高寒高海拔地區風機塔筒底部高強灌漿施工質量控制研究

許建軍，張峰華，楊忠加

（黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司，西寧 810000）

1 引言

風機基礎高強灌漿料以高強度材料為骨料，以水泥為結合劑，輔以高流態、微膨脹、防離析等物質配制而成，在施工現場加入一定量的水（質量分數11%～15%），攪拌均勻后即可使用[1]。高強灌漿料具有自流性好、快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹等特點。灌漿段作為風機塔筒與基礎連接的重要節點，不僅起到傳遞風機極端荷載的作用，也起到風機運行疲勞荷載的作用。一般風電場早晚溫差大，有效施工時間短，風電場內空氣濕度小，施工過程中水分損失快，而高強灌漿水泥基水灰比控制浮動范圍小，濕度對灌漿料強度影響極為敏感，對材料精細度要求高，施工工藝受外界環境影響較大，控制工藝質量難度較大；高強灌漿填充全過程需自留填平，要求密實均勻，持久耐用，且設計要求的抗壓強度指標已超出目前相關規范的參照范圍，客觀評判標準缺乏。因此，本文通過材料對比及現場控制質量，發現材料選型和現場實際施工條件是影響質量的關鍵因素。

2 風機塔筒底部高強灌漿料主要特性

目前，高強灌漿材料有若干種，但灌漿料主骨架成分、抗壓強度穩定性及廠家報價均各有差別。表1為不同廠家高強灌漿樣品試驗檢測的統計。

經過進場材料試驗分析、對比得出以下結論：（1）無骨架成分高強灌漿料強度保證值偏低且強度穩定性較差；（2）含豆石骨架成分的高強灌漿料在攪拌和入倉環節控制不好的情況下，豆石骨架容易集中，造成高強灌漿料強度不均；（3）含塑料纖維骨架成分的高強灌漿料經試驗檢測，其強度保證值偏低，影響高強灌漿料的耐久性；（4）含鋼纖維骨架成分的高強灌漿料經試驗檢測，強度保證值最高，超出設計值9%以上，且強度穩定性最為穩定。從表1的樣品進場檢驗結果可以看出，D廠家報送的樣品內含鋼纖維骨架，在流動度檢測、膨脹率檢測、抗壓強度值檢測、模型灌注密實度等主要指標檢測成果中，均滿足設計要求；其他3個廠家報送的樣品檢測中均出現不合格、不密實現象。

表1 材料選型樣品試驗檢測統計表（不同廠家的不同批次檢驗）

3 高寒高海拔地區影響風機高強灌漿質量的因素分析及措施

以青海省海南州切吉鄉1 300 MW風電場及其他類似項目為工程背景，對影響風機塔筒底部高強灌漿密實度的因素進行分析，逐層深入排查，找出可能影響高寒地區風機塔筒底部高強灌漿質量的原因，從施工管理、施工人員熟練度、攪拌槽設備選型及維護、灌漿料選型、入倉方式、后期養護、溫差影響、風速影響、濕度影響及量測精度等方面進行研究，經過試驗發現施工人員熟練度不足、攪拌槽設備選型及維護、灌漿料較差、風影響為影響高強灌漿質量因素的主要原因。

3.1 施工人員熟練度對高強灌漿質量的影響

根據現場實測數據及技術要求規定，現場單基灌漿時間需滿足施工的時間不得超過40 min。針對施工人員技能不熟練、施工經驗欠缺導致施工時間過長的因素，從以下3方面制定措施進行改正：

1）施工前進行生產性試驗，嚴格按照高強灌漿技術要求及施工規范要求施工，保證灌漿料密實度。

2）提升現場管理人員整體管理技能，保證施工過程的操作環節，從而保證灌漿密實度。

3）在試驗階段和培訓完成后的實施階段，分別對施工效率進行對比分析，檢驗和跟蹤人員培訓效果。

通過人員技術交底和培訓，根據現場培訓前后對比得出：單基二次灌漿施工時間明顯縮短并達到技術要求指標。保證符合設計流動度是高強灌漿料連續施工的重要保障；應避免高強灌漿料因氣象條件變化或施工中斷導致的灌漿料提前初凝；避免因灌漿料流動度差且夾雜干料而引起的密實度不滿足設計要求的現象出現。

