李向姚，王文玉

（1：中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014；2：中國(guó)水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

1 概述

1.1 混塔（混合塔架）概述

混塔（混合塔架）下部采用分片預(yù)制裝配式混凝土塔筒，上部采用常規(guī)鋼制塔筒，兩者之間通過(guò)鋼-混過(guò)渡段銜接，整體施加預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)以提高塔架抗彎能力，以此形成整體支撐體系。混塔（混合塔架）承受風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備自重及風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所受到的各類動(dòng)、靜荷載，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵受力構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)[1]。

結(jié)合裝配式建筑理念，將混凝土塔筒分割成（1/4 片）管片，采用高精度模具，集約工廠化預(yù)制生產(chǎn)，解決了大件運(yùn)輸難題和減少了施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保、水保影響。預(yù)制管片（1/4 片）采用常規(guī)運(yùn)輸車輛運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)彎螺栓連接，接縫采用高強(qiáng)環(huán)氧密封膠填充形成環(huán)形筒體，然后將環(huán)形筒體垂直疊加達(dá)到所需高度的混凝土塔筒，再施加整體預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，使混凝土塔筒的抗彎性能滿足風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行荷載要求。

1.2 預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)概述

預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)采用16 束縱向預(yù)應(yīng)力索（分離式鋼絞線），上部與鋼混過(guò)渡段自平衡反向連接（法蘭連接），下端與中空齒輪基礎(chǔ)連接，形成整體預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力索與塔筒內(nèi)壁平行，16 束對(duì)稱均勻布置，每束由15 根Φ15.24 mm 鋼絞線組成，每束預(yù)應(yīng)力為2 540 kN。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 工器具準(zhǔn)備（單座塔）

鋼絞線放線專用工裝：自主設(shè)計(jì)、制作專用工裝 4 套。

鋼絞線穿索專用工裝：自主設(shè)計(jì)、制作專用工裝1 套，可同時(shí)提升2 根～4 根鋼絞線。

張拉設(shè)備：千斤頂4 套。

其它：500 t 吊車、220 v/380 v 電源、自行設(shè)計(jì)制作鋼絞線夾頭4 個(gè)、記錄表、柔性護(hù)材料若干、對(duì)講機(jī) 1 套、定滑輪 4 組、5 t 手拉葫蘆 2 套、手持切割機(jī)1 套等。

2.2 材料準(zhǔn)備（單座塔）

鋼絞線：若干，23 000 m/座；

夾片：若干，500 套/座；

錨板：若干，32 片/座；

鋼絞線上、下保護(hù)罩：若干，32 個(gè)/座；

保護(hù)油脂：防護(hù)油若干。

3 總體施工方案

鋼-混過(guò)渡段安裝完成后施工預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，利用吊裝混凝土塔筒主吊撤離之前將提升鋼絞線的專用裝置（已申請(qǐng)專利并受理）吊裝安裝至鋼-混過(guò)渡段頂面；將鋼絞線吊放至放線索盤上，布置至塔筒門正前方附近，鋼絞線穿過(guò)塔筒門洞，從塔筒內(nèi)部提升穿索。上端利用夾片、錨具固定在鋼-混過(guò)渡段錨固法蘭盤上，下端穿過(guò)中空齒輪基礎(chǔ)空腔內(nèi)預(yù)留孔道，利用夾片、錨具固定在基礎(chǔ)內(nèi)錨板上。穿索完成后，利用4 臺(tái)張拉設(shè)備在下端基礎(chǔ)空腔內(nèi)同時(shí)對(duì)稱一次張拉，張拉至設(shè)計(jì)值的70%，張拉完成后吊裝整機(jī)，再進(jìn)行二次張拉，張拉順序同一次張拉，張拉至設(shè)計(jì)值的103%。最后在上、下兩端錨頭外安裝防護(hù)罩加以保護(hù)。

3.1 索盤布置

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況自行加工鋼絞線放線索盤。鋼絞線出廠包裝呈環(huán)型卷繞，根據(jù)單盤鋼絞線尺寸設(shè)計(jì)索盤，使放索時(shí)整盤鋼絞線呈水平轉(zhuǎn)動(dòng)，避免鋼絞線扭轉(zhuǎn)。每個(gè)工作面布置4 套索盤，配合2 處提升裝置連續(xù)作業(yè)，索盤布置在塔筒門正前方并平行擺放，確保鋼絞線穿索時(shí)牽引滑動(dòng)順暢。

3.2 提升裝置布置

針對(duì)混凝土塔筒段高度90 m 及以上，受大型吊車作業(yè)參數(shù)限制，預(yù)應(yīng)索無(wú)法直接吊裝安裝，且塔筒內(nèi)部空間受限（塔筒內(nèi)部布置有操作平臺(tái)、升降機(jī)等其它設(shè)施）的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，充分利用常規(guī)的機(jī)具，自行設(shè)計(jì)加工專用提升裝置。在混凝土塔頂部鋼-混過(guò)渡段安裝其專用提升裝置，提升裝置具備水平旋轉(zhuǎn)功能，2 臺(tái)提升卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)稱布置，同步提升鋼絞線，作業(yè)時(shí)根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)角度，使提升掛點(diǎn)處于鋼絞線安裝目標(biāo)位置正上方即可作業(yè)。

