(dòng)距離控制在振搗作用半徑的1.5 倍之內(nèi)，并且逐點(diǎn)順序移動(dòng)，切記不可漏振或過(guò)分振搗，堅(jiān)決保證振搗均勻。而且在振搗過(guò)程中也要避免對(duì)模板、鋼筋和預(yù)埋件造成影響。為了避免混凝土表面出現(xiàn)冷縫、松頂、夾砂以及空洞，在澆筑過(guò)程中技術(shù)人員需要結(jié)合鋼筋密度，選擇更合適的混凝土入倉(cāng)方式，一旦入倉(cāng)立即振搗，堅(jiān)決避免混凝土堆積[3]。該工程為提高振搗質(zhì)量選用軟軸振搗器。每一點(diǎn)位的振搗時(shí)間以10~15s 為宜，當(dāng)混凝土表面泛漿且無(wú)氣泡溢出時(shí)則可換位振搗。

（6）為了避免混凝土因表面溫度散失而造成貫穿裂縫的產(chǎn)生，在振搗完成后工作人員需要按照施工技術(shù)要求，用長(zhǎng)尺壓實(shí)刮平，并覆蓋麻袋或者塑料薄膜用來(lái)保溫。

（7）如果在夜間施工需要給予充足照明，方便工作人員隨時(shí)查看混凝土的振搗情況，避免混凝土表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

（8）為了保證混凝土外觀美觀、顏色一致，在施工過(guò)程中必須選擇同一廠家的水泥、外加劑、脫模劑與粉煤灰。

4.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

在混凝土澆筑結(jié)束12h 后，需要交由專人對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在混凝土表面覆蓋保溫麻袋或者塑料薄膜，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差小于25℃時(shí)，即可將保溫材料撤出，然后對(duì)混凝土進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，并在混凝土表面加鋪5mm 的細(xì)沙，用來(lái)保持混凝土表面濕潤(rùn)[4]。

4.8 混凝土溫度測(cè)試

（1）布置溫控點(diǎn)。應(yīng)在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中埋設(shè)PVC 管，每個(gè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)需要留有2 個(gè)溫控點(diǎn)，一個(gè)在承臺(tái)上、一個(gè)在承臺(tái)旁邊的基礎(chǔ)上。

（2）溫度監(jiān)控。如果使用的溫度監(jiān)控設(shè)施為普通玻璃溫度計(jì)，那么需要利用懸繩垂吊的方式將溫度計(jì)垂吊至PVC 管底并至少停留3min，然后迅速取出記錄溫度。整個(gè)測(cè)溫過(guò)程自混凝土澆筑開(kāi)始，至保溫材料撤出為止，周期最少為14d。在混凝土澆筑的前3d 測(cè)溫間隔為每2h 測(cè)溫一次，4~7d 為每4d 測(cè)溫一次，直到混凝土內(nèi)外溫差小于25℃[5]。工作人員需要按照規(guī)定，詳細(xì)記錄測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，為混凝土的后期質(zhì)量養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

5 塔架安裝質(zhì)量的控制措施

當(dāng)混凝土工程施工結(jié)束后，工作人員需要將施工塔架與基礎(chǔ)環(huán)進(jìn)行連接。主要施工內(nèi)容包括以下7 點(diǎn)。

（1）對(duì)二者之間的封膠嚴(yán)密性進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，確保密涂無(wú)遺漏。

（2）嚴(yán)格按照風(fēng)電機(jī)組的安裝順序進(jìn)行吊裝。

（3）塔架的下、中、上段需要使用雙機(jī)臺(tái)吊的方式進(jìn)行安裝，并在安裝時(shí)對(duì)正塔內(nèi)直梯。

（4）密切關(guān)注天氣情況，做好充足的吊裝前準(zhǔn)備，如果不能一次完成全部吊裝，那么在頂段塔架吊裝完成之后需要壓上機(jī)倉(cāng)，保證塔架的穩(wěn)定性和安全性。

（5）連接基礎(chǔ)與地腳螺栓連接塔架之間要進(jìn)行科學(xué)控制。

（6）將風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)表面清除干凈，同時(shí)調(diào)整地腳螺栓上螺母的上端面，確保所有螺母處于同一水準(zhǔn)面上。