3.2 攪拌槽設備選型及維護對高強灌漿質量的影響

根據選定的高強灌漿料初凝時間快的特性，結合節約投資控制的原則對攪拌槽設備選型從兩方面做出對策：

1）通過現場試拌灌漿料檢查攪拌槽中的拌軸長度擴散范圍是否能夠對倒入槽內的灌漿料全方位攪拌，以避免出現纖維與水泥基料結塊成團；通過現場試拌了解生產效率，確保生產強度能夠滿足施工要求，最終確定設備型號。

2）因高強灌漿料在停止流動期間能夠迅速初凝，為避免單基風機塔筒底部高強灌漿完成后槽內余料初凝或終凝結塊對攪拌槽的循環使用造成影響，現場需及時采取風水結合的沖洗方式對槽內進行清洗維護。

采取對策后，風機塔筒底部高強灌漿設備生產強度、合格率（均勻度）均有所提高，因維護不到位的設備故障率下降。單倉最短施工耗時僅為29 min，單倉最長施工耗時不超過40 min；灌漿料平均流動度36 mm，滿足要求；設備故障率僅為5.26%，未對施工質量造成影響。

3.3 灌漿料選型和保管對高強灌漿質量的影響

目前，市場上相關高強灌漿料品牌種類繁多，針對實際情況選用適應本工程的高強灌漿料尤為重要，灌漿料的選型應考慮以下3方面：

1）對不同廠家報送的樣品進行檢測，選用流動度、膨脹率、抗壓強度值等主要檢測指標均滿足設計要求的產品。

2）按照規范要求對每一批次新進場的高強灌漿料進行取樣檢測，查驗出廠合格證明并結合原材料檢驗合格的結果，對最終確定投入現場使用的材料進行嚴格的質量把控。

3）針對進場檢驗合格的高強灌漿料，為避免材料遇水失效，要加強日常的防雨、防潮覆蓋保管；發現失效材料，現場立即棄用。

根據表1可以看出，本工程最終選取強度保證值最高（超出設計值9%以上）、強度穩定性最好、價格適中的D品牌高強灌漿料作為最終材料選型。針對新進場材料要嚴格按照規范要求取樣檢測，同時加強日常儲存保管管理，杜絕不合格產品進入施工現場的現象，通過源頭的質量控制、材料選型及保管將對高強灌漿質量影響降到最低。

3.4 風速及氣溫的影響

根據試驗檢測指標，水泥基微膨脹高強灌漿料的流動度是施工過程中影響灌漿料密實度的最主要因素。灌漿料流動度主要受風速和氣溫的影響，會出現水分蒸發快慢的明顯區別。因此，通過現場試驗采集不同風速對灌漿密實度影響的數據，每個風機塔筒底部高強灌漿施工前需要了解天氣預報，避開在大風或對施工不利的天氣施工，避免出現因大風天氣造成灌漿料漿體表面迅速初凝而影響漿體之間結合的度；避開中午高溫時段施工，避免因高溫施工導致攪拌均勻的灌漿料出現水分迅速蒸發，進而影響灌漿料的流動度和密實度。

試驗隨機對現場14個風機塔筒底部高強灌漿流動度受不同氣象條件影響的數據進行統計，對統計數據的趨勢進行分析可以看出，風速和氣溫是影響灌漿料流動度的主要影響因素；風速越大、氣溫越高，拌制灌漿料過程中的配水比例越接近廠家允許值的上限；若整體趨勢為風速≥6 m/s，氣溫接近或高于25℃時，將嚴重影響灌漿料的流動度，不適宜進行灌漿作業施工。

4 結語

經現場檢查，進場材料檢驗合格率達到100%，高強灌漿密實度檢查合格率達到100%。通過技術交底培訓、設備選型、材料選型、規避不良氣象條件、量測控制等應對措施的實施，有效保證了風機塔筒底部高強灌漿的密實度，也為風機基礎的穩定功能和耐久性奠定了良好的基礎。根據對影響因素制定應對措施后發現，灌漿料抗壓強度及密實度合格率由之前的71.4%提升至100%。