风力发电机组基础设计及施工初步探讨

　2012年8月

内蒙古科技与经济

A ugust 2012

　第15期总第265期

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风力发电机组基础设计及施工初步探讨

冀文举1

,高　鹏

2

(1.内蒙古蒙电华能热电股份有限公司,内蒙古呼和浩特　010020;2.赤峰市阿鲁科尔沁旗蒙安建筑建材有限责任公司,内蒙古赤峰　025550)

摘　要:对风力发电机组基础力学进行了分析,介绍了风力发电机组的形式,为保证基础施工质量,提出风机基础混凝土浇筑时,注意保持浇筑的连续性;养护时注意大体积混凝土内部与环境温差应不超过规定值;注意混凝土试件随机留取,以验证浇筑质量。

关键词:风力发电机组;基础设计;施工

中图分类号:T M 614;T U 476+.1　文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)15—0070—021　风力发电机组基础力学分析

风力发电机组的基础用于安装、支撑风力发电机组,平衡风力发电机组在运行过程中所产生的各种载荷,以保证机组安全、稳定地运行。

根据风力发电机组的单机容量、轮毂高度和地基复杂程度,地基基础分为3个设计级别,当指标划分分属不同的级别时,按最高级别确定。

对可能受洪(潮)水影响的地基基础,在基础的周围一定范围内应采取可靠永久防冲淘保护措施。2　风力发电机组基础的形式

风力发电机组基础从结构上可分为块状基础和框架式基础两种: 块状基础即实体重力式基础,对其进行基础的动力特性分析后可以忽略基础的变形,并将基础作为刚性体来处理,而仅需要考虑地基的变形,所以应用较为广泛。 框架式基础实为桩基群与平面梁板的组合体,从桩基持力特性分为摩擦桩基础和端承桩基础两种。

3　基础与塔筒连接方式及施工工艺

根据基础与塔筒连接方式可以分为地脚螺栓式和法兰式筒式两种类型,前者塔筒用螺母与尼龙弹垫平垫固定在地脚螺栓上,后者塔筒法兰与基础段法兰用螺栓对接。

目前风力发电机组基本上采用预埋式带基础段法兰的基础环,带基础段法兰的基础环安装过程中一定要确保风机基础垫层强度达到设计值的75%以上,整体基础段法兰的绝对不平整度一般要求不得超过2m m ,如塔筒安装与基础段法兰有特殊要求,则还须注意基础环的安装朝向。4　风力发电机组施工前准备4.1　原料的选择

原料的选择依据施工工艺、自然条件来确定。一般泵送混凝土中对于水泥应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,不宜采用火山灰质硅酸盐水泥,应采取相应措施延缓水热的释放;宜采用中砂,其通过0.315mm 筛孔的颗粒含量不应少于15%;粗骨料宜采用连续级配,其针片状颗粒不宜大于10%,粗骨料的最大粒径与输送管径应在一定的

比例范围之内,否则会出现输送管堵塞的现象。4.2　混凝土配合比确定

混凝土的配置采用矿渣硅酸盐水泥掺加一定数量的粉煤灰,以减少水泥的用量、降低混凝土的水化热。实验室应提前做好混凝土的试配工作,选择合适的沙、石级配。原材料要做好进场复检施工。

泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算:

T t =T p + T

(1)T t ——试配时要求的坍落度值T p ——入泵时要求的坍落度值

T ——试验测得在预计时间内的坍落度经时损失值

混凝土配制强度应按下式计算:f cu 0≥f cu k + 1.645 (2)式中:fcu 0——混凝土配制强度(MP a );

fcu k ——混凝土立方体抗压强度标准值(M Pa);

——混凝土强度标准差(M Pa )。

混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料计算确定并应符合下列规定: 计算时,强度试件组数不应少于25组; 当混凝土强度等级为C 20和C25级,其强度标准差计算值<2.5M Pa 时,计算配制强度用的标准差应取≥2.5M P a 当混凝土强度等级≥C30级,其强度标准差计算值< 3.0MP a 时计算配制强度用的标准差应取≥3.0M Pa 。5　地基处理

如若地基需要进行处理,必须考虑以下因素: 岩基有无断层等结构面; 地基的不均匀性; 地基土的湿陷性; 岩溶、土洞的发育成度; 出现泥石流、崩塌等不良地质现象的可能性; 地面水、地下水、洪水对地基的可能性影响; 地震液化对地基的可能影响。换土配合比应符合设计要求,灰土应搅拌均匀,施工过程中应注意分层铺设的厚度、分段施工时上下两层的搭接长度、夯实时加水量、夯实遍数、压实系数。

