风力发电机组基础的施工技术
前 言
风力发电作为新型绿色清洁能源近年来增长迅速，风力发电机基础作为新型设备基础，其质量控制既有传统土建施工的特点，又引入了包括大体积混凝土施工，基础环安装质量控制等一些新的元素。风力发电具有清洁、环境效益好、可再生、永不枯竭、基建周期短、占地少、投资少、装机规模灵活、技术相对成熟、自动控制水平高、运行管理人员少等优点。风机基础施工主要包括以下工序：1. 基槽开挖2. 砼垫层浇筑3. 钢筋制安4. 基础环的安装5. 预埋管件及接地安装6. 基础砼的浇筑7. 基础回填土8. 沉降观测。
一、基槽开挖
（一）控制测量
根据设计图纸和相关文件、资料，由堪测设计单位进行控制点的现场交桩，施工单位根据控制点运用全球定位系统GPS （精确到厘米）或全站仪进行各个风机点位的现场放样，用经纬仪检查每行风机点是否在一条线上，并引到每行风机两端15米外，灌注埋设水泥钢筋桩作为每行风机的控制点。
（二）定位放线
开挖前先以风机中心点为圆心，以开挖的八边形外接圆半径为半径画圆。用给定的坐标点数值计算两个风机点之间的距离和每排风机的方位角，根据方位角用经纬仪引出塔架门的方向（与主风向正北相垂直），或用罗盘确定方向，并与计算结果相校核。将四个方向的标志点都引在基坑的开挖范围外且不宜被破坏的位置保护好。开挖后利用基坑外的四个点形
成的两条交线恢复中心点。
（三）土方开挖
按所放的基础开挖线开挖至底，边开挖边将基坑的安全边坡削出，用水准仪跟踪进行测量，以风机中心点为基准高程0.00，底部预留0.2-0.3m 厚的保护层，人工开挖以防扰动基础。根据地勘和设计要求，将基础面上的碎渣和浮土清扫掉，以便进行钎探和地质描述。开挖过程中将部分以后用来回填的土挖甩在基槽周围约3.5米远处，或直接挖摔在坑周边。
（四）超挖处理
如局部超挖，需整体回填颗粒级配连续均匀的砂石骨料，夯实作为垫层，经现场取样，灌砂实验达到地基承载力所要求的相对密度即可。夯实前先行洒水浸泡后，再用振动冲击夯将分层平铺的垫层料夯实四至五遍，每层摊铺厚度不宜超过0.3米。少量超挖可直接将超挖部分用砼垫层找平。
（五）基础面要求
人工将基础面清理平整，将表层的松动土和浮渣清理掉，检查基础面持力土层、基础面尺寸和平整是否符合设计要求。开挖过程中将边坡上的松散土或倒坡处挖除，消除安全隐患。
二、垫层砼浇筑
垫层C15砼厚100mm ，面层一次找平，为以后的钢筋绑扎创造工作面。垫层连续倒退一次浇筑成型。
（一）放线立模
在基槽验收后，将垫层设计边线用经纬仪和钢卷尺放出，因砼的设计厚度为100mm ，故选用1015钢模板作为边模，用水准仪操平，模板面顶部既为高程线也为设计边线。模板底部的缝隙用砂浆堵实以防漏浆，垫层
的中心位置固定一钢筋桩，将垫层浇筑面上的高程操在桩上并划上线。检查各模板边到中心的位置是否符合设计尺寸。
（二）砼的浇筑
浇筑前将仓面的基础洒水湿润后进行浇筑，浇筑时使用商品砼，利用砼搅拌车运输，现场使用砼泵车均匀布料。砼面上用平板振动器匀速缓拖出浆，保证砼的密实，最后挂上线用木模将砼面拍实收平。浇筑完毕第二天，整个砼面上及时洒水养护并覆盖毯子，避免在阳光下的曝晒，保持砼面的湿润，养护一周。
三、钢筋制安
（一）基础定线
先在垫层上利用中心钢筋桩和四周引出的方向标志桩放出砼的底部设计边线和上部四种环形筋的线，用墨线弹将其弹在垫层上，将门的方向引在基坑垫层面上。
（二）钢筋检验要求
根据规定，钢筋使用前必须报验。原材料每批不超过60吨取样送检，同时必须附质保书和出厂检测报告及产品合格证，外观检查后，做钢材的机械性能试验，经由资质的实验室检测合格后方可进行使用。钢筋焊接做到先试焊，试验合格后再施焊。闪光对焊每300个同级别、同直径钢筋焊接接头应作为一批取样送检，每组切取6个试件。闪光对焊根据设计要求主要用在上层钢筋网上，应符合下列要求：
1、钢筋表面没有裂纹和明显的烧伤。
2、接头如有弯折，其角度不得大于4度。
