山地風力發(fā)電場風機基礎施工技術

任杰 曾慶賀

摘 要：“十三五”期間，我國風電開發(fā)逐漸移向中東部及南方地區(qū)，南方地區(qū)山地較多，地形復雜，風速低，植被茂密，風電開發(fā)區(qū)域大多屬于林地范圍。結合多年山地風電工程項目的施工經(jīng)驗，筆者總結了山地風電施工難點和關鍵技術，以期為山地風力發(fā)電場土建施工提供借鑒指導。

關鍵詞：山地風電;難點;技術;土建施工

中圖分類號：TM614文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）29-0057-03

Construction of Fan Foundation in Mountain Wind Power Plant

REN Jie ZENG Qinghe

（Sinohydro Bureau 8 Co.， Ltd.，Changsha Hunan 410004）

Abstract： During the "Thirteenth Five-Year Plan" period， China's wind power development gradually moved to the central and eastern regions and the southern region. There are more mountains in the south， the terrain is complex， the wind speed is low， and the vegetation is dense， most of the wind power development areas belong to the forest land area. Combining the construction experience of many years of mountain wind power projects， the author summarized the difficulties and key technologies of mountain wind power construction， in order to provide reference for the civil construction of mountain wind farms.

Keywords： mountain wind power;difficulties;technology;civil construction

山地風電建設具有建設規(guī)模小、施工現(xiàn)場面積廣、場地地形復雜、道路陡峭曲折、山頂密樹叢生、巖石堅硬密實、施工工程量大、建設工期短、施工難度大、施工地點偏僻、信息傳遞困難等特點[1]。同時，山地風電建設過程中，由于水土保持、環(huán)境保護的監(jiān)管加強，道路工程投資不斷增加，現(xiàn)場施工管理難度增加，征租地協(xié)調(diào)難度增大。

1 施工難點

1.1 地理位置偏僻，自然條件惡劣

山地風電場地理位置都比較偏僻，場地地形復雜，自然條件相對惡劣，交通不便，施工物資及人員進出很不便利。風機基礎基本位于山頂、山坡等處，施工道路路徑長且蜿蜒曲折。山地地質(zhì)條件變化大，自然災害多，對風電施工極為不利[2]。

1.2 施工位置分散，地形復雜

風力發(fā)電場設計中考慮風機尾流的相互影響，風機的水平距離需達到3～5倍塔高（塔高80m以上），一般的風電場占地區(qū)域便有幾平方千米，大型風電場甚至有幾百平方千米。施工區(qū)域的擴大，給施工及管理都帶來難度。同時，風場內(nèi)地形地貌復雜多變，山地道路陡峭彎曲，施工機械從一個風機位轉場到另一個風機位存在很大困難。

1.3 征租地協(xié)調(diào)難度大

目前，山地均承包給個人或當?shù)亓謭觯粋€風電場均需跨越幾個村鎮(zhèn)，征租地協(xié)調(diào)工作量大。一些工程項目提前開發(fā)，在尚未完成全部征租地的情況下就必須進場施工，常常因征租地協(xié)調(diào)問題造成工程臨時停工或延誤。

2 山地風力發(fā)電機組土建施工關鍵技術

2.1 臨建設施建設

臨建設施主要包括鋼筋加工廠、混凝土拌和系統(tǒng)、生活營地、修理廠和倉庫等。風機一般都建在山頂或山脊處，相鄰風機距離較遠，因此風力發(fā)電機組分布比較分散。為便于風機基礎各工序施工，減少原材料及中間產(chǎn)品的運輸距離，臨建設施需要布置在合理的位置（盡量均衡到所有風機的運輸距離），確保鋼筋、混凝土等材料較短的運輸距離及施工作業(yè)人員較短的時間內(nèi)上、下班，適當減少成本投入。

風機基礎分布比較分散，為盡可能地減少到各個風機的距離，臨建設施應盡量布置在風電場的中心位置。布置前全面了解風電場內(nèi)地形、布置條件等。布置時還應考慮與場外道路及場內(nèi)道路的連接，方便鋼筋、砂、石、水泥等原材料的進場以及加工好的成品材料運到每個風機位置。

