風電場風機基礎工程大體積混凝土施工技術應用

甘肅第四建設集團有限責任公司 甘肅 蘭州 730060

摘要：隨著國家對可再生能源開發項目的的大力支持，風能作為低碳經濟發展中的清潔可再生能源，風電應用規模越來越大。

我公司近幾年經過多項風電工程的施工，在風機基礎施工中，重點針對風機基礎混凝土配合比、裂縫的控制、溫度控制方面，開發出風電工程風機基礎大體積混凝土企業施工工法，通過甘肅瓜州300MW自主化示范風電場二期風機基礎工程及甘肅瓜州干河口第五風電場200MW風電機組工程的應用，在基礎混凝土裂縫的控制方面取得了較好的效果，保證了施工質量。甘肅瓜州300MW自主化示范風電場二期風機基礎工程獲得“2011-2012年度國家優質工程獎”及《提高風機大體積混凝土施工質量合格率》QC小組活動獲得2012年度中國電力建設管理成果二等獎。

關鍵詞：大體積；混凝土；溫控；裂縫控制；措施

一、風電場單體風機基礎混凝土工程量一般都在400m3以上，施工時均應按大體積混凝土施工要求進行施工。大體積混凝土施工難點主要是混凝土裂縫的控制，施工過程中主要從混凝土配合比設計、混凝土澆筑、混凝土養護等方面進行控制。

1、混凝土配合比設計

混凝土配合比設計主要從降低水化熱、控制水灰比、增強混凝土抗拉強度三方面進行設計。

1）混凝土中摻粉煤灰，減少水泥用量，達到降低水化熱的目的。粉煤灰的主要礦物組成是海綿狀玻璃體、鋁硅酸鹽玻璃微珠，這些球形玻璃體表面光滑，粒度細，質地致密，內比表面積小，對水的吸附力小，可減小混凝土的內摩擦阻力，有利于混凝土流動性的提高。粉煤灰的活性成分SiO2和AI2O3與水泥的水化產物在有水的情況下發生反應，生成水化硅酸鈣（C-S-H）和水化硫鋁酸鈣（C-A-S-H），生成的水化產物填充、分割原來的大孔，使孔隙細化，可降低混凝土內部的孔隙率。

2）采用緩凝高效減水劑，由于緩凝高效減水劑具有較高的減水率，在水灰比不變的情況下，可降低水泥用量，最終降低水泥水化熱。其緩凝作用在滿足施工工藝的同時，可延緩水泥的水化，從而推遲水化熱峰值，有利于溫升控制。其緩凝作用還有利于避免出現施工冷縫。

3）混凝土中摻玻璃纖維，增強混凝土抗拉能力，以抵抗溫差應力。利用玻璃纖維混凝土比普通混凝土抗拉、抗彎、抗裂強度高，其韌性、抗沖擊性能比普通混凝土有較顯著提高。

2、混凝土攪拌、運輸、澆筑

由于單體風機基礎混凝土一次澆筑成形，混凝土量大，采用混凝土集中攪拌站攪拌，混凝土運輸攪拌車運輸，保證混凝土連續供應。

3、混凝土養護

混凝土養護時，采用電子測溫儀測量混凝土內部溫度，根據氣溫情況調整保溫措施，控制溫差在25℃以內。

二、主要施工方法

（一）風機基礎混凝土量大，混凝土必須一次成形，混凝土供應能力大小是保證工期和質量的前提，在風機基礎混凝土施工時，在現場設置集中攪拌站，混凝土運輸攪拌車運輸，保證混凝土連續供應，連續澆筑。

（二）拌制要求混凝土拌混凝土前，加水空轉數分鐘，待積水排凈，使空筒充分潤濕，混凝土拌第一盤時，考慮到筒壁上砂漿損失，石子用量應按配合比減少。拌制好的混凝土要做到基本卸盡，在全部混凝土卸出之前不得再投入拌合料，更不得采取邊出料邊進料的方法。嚴格控制水灰比和坍落度，未經許可不得隨意加減用水量。

（三）攪拌時間從原料全部投入攪拌機時起至混凝土拌合料開始卸出時間為攪拌時間，通過充分攪拌，使混凝土的各種成份，材料組合均勻，顏色一致。混凝土攪拌為強制式，每盤容積約為1.0m3，規定攪拌的最短時間必須大于90秒，技術人員應做好攪拌記錄。

（四）混凝土運輸攪拌站混凝土采用容積為1000L的混凝土攪拌機，盤能攪拌1.0m3的混凝土，平均2分鐘能攪拌一盤。混土輸送車運輸能力為10m3，即一次能運輸10盤混凝土，混凝土輸送車在攪拌站裝載混凝土的時間大約為20鐘。混凝土輸送車的時速為20公里，攪拌站到施工現的距離取7公里，則往返時間為40分鐘，共需60分鐘共采用4輛混凝土輸送車，滿足施工進度要求。混凝輸送過程中應保持其均勻性不分層和離析，更不允許產生初凝現象。