3、接头轴线如有偏心，其偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，并最终不得
大于2mm 。
（三）钢筋制作
钢筋加工制作由技术人员根据设计图纸进行下料，利用钢筋的定长，合理考虑钢筋的搭接，尽量减少废料。钢筋全部在钢筋加工场现场加工制作，制作前应先进行除锈、除油污、调直，分类堆放好，并做好标识，钢筋严格按施工图和规范要求加工制作，保证对焊质量和接头位置。
（四）钢筋安装
钢筋绑扎安装按图纸要求进行，所有规格、尺寸、数量、间距必须核对准确。待垫层砼达一定强度后，在其表面上划线、铺放钢筋。钢筋按序摆放，先下后上，由内至外。在底板垫层上弹上边线后摆放底部的钢筋，用绑扎丝梅花形外八字和内八字两种方式绑扎。底部钢筋网片绑扎完毕后，用撬杠将钢筋交叉处撬起，每两米见方垫上先期预制好的砼垫块作为钢筋保护层。绑扎中央的环形筋和插筋部分时按垫层上画出的圆进行钢筋安装，钢筋绑扎位置准确，防止出现偏心及基础环安装不进的现象。钢筋接头在同一水平截面上错开至少0.5m ，钢筋采用绑扎接头时受拉区域内的光圆钢筋绑扎接头的末端，应做弯钩，螺纹钢筋的绑扎接头末端可不做弯钩。钢筋安装应符合下列要求：
1、二级螺纹钢受拉区绑扎的最小搭接长度为35d ，受压区为25d 搭接长度。
2、钢筋现场绑扎交叉接头在受拉区不超过25%，在受压区不超过50%，钢筋绑扎牢固，无缺筘、松筘现象。
3、焊接与绑扎接头距钢筋弯起点不小于10d ，也不应位于最大弯距处。
4、闪光对焊接头在受弯构件的受拉区，不超过50%，在受压区不受限制。
四、基础环的安装
基础环利用三个相隔120度的调节螺栓支架作为支点，基础底层钢筋绑扎后，先安装调节螺栓支架，再将调节螺栓与基础环相连，用吊车吊入基坑，放置在调节螺栓支架上。基础环可靠放置好后，要求采用精密水准仪调节下部的调节螺栓，进行精确调平，并在基础环底部设置辅助支撑。辅助支撑采用φ50mm 钢管，底部垫上3～4mm 厚楔钢垫片以调整钢管高度使之与调节螺栓共同支撑基础环，注意辅助支撑不能过于着力。在砼浇筑至基础环底部时检查一次基础环平整度，发现误差及时调平，最后将辅助支撑钢管焊接于底部的钢板上。基础砼浇筑完成后，对基础环法兰平整度进行检查验收，要求基础环顶面在一个水平面内，基础环任意位置高差控制在2mm 以内，高差大于3mm 为不合格。
五、预埋管及接地安装
（一）、预埋管的处理
每台风电机组设计4根预埋管，其中2根为电力电缆管，1根为光缆管，1根为排水管。电力电缆管为φ150mm 的波纹PVC 管，光缆管为φ50mm 的PVC 管，排水管为φ50mm 的PVC 管，均按设计图纸要求的位置和高度摆放。预埋管均从基础环下法兰盘面以下的空隙中穿过向上，预埋管塔筒内进口处应超出砼面200mm ，出口处应超出砼面200mm 。预埋管的弯度尽量调顺圆滑，电力电缆管转弯半径应不小于1500mm ，光缆管与排水管的转弯半径应不小于500mm 。所有埋管必须架设牢固，避免砼浇筑时发生埋管跑动、堵塞等事故，所有管口应可靠包扎，防止砼进入管道堵塞。浇筑过程中在振捣到预埋管的位置时须特别小心，防治出现意外而出现埋管破损的现象。为便于穿管，所有电力电缆管和光缆管预埋前应事先穿入一根钢丝。
（二）、接地安装
1、接地材料要求
基础接地采用接地扁钢，接地扁钢规格为60*8，表面作热镀锌处理。
2、接地联结方式
接地扁钢与每根管桩端板焊接，利用管桩作为自然接地体。管桩之间再用接地扁钢连成接地网。扁钢与扁钢之间以及扁钢与管桩端板之间均采用焊接连接。扁钢与扁钢搭接长度为其宽度的2倍且至少3个棱边焊接，扁钢紧贴管桩端板表面，三面焊接。混凝土伸出的扁钢与接地扁钢连接时增加一道扁钢，保证扁钢与扁钢之间的搭接长度。焊接完毕后，焊渣清除干净，焊缝周围作防腐处理。
3、接地电阻的合格标准
要求所测的接地电阻＜4欧姆为合格。
六、基础砼浇筑