可根據(jù)風機的分布情況將若干臺風機分為一批（一般為10～12臺），每批風機配置一套施工班組，在本批風機附近建設相配套的鋼筋加工廠、營地、倉庫等臨建設施。

拌和系統(tǒng)和材料運輸成本較高，若條件允許，可優(yōu)先選擇當?shù)氐纳唐坊炷粒魺o商品混凝土，可在風電場適當位置建設滿足施工要求的混凝土拌和系統(tǒng)。根據(jù)風電場的進度要求、施工強度、到達不同風機的運輸距離等確定拌和系統(tǒng)的型號、混凝土攪拌運輸車配置數(shù)量等。

2.2 道路施工

道路運輸主要是指場內(nèi)道路運輸。場內(nèi)道路將所有風機基礎串聯(lián)起來，是風機基礎建筑材料運輸?shù)年P鍵，同時也是塔筒、葉片、機艙和輪轂等安裝設備的運輸線路。生產(chǎn)運行期間，保證風機檢修、維護工作正常進行是整個風電場建設的關鍵。場內(nèi)道路建設在縮短運輸距離、減少道路建設長度、降低工程成本的同時還需要考慮塔筒、葉片等大件設備運輸時對道路的縱坡坡比、轉彎半徑、路面起拱弧度及路基承載力等的要求。

道路施工會不同程度地破壞山區(qū)林地，因此應滿足國家和地方環(huán)境保護及水土保持的要求，同時防止因施工造成的地質(zhì)災害。

2.2.1 道路設計。優(yōu)先選擇已有道路，根據(jù)設備運輸對道路的要求對已有道路進行擴建、加固。為保證風機塔筒、葉片等重要設備的運輸，設計時必須考慮道路的縱向坡度、轉彎半徑、承載力和路面縱向起拱弧度等。

新建道路盡量少占用耕地、林地。道路修筑過程中應當做到不損壞、侵占耕地、林地等有限資源。若需臨時使用的，應在施工完成后進行恢復。

2.2.2 道路施工。根據(jù)測量放線對道路原始地形進行清表，采用反鏟挖掘機進行土方開挖，裝自卸汽車運輸出渣。石方開挖采用松動爆破，預防飛石、拋石。修整邊坡及接近路基時采用液壓破碎錘開挖，同時挖掘機配合裝車出渣。

填方路段施工前先進行擋墻施工。

山地風電各個風機分布比較分散，為能達到部分風機先完成施工并投入生產(chǎn)運行，施工前先將整個風場進行分區(qū)分片，按片區(qū)組織施工，合理安排施工順序，增加施工班組。不同片區(qū)內(nèi)按照工序流水作業(yè)組織施工。

為加快施工進度，道路施工期間可先進行路基施工，路基形成后即可進行風機基礎土建施工和風機機組吊裝，最后再進行路面施工。但道路的壓實度、轉彎半徑、弧度等必須滿足相應運輸要求。

2.3 山地風電場土建施工

山地風電場土建施工涉及多項內(nèi)容，風機基礎施工根據(jù)場內(nèi)道路的進展情況逐步進行。為節(jié)約工期，應與場內(nèi)道路一起分片分區(qū)逐步施工。

2.3.1 土石方開挖及回填。土石方開挖及回填是山地風電場土建施工的重要內(nèi)容，必須予以重視。

2.3.1.1 土石方開挖。山地風電場的風機承臺及吊裝平臺開挖均以石方為主，石方開挖以液壓震動破碎錘為主，爆破開挖為輔，人工清理基底。風機基礎開挖安排在相應安裝平臺開挖基本成形后進行，山地風電場石方爆破開挖均采用手風鉆淺孔小藥量爆破，開挖渣料采用反鏟從基坑內(nèi)撈至基坑外，后用推土機推渣至平臺回填區(qū)。風機基礎底板開挖預留30cm保護層，采用炮桿撬挖的方式達到設計開挖面，確實需爆破的必須采用淺孔少藥量的保護層開挖，以保證基面的巖石完整，基面驗收前將松動巖塊撬干凈再進行驗收。

2.3.1.2 土石方回填。土石方填筑應由最底部位開始，自下而上水平分層鋪填，分層壓實填筑，填筑面狹窄處采用人工夯實。壓實土層不應出現(xiàn)漏壓虛土層、平松土、彈簧土、剪切破壞和光面等不良現(xiàn)象。