（7）為了固定塔架下段法蘭下端面與基礎(chǔ)面，需要進(jìn)行混凝土二次澆筑，以保證二者穩(wěn)固連接[6]。

6 其他施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

6.1 道路施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

道路施工是山地風(fēng)電廠建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樵谶M(jìn)行山地風(fēng)電廠施工時(shí)，一定會(huì)存在大量的爆破作業(yè)，在爆破過(guò)程中產(chǎn)生的碎石會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)保問(wèn)題，例如砸毀樹(shù)木、損壞道路等。所以在進(jìn)行施工過(guò)程中，技術(shù)人員要嚴(yán)格控制道路開(kāi)挖的尺寸并科學(xué)計(jì)算邊坡坡率，同時(shí)在進(jìn)行道路施工過(guò)程中切記不可對(duì)自然水源的流向進(jìn)行改動(dòng)，同時(shí)做好必要的水土保護(hù)工作，強(qiáng)化對(duì)碎石和棄渣的存放與管理，將對(duì)自然環(huán)境的影響降到最低。

6.2 預(yù)埋件施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

在進(jìn)行山地風(fēng)力發(fā)電廠施工過(guò)程中，會(huì)涉及很多排水管和電線管件的預(yù)埋工作，施工單位必須要強(qiáng)化對(duì)預(yù)埋管件的施工質(zhì)量管理，同時(shí)連接必要的防雷接地設(shè)備。在預(yù)埋管件過(guò)程中，工作人員一定要確保所有的預(yù)埋管件無(wú)破損和裂縫并保證外觀完好，同時(shí)仔細(xì)檢查防雷接地設(shè)備的安全性和可靠性，為安全施工奠定扎實(shí)前提。

6.3 錨栓式基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

在山地風(fēng)力發(fā)電廠質(zhì)量控制工作中，錨栓式基礎(chǔ)的施工質(zhì)量極為重要，施工單位必須派遣足夠?qū)I(yè)的技術(shù)人員監(jiān)督并管控錨栓式基礎(chǔ)施工。特別是在開(kāi)展上下錨板位置的混凝土振搗施工作業(yè)，施工單位還要加大對(duì)其質(zhì)量的監(jiān)管力度，以便施工人員能使用性能最佳的振搗設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)質(zhì)量管理人員還要全面監(jiān)督并規(guī)范施工人員的施工操作，只有這樣，混凝土振搗作業(yè)才會(huì)更均勻，振搗時(shí)間才能得到保證，混凝土離析等問(wèn)題才能得到解決，而施工的強(qiáng)度以及密實(shí)性才會(huì)提高。除此之外，在落實(shí)二次灌漿施工的過(guò)程中，管理人員還要對(duì)模板接縫的密實(shí)性和水泥砂漿防漏層的施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)，在完成錨栓式基礎(chǔ)澆筑作業(yè)后，管理人員還要對(duì)混凝土的強(qiáng)度、構(gòu)件表面的平整度等進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量不合格的位置，管理人員必須讓施工人員及時(shí)修補(bǔ)，若問(wèn)題過(guò)于嚴(yán)重，施工人員還要及時(shí)返工。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，我國(guó)的山地風(fēng)電規(guī)模也將持續(xù)擴(kuò)大，因此必須需要引起有關(guān)部門(mén)的高度關(guān)注，能夠在施工階段不斷加大監(jiān)督管理力度，制定更完善的山地風(fēng)力施工方案。如今我國(guó)的山地風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為我國(guó)供電的主要支撐體系，風(fēng)力發(fā)電工程相對(duì)龐大，是一種典型的大體積混凝土工程，為了保證風(fēng)電系統(tǒng)的施工質(zhì)量，在施工過(guò)程中，技術(shù)人員必須抓住施工難點(diǎn)與重點(diǎn)，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量，采取有效措施確保過(guò)混凝土的高質(zhì)量施工，如此才能為風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行奠定扎實(shí)的承載基礎(chǔ)，促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行。