砼施工前，会同有关部门对隐蔽工程进行验收，完全符合设计及规范要求后，方可进行砼施工。首先要根据大体积砼的特点适当选择实验室砼配合比，尽快可能地降低水泥用量及减少水泥化热，满足砼的和易性要求，加强砼的质量控制。
（一）原材料检验
1、水泥：选用的水泥标号应与砼的设计标号相适应，宜采用有质量保证能力、品质优良的大厂生产的水泥，水泥应为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，不得采用立窑水泥和烧粘土质的火山灰质硅酸盐水泥，水泥标号不小于32.5，进场必须有质保单，并按品种、级别、出厂日期等进行检验，并应对其强度、安定性、凝结时间，细度及其他必要的指标进行复验，其质量除应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的规定
外，水泥熟料中铝酸三钙含量还应控制在6%～12%范围内。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥超过一个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。水泥的品种和标号不得混杂，运输和贮存过程中应防止受潮、保持通风，散装水泥每200-400吨同品种、同标号水泥为一取样送检单位，每次数量不得少于10公斤。
2、细骨料：应选用天然河砂，不得采用海砂及可能发生碱—骨料反应的活性砂。砂用Ⅱ区中砂，细度模数在2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量不得大于1%，每400-600吨为一验收批送检。
3、粗骨料：粗骨料应选用质量坚固耐久，具有良好级配的碎石或卵石，含泥量≤1%，泥块含量≤0.5%，选用5-40mm 的连续级配石或5-20mm 、20-40mm 的小石、中石（根据钢筋间距和配料机的型号），进场时必须按检验要求及时进行复试，并按品种、规格分开堆放。每400-600吨位为一验收批送检。不得采用可能发生碱—骨料反应的活性骨料。
4、水：砼拌和用水的氯离子含量不宜大于200mg/L，宜采用饮用水。
5、粉煤灰：粉煤灰质量应符合«港口工程粉煤灰混凝土技术规程»（JTJ/T273―97）的要求。基础砼采用Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰取代水泥率建议为20%左右，通过试验确定最优掺和率，并采用超量取代，超量系数为
1.3。
6、掺和料：风电基础大多处于沿海地区，应根据地质及工程情况掺适量阻锈剂、硅粉、减水剂等。
7、砼配合比：事先应委托有资质的试验室进行配合比试验，提前28天以上送检砂、石、水泥、粉煤灰等原材料，由试验室提供砼配合比报告单，砼施工前应根据现场骨料实际含水率调整设计配合比为施工配合比，严格
按施工配合比计量。
（二）砼的拌合
砼搅拌时必须严格按配合比操作，为保证计量的精确，采用电子计量的砼集中拌合站。要求拌和设备容量大于60m 3/h，并应考虑备用容量和设置备用机械，保证在最不利条件下出机口供料不小于50m 3/h。石子、水泥、粉煤灰、砂等顺序倒入上料斗内，加水搅拌90秒以上，砼的坍落度应尽可能小，因现场浇筑采用泵送砼，现场砼的坍落度控制在120mm 左右，并随天气和运输过程的损耗适当调整。在浇筑现场用坍落度筒测定坍落度，每班不少于2次。
（三）砼的运输、入仓方式
砼自拌和站卸出后，利用砼搅拌车拉料运输。现场利用砼泵车将砼均匀布料入仓，人工进行平仓振捣。
（四）砼的浇筑
1、砼的浇筑方法：砼浇筑前，对施工班组进行技术交底，并下达作业指导书。单个基础砼浇筑时间不宜大于12h ，应连续施工中途不得中断浇筑，浇筑过程中应做好防雨等措施。砼采用全面分层法浇筑，每层厚度300mm 左右，同一层砼应先中间后外圈进行浇筑，在顶层和底层浇筑时，层厚不得小于300mm 。应保证浇筑过程的连续性，边浇筑边及时收面，避免来不及收面而出现初凝。