2.3.2 基礎環(huán)吊裝。根據(jù)圖紙要求，進行預埋件施工，保證預埋件上表面在同一水平面上;支撐現(xiàn)場焊接牢固，支架立柱與預埋鋼板焊接牢固;基礎底層鋼筋安裝前，先安裝基礎環(huán)支架，然后綁扎底層鋼筋，再將調(diào)節(jié)螺栓與基礎環(huán)相連，利用汽車吊將基礎環(huán)吊入基坑，放置在支架上;基礎環(huán)可靠放置后，確定門的方向符合要求，將調(diào)節(jié)螺栓與基礎環(huán)支撐牢固焊接，然后將水平尺放置在基礎環(huán)法蘭面上，調(diào)節(jié)下部調(diào)節(jié)螺栓，初步將基礎環(huán)調(diào)水平。

鋼筋綁扎至基礎環(huán)附近前進行基礎環(huán)精確調(diào)平，采用兩臺檢驗合格的精密水準儀互成90進行觀測，基礎環(huán)上觀測點應不少于6個，并均勻分布，采用千斤頂人工輔助調(diào)節(jié)，不允許使用蠻力;通過調(diào)節(jié)基礎環(huán)下部的調(diào)節(jié)螺栓進行基礎環(huán)調(diào)平，調(diào)平后的基礎環(huán)水平度應不超過±0.5mm，調(diào)平后將螺母全部擰緊;基礎混凝土澆筑前再以同樣方法進行觀測，若誤差超過要求則須重新進行調(diào)整;混凝土澆筑應分層進行，均勻上升，防止泵送混凝土對基礎環(huán)造成沖擊，混凝土振搗時應防止振搗器沖擊基礎環(huán)。

2.3.3 鋼筋制作與安裝。符合要求的鋼筋運至加工場后，按圖紙要求進行加工。采用隨車吊汽車運至風機施工現(xiàn)場。鋼筋安裝主要采用人工現(xiàn)場安裝，鋼筋安裝后其內(nèi)部尺寸、鋼筋間距、高程、綁扎、接頭等質(zhì)量等符合設計要求。

2.3.4 模板制作與安裝。風機基礎模板采用定型鋼模板，根據(jù)結構尺寸進行加工，模板數(shù)量根據(jù)工程量及工程進度要求確定。定型鋼模板可重復使用。模板之間采用螺栓進行連接。為防止脹模、跑模等現(xiàn)象，模板外側使用鋼絲繩進行加固，并用木方進行支撐。

模板與鋼筋之間的保護層用預制混凝土墊塊，墊塊強度必須不低于該部位混凝土強度，并在預制時在預制塊內(nèi)預埋扎絲，以便固定，施工時不會發(fā)生脫落。混凝土澆筑后及時拆除模板，以提高模板的周轉率，為后續(xù)工作創(chuàng)造條件。當混凝土強度達到設計或規(guī)范規(guī)定要求后，方可拆除模板。

鋼模板拆除后，清除殘留灰漿和附著的混凝土，清除時嚴禁用鐵錘敲擊。清理好的鋼模板刷脫模劑，及時補刷模板背面后邊肋上脫落的防銹漆。模板配件使用后及時清理檢查和整修，不能修復的挑出報廢。模板及配件由專人保管和維修，存放時均按規(guī)格、種類分別整齊堆放。

2.3.5 混凝土。混凝土施工涉及7個方面，下面一一進行分析。

2.3.5.1 原材料及配合比。混凝土原材料包括水、水泥、粗細骨料、摻和料及外加劑等。選用品質(zhì)有保證的原材料生產(chǎn)廠家，出廠材料應配有出廠合格證。材料使用前進行試驗檢測，確保材料符合設計要求。按要求進行混凝土配合比試驗，將配合比報告報送監(jiān)理審批。

2.3.5.2 混凝土拌和。混凝土拌和按已審批的配合比進行，不得隨意變更。若確實需要變更的必須經(jīng)過監(jiān)理批準。可根據(jù)當?shù)貤l件選擇采用商品混凝土或自拌混凝土。拌和系統(tǒng)必須滿足連續(xù)供應及強度要求，所儲備的原材料必須滿足至少一臺風機基礎混凝土澆筑用量。同時，須配備應急電源。

2.3.5.3 混凝土運輸。采用混凝土攪拌車運輸。根據(jù)風機基礎至拌和站的運距、路況、澆筑強度等合理安排攪拌車數(shù)量。混凝土裝車時必須考慮施工道路的縱坡比，防止運輸過程中因混凝土裝得過滿而從車斗內(nèi)溢出。