6　钢筋及模板制作

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收稿日期:2012-04-28

作者简介:冀文举(1978-),工程硕士,毕业于内蒙古工业大学,动力工程专业,就职于内蒙古蒙电华能热电股份有限公

司。

高鹏(1981-),大学本科,毕业于内蒙古农业大学,食品科学与工程专业,就职于赤峰市阿鲁科尔沁旗蒙安建筑建材有限责任公司。

　冀文举,等・风力发电机组基础设计及施工初步探讨2012年第15期

浇筑前检查模板与钢筋的保护层是否符合设计要求,检查钢筋间距是否过大。

6.1　钢筋工程

钢筋均由现场的操作棚加工,施工现场布筋并绑扎。 垫层混凝土达一定强度后,在其表面上画线,支模、铺放钢筋; 基础梁板钢筋采用搭接电弧焊,焊接接头按规范要求进行抽样复试; 钢筋绑扎按图纸要求进行,所有规格、尺寸、数量、间距必须核对准确; 上下部垂直钢筋应绑扎牢固,底部钢筋网片应用同标号混凝土保护层垫块垫塞,以保证位置正确; 钢筋绑扎时应及时配合验收,以减少或避免返工,影响施工进度; 柱插筋按照垫层上所弹轴线及模板线排列绑扎,为确保位置正确,将柱主筋与面层筋点焊,并设定位箍、定位筋。

6.2　模板制作

无论采用何种材质制作的模板,其拼缝都应保证不漏浆,木模版浇水湿润有利于接缝闭合而不致漏浆,但因浇水湿润后膨胀,木模版安装时的接缝不宜过于严密;使用的模板及其支撑系统必须具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠承受新浇筑的自重和侧压力以及振捣时产生的载荷。

7　大体积混凝土浇筑过程控制及注意事项

7.1　原材料进场复检

水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查,并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复检,其质量必须符合现行国家相关标准;同一厂家、等级、品种、批号连续进场的水泥,抽检取样袋装200t(散装500t)批次不得低于一次。

混凝土所用的粗、细骨料的质量应符合国家现行标准,尤其注意其含泥量,取样标准应按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52——2006进行。

7.2　浇筑注意事项

为了确保大体积混凝土基础的整体性,混凝土浇筑应保持浇筑的连续性,施工时分层分时段浇筑、分层振捣,同时,保证上下层混凝土在初凝前结合良好,不致形成施工缝;混凝土分层高度一般控制在300mm～400mm,混凝土斜坡混凝土应适当停留。

根据基础平面面积的大小,需用整体分层浇筑方案,确保混凝土在浇筑时不发生离析现象。插入式振捣器的振动频率是影响捣实效果的重要因素,只有振动器的振动频率与混凝土颗粒的自振频率相同或相近,才能达到最佳捣实效果。由于颗粒的共振频率取决于颗粒的尺寸,尺寸大的自振频率较低,尺寸小的自振频率较高,故对于骨料颗粒大而光滑的混凝土应选用低频、振幅大的插入式振动器。混凝土振捣过程应均匀振捣,混凝土以不出气泡、泛浆为宜,振捣上层混凝土时,应插入下层混凝土50mm左右。

混凝土浇筑过程中,由于面积较大,浇筑到标高的位置时往往浮浆较厚,甚至超过保护层,应及时将多余的浮浆清理出模板外,根据现场的实际情况,可掺适量级配石子以保证混凝土面层的质量,且保证混凝土的表面搓压不少于3遍,防止面层净浆产生裂缝。

7.3　坍落度试验

现场要做好混凝土浇筑记录,以确保混凝土搅拌质量,做好坍落度试验,做到对混凝土质量的跟踪检查及控制。如坍落度与原规则不符时,应及时通知检测中心和搅拌站调整配合比。

8　大体积混凝土养护及模板拆除

8.1　大体积混凝土温度控制

通过覆盖的方法,减小大体积混凝土内外温差、还具有保湿作用。大体积混凝土内外温差超过25℃时,将会产生温度裂纹。

养护期间测温频率,前3天每2h测温一次,第4天以后每4h测温一次,当混凝土内外温差小于10℃时停止测温。

测温孔的布置要有代表性,测温孔应不低于3组,分布于不同的位置,每组测温孔应在底部、中部、上部各放置一个(底部宜在垫层以上300mm,上部应深入300m m)预埋薄壁钢管或PVC材质穿线套管。

8.2　模板拆除

大体积混凝土模板拆除时,应保证混凝土具备足够的强度,避免由于过早拆模、混凝土强度不足而导致的沉降变形、开裂、甚至塌陷的情况发生。模板拆除后尽快回填,以降低混凝土表面失水速度。

9　混凝土强度试件留取及强度评定

9.1　混凝土强度试件留取

用于检查结构构件混凝土强度的试件,应在混凝土的浇筑地点随机抽取,取样与试件留置要符合下列规定:每拌制100盘且不超过100m3的同一配合比的混凝土不少于一次;每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时,取样不得少于一次;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确定。

9.2　混凝土强度试件强度评定

取3个试件强度算术平均值作为每组试件的强度代表值。当一组试件中强度的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时,取中间值作为该组试件的强度代表值;当一组试件中强度的最大值和最小值与中间值之差都超过中间值的15%时,该组试件的强度不应作为评定的依据。当采用非标准尺寸试件时,应将其抗压强度折算为标准试件抗压强度。

当检验结果能满足上述的规定时,则该批混凝土强度判定为合格;当不能满足上述规定时,该批混凝土强度判定为不合格。当对混凝土试件强度的代表性有怀疑时,可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损检验方法,按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定。

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