（五）混凝土澆筑

1、風機基礎混凝土采用斜面分層對稱澆筑的方法進行施工，采用多臺混凝土攪拌運輸車輸運輸，基礎四邊采用溜槽，中部采用混凝土泵車配合澆筑。

2、混凝土在振時，分層厚度控制在400左右，振搗棒直上直下，快慢撥、插點均勻，插點形式為行列式，插點距離600左右，上下層振動搭接50—100mm，并在混凝土澆過程中始終保持每個斜面的上下都各布一道振動器，上面的一道振動器布置在混凝土卸料處，保證上部的混土振搗密實性，下面的一道布置在近坡腳處，確保下混凝土密實，隨著混凝土澆筑方向推進，振動器也相應跟上。

3、混凝土澆筑從低處開始，從一端向另一端推進，保持混凝土沿基礎全高均勻逐層上升。為保證在下一層混凝土初凝之前，將上一層混凝土灌下，要求每次澆灌的寬度不超過l米，澆筑混凝上要連續進行。斜面分層澆灌時，要保證在下一層混凝土初凝之前，將上一層混凝土灌下，并搗實完畢，使上、下兩層混凝土能結合良好，避免產生冷縫。上、下兩層時間間隔一般要求不超過2小時。如必須間歇，其問歇時間要盡量縮短，并在前層混凝上凝結之前，將次層混凝土澆筑完畢。

4、插入式振搗器振搗時、移動問距不宜大振搗作用半徑的1.5倍，振動棒快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏，做到均勻振實。振點成行列式或梅花式排列，振點間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍（一般為30-40cm）。振搗上層混凝上時，振動棒必須插入下層混凝上表面3-5cm，以消除兩層問的接縫，使上、下層緊密結合。每點振動時間1O一15S以混凝土泛漿不再溢出氣泡為準，不可過振。振搗時應避免碰撞鋼筋、模板、預埋件。

5、基礎環四周鋼筋特別密集，應注意此處混凝土振搗要振實，盡量避免澆灌時段在此停歇或交接班。

6、按交底要求控制好澆筑面的標高和平整度。

7、澆筑混凝土時，應經常觀察模板、支架、鋼筋、預埋件的情況當發現變形，移位或堵塞時，應即停止澆筑，并在已澆筑的混凝土初凝前修整好。

8、夜間澆搗混凝土要保證有足夠的照明，以便觀察混凝土澆搗狀況，確保不蜂窩，不麻面。

9、混凝土表面處理：經振搗后的大體積混凝土為保證表面溫度散失。造成大體積內外溫差過大形成橫貫裂縫，在面層振搗完后，按標高要求，一次性用長尺刮平，壓實，然后覆蓋塑料薄膜、毛毯，對混凝土進行保濕、保溫。

三、大混凝土溫度控制及養護措施

在混凝土表面振搗抹平后及時覆蓋塑料薄膜一層及草簾、毛氈，對混凝土進行保濕保溫養護。塑料薄膜接縫搭接蓋嚴，避免混凝土水分蒸發，保持混凝土表面于濕潤狀態下養護，混凝土保溫應根據測溫情況及時調整。

在混凝土內部布設溫度測點；同時在混凝土外部設置氣溫測點。所有工作測點由專人負責測量及記錄，及時向技術負責人匯報每個測點的溫度值及各測位中心測點與表層測點的溫差值。作為調整控溫措施的依據，防止混凝土出現溫度裂縫。

混凝土升溫時間較短，根據以往工程實踐、一般澆筑后的二天至三天內，其間混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態，約束力很低，當水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續散熱引起溫度下降，隨著時間逐漸衰竭，延續十余天至三十余天。混凝土降溫階段，彈性模量迅速增加，約束拉應力也隨時間增加，在某時刻如超過混凝土抗拉強度便出現貫穿性裂縫。因此控制降溫曲線對保證大體積混凝土施工質量尤為關鍵，提出保溫與降溫措施。

進入高溫天氣，根據以往施工經驗，大體積混凝土單靠后期保溫措施無法控制內外溫差。如排除澆筑后期的降溫措施方案，則只有于混凝土澆筑前降低入模溫度，為達到目的，必須由混凝土供應商提供切實可行的降低混凝土入模溫度措施，具體如下：采用冰涼井水配置；粗細骨料均搭設遮陽棚，避免日光暴曬。施工時應盡量避開中下午炎熱天氣，最好是安排在晚9；00-晨8：00之間，以最大限度的降低混凝土的入模溫度。

四、效益分析

1、風電基礎大體積混凝土施工技術的應用，保證了施工質量，解決了大體積混凝土施工產生裂縫的技術難題。通過合理的組織和管理，新設備、新材料、新技術的應用，社會效益和環境其效益明顯增加。

2、風電基礎大體積混凝土施工技術的應用與同類工程施工方法相比，縮短了施工工期，取得了較好的經濟效益。

3、風電基礎大體積混凝土施工技術的成功應用，為企業積累了寶貴的施工經驗，提高了企業對風機基礎大體積混凝土施工技術水平，同時也促進了風機基礎施工技術的進步和發展，為以后風電場風機基礎施工奠定了可靠的技術基礎。