2.3.5.4 混凝土入倉。風機基礎混凝土要求一次性澆筑，質(zhì)量要求高，澆筑施工強度大。根據(jù)現(xiàn)場條件，混凝土入倉一般采用汽車泵入倉、溜槽應急相結合的方式;為保證連續(xù)施工，現(xiàn)場備用1臺混凝土泵車，保證在混凝土澆筑期間泵車臨時出現(xiàn)故障時，另一臺泵車可立即投入使用;混凝土入倉可采用從外向內(nèi)或從內(nèi)向外的方法層層推進，混凝土鋪料厚度不超過50cm，模板附近混凝土入倉時應距模板一定距離，防止混凝土對模板造成沖擊。

2.3.5.5 混凝土澆筑。根據(jù)澆筑部位鋼筋分布情況，采用直徑70mm（局部鋼筋密集部位采用直徑50mm）的軟軸振搗器進行振搗，振搗嚴格按照相關要求施工。每個風機基礎混凝土采取連續(xù)施工，一次性澆筑完成，確保整體質(zhì)量。基礎混凝土澆筑到設計標高后，表面應抹光壓實，基礎環(huán)內(nèi)部向排水管流水坡抹光壓實。

2.3.5.6 混凝土雨季施工。風機基礎混凝土澆筑若安排在雨季，應避開雨天。混凝土澆筑前須掌握未來3d的天氣預報，并配備塑料布等防雨用具，做好防雨措施，保證澆筑施工連續(xù)進行，對已澆筑完成部位及時覆蓋。同時，配備裝載機、挖掘機等，做好道路的修整及對混凝土運輸車的牽引。

2.3.5.7 混凝土的溫控措施。風機基礎為大體積混凝土，為防止產(chǎn)生溫度裂縫，應采取有效措施：合理安排混凝土澆筑強度，采用薄層澆筑，并確保混凝土振搗密實;利用夜間低溫時段進行混凝土澆筑;在混凝土初凝后、終凝前做好二次抹面，在終凝前用塑料薄膜加保溫被覆蓋7d后拆除，利用混凝土自身水化熱蓄熱保濕保溫，氣溫在0℃以下不得灑水養(yǎng)護。

2.3.6 預埋件施工

主要包括電纜管、風機基礎內(nèi)接地、光纜管及其他埋件，埋件材料規(guī)格等必須符合設計及相關規(guī)范要求。

施工時，按照設計圖紙進行精確放點，采取鋼筋焊接定位;施工完成后須進行復測，保證埋件的高程、位置、平整度等滿足要求;在基礎環(huán)周圍或上部預埋時，須保護基礎環(huán)涂層;接地焊接質(zhì)量必須符合設計要求，并做好防腐;小件埋件（沉降觀測、測溫計、箱變埋件等）根據(jù)設計圖紙在加工車間制作，現(xiàn)場焊接或固定在相應位置上，大件埋件須進行現(xiàn)場焊接，預埋管材須根據(jù)現(xiàn)場實際尺寸進行測量后進行下料。

3 結語

山地風電場施工受自然因素影響較大，風機基礎基本位于山頂、山坡等處，尤其對道路運輸不利，輕則造成工期延誤，重則因混凝土無法連續(xù)澆筑而造成基礎承臺報廢，或因自然災害導致塌方造成機械設備受損或對施工人員造成人身傷害。

施工管理重點管控現(xiàn)場的工程安全、質(zhì)量、進度。一是做好項目前期的施工組織和前期策劃;二是加強施工組織設計及專業(yè)方案的審批;三是加強征地協(xié)調(diào)工作的配合;四是加強施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理;五是加強施工現(xiàn)場的安全管理;六是加強施工現(xiàn)場的進度管理;七是文明施工等。其中，安全、質(zhì)量、進度管理是工程履約的重點，也是開拓后續(xù)市場的重要前提，應配備專業(yè)人員進行管理，發(fā)揮其專業(yè)技術管理能力，提高工程質(zhì)量，做好安全管理，保質(zhì)保量地按期完工。同時，應積極配合建設各方的組織協(xié)調(diào)，使得設備供貨、征地進度、資金到位、施工圖到位等滿足現(xiàn)場施工進度要求。

參考文獻：

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[2]張健.論風力發(fā)電廠總承包的施工管理[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2013（21）：31-32.