2、砼的入仓振捣：浇筑时必须有专人看模板和钢筋，振捣人员必须固定专人，振捣人员必须有责任心。防止浇筑及振捣时插筋位置倾斜移位，振捣采用插入式偏心振动棒φ50和φ70振捣棒，振捣时严格控制振棒插入深度及振捣时间，振捣半径不超过0.5m 为一棒，离模板边沿15cm 开始
振捣，严禁通过振捣钢筋的方法来促使砼密实。振捣按操作规程分层均匀振捣密实，快插慢拔，严防漏振，以砼面出现翻浆、不再显著下沉、没有明显气泡上冒为准，振捣时间不少于20秒。上、下两层砼之间粘结密实，振捣棒插入下层混凝土10cm 以上。严禁振捣器仅在砼表面振捣，振捣器不得作为摊平砼层面的辅助工具。严禁振捣器直接碰撞模板、钢筋及预埋件，在预埋件周围及基础环底部，应细心振捣以排除气体，必要时辅以人工捣固密实。注意模板面缝间不要因过振漏浆，出现积石现象。浇筑过程中一定要将责任落实到人。斜面表层砼用平板振动器上行拖振，拉线用木模将表层浆大面收平，再掌握时间用铁模压光两遍。
3、砼试块制作要求：基础砼每拌制100m 3左右的同种配比抗压试件取样不得少于一组三个，每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要来确定，同条件养护试件对应的结构构件或结构部位，应由监理（建设）、施工等各方共同选定。
（五）砼的温度控制：为防止砼产生温度裂缝，应严格进行砼温度控制。要求7～9月份砼入仓温度≤250C ，5、6、10月砼入仓温度≤200C 。冬季应做好保温措施，夏季浇筑时应采取骨料预冷、散装水泥冷却、加冷却水或加冰拌和等措施。砼内应设置测温元件，每个基础内部设置4个测温点，砼浇筑完成后即开始测量砼内部温度。要求砼内外温差≤250C ，当超过250C 时应加强砼表面保温。
（六）砼的养护：砼浇筑完毕后，应及时覆盖洒水养护，保持砼表面湿润，养护时间不少于14天，避免阳光下直接曝晒，产生裂纹。基坑应采取明沟排水措施，防止咸水侵蚀砼，影响砼质量。砼养护应有专人负责并做好养护和测温记录。如砼表面出现细小裂缝，应沿裂缝涂环氧粉末涂料若干道，以
填满裂缝为宜。砼养护用水应与砼拌和用水同样要求，宜采用饮用水。砼拆模后表面不得留有非设计需要的螺栓、拉杆、铁钉等铁件，所有外露铁件应沿砼面割除后抹环氧砂浆覆盖。夏季砼龄期21天，其余季节砼龄期28天后方可安装机舱和叶片。
（七）拆模：常温下浇筑完毕后24小时即可拆模，拆模时不要碰损掉角。
（八）基础环的保护
基础环防腐层和法兰面采用塑料布覆盖，施工过程中不允许出现破坏和损伤基础环的现象，防止浇筑时的水泥浆飞溅在基础环表面。
七、土方回填
基础土方回填待接地电阻验收合格后进行，用现场堆在坑边的挖甩料回填基坑，分层压实。现场平整收拾干净后，将现场多余的弃料拉运出工地。
八、沉降观测
基础沉降观测采用Ⅱ等水准测量，Ⅱ等水准测量应采用闭合差，闭合差应小于±0.5N mm(N为回路测站总数) 。沉降观测应在基础浇筑完成当天、机组安装前、机组安装后、机组运行后7天分别进行观测，以后应每3个月观测1次，总观测时间尚应满足不少于12个月的要求。当沉降稳定时，可终止观测，通常当一台风机沉降速率小于0.02mm/d时，可认为该风机基础沉降已稳定，可终止观测。
参考文献：
[1]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
[3]《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）
[4]《砼结构设计规范》（GB50010-2002）
[5]《钢筋焊接及验收规》（JGL18-2003）
[6]《砼强度检验评定标准》（GBJ107-87）
[7]《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-1988）
[8]《风力发电场项目建设工程验收规程》（DL/T5191-2004）