3.3 穿索

鋼絞線由塔筒底部門洞進(jìn)入塔筒內(nèi)，通過(guò)定位滑輪變向使其垂直狀態(tài)提升。送料由鋼絞線提升卷?yè)P(yáng)機(jī)提供的牽引車帶動(dòng)索盤自行轉(zhuǎn)動(dòng)，人工輔助，每次保持2 個(gè)吊點(diǎn)同步作業(yè)。通過(guò)自行設(shè)計(jì)加工的夾具，將鋼絞線垂直牽引至上錨固端，下部根據(jù)所需長(zhǎng)度下料，可有效減少提前下料占用大量場(chǎng)地的弊端。

每完成1 根鋼絞線穿索后采用手拉葫蘆預(yù)緊，使其保持每束預(yù)應(yīng)力索的鋼絞線聚中、整齊，避免因鋼絞線在塔筒內(nèi)緊湊的空間散開(kāi)，從而與提升裝置下放吊具的鋼絲繩纏繞。穿索時(shí)上、下端按既定的孔位編號(hào)依次對(duì)應(yīng)入孔，同時(shí)保持整座塔筒內(nèi)穿索總體呈對(duì)稱作業(yè)，減少塔筒不均勻受壓的情況。

3.4 張拉

混凝土塔筒及鋼混過(guò)渡段吊裝完成后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)第1 次張拉，張拉力為設(shè)計(jì)最終力值的75%；整機(jī)吊裝完成后進(jìn)行第2 次張拉，張拉力為設(shè)計(jì)最終力值的103%。在預(yù)應(yīng)力下端張拉，呈正交施工，四點(diǎn)同步單根張拉作業(yè)，確保混凝土塔筒對(duì)稱受壓，保證結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。

3.5 防護(hù)

鋼絞線張拉完成后，對(duì)錨頭、夾具、鋼絞線端頭等位置涂抹專用防腐油脂或其他可清洗的防腐蝕材料，并加裝防護(hù)罩，防護(hù)罩與下錨板通過(guò)螺絲連接。通過(guò)防護(hù)可提高預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的使用壽命和安全性能。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→鋼絞線穿索→鋼絞線預(yù)緊→鋼絞線張拉→錨固端防護(hù)。

4.2 操作要點(diǎn)

1）施工準(zhǔn)備

鋼絞線索盤并排布置，位于塔筒門正前方約8 m～10 m，整盤鋼絞線擺放到索盤固定位置；鋼混過(guò)渡段頂部鋼絞線提升裝置安裝到位，接通電源并調(diào)試；塔筒底部鋼絞線牽引變向動(dòng)滑輪固定到位。鋼絞線牽引過(guò)程中，在塔筒門洞等摩擦力較大的位置，應(yīng)施加防護(hù)措施避免剮蹭鋼絞線，損壞外保護(hù)層。

2）鋼絞線穿索

①鋼絞線提升裝置的卷?yè)P(yáng)機(jī)從塔筒內(nèi)將吊具下放至塔筒基底部，鋼絞線穿過(guò)塔筒門進(jìn)入塔筒內(nèi)，利用夾具將鋼絞線與吊具固定連接，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼絞線索盤轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絞線提升就位。提升裝置的2 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)需對(duì)稱同步作業(yè)；

②鋼絞線上端穿索固定，頂端達(dá)到預(yù)定位置后，利用錨具和夾片將頂端固定在過(guò)渡段錨固內(nèi)法蘭上，夾片安裝到位后脫開(kāi)吊具；

③鋼絞線下端穿索，上端固定完成后測(cè)量所需鋼絞線的彎度，采用手持切割機(jī)下料，鋼絞線端頭打磨光滑并將端頭的彎曲部分順直。將鋼絞線下部穿過(guò)基礎(chǔ)預(yù)埋孔道，固定在內(nèi)部基礎(chǔ)錨墊板上。需注意每根鋼絞線要與位于上端和下端的錨板孔位對(duì)應(yīng)，不允許交叉或錯(cuò)孔；

④塔筒呈圓臺(tái)型，鋼絞線與塔筒管壁平行，安裝后呈斜拉狀態(tài)，外加鋼絞線有一定剛度，穿索后呈自然散落狀態(tài)，為了避免已安裝的鋼絞線與吊繩發(fā)生纏繞，每穿索1 根就需采用手拉葫蘆將鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊固定，手拉葫蘆可固定在基礎(chǔ)預(yù)埋管或其它合適位置；

⑤為了掌握鋼絞線應(yīng)力情況，在鋼絞線錨固端安裝應(yīng)力傳感器，選擇正交的4 束為監(jiān)測(cè)對(duì)象，再選定束中最后張拉的1 根鋼絞線為監(jiān)測(cè)索（本文對(duì)具體監(jiān)測(cè)方案不作分析）[2]；

⑥鋼絞線頂端頂壓。鋼絞線穿索完成后，為確保鋼絞線夾片的夾持性能，非張拉端夾片張拉前先進(jìn)行頂壓，通常垂直預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)采用下端張拉，故對(duì)上端夾片進(jìn)行頂壓。頂壓力控制在（150±5）kN，頂壓過(guò)程應(yīng)緩慢進(jìn)行并觀察夾片頂壓時(shí)的狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)夾片跟進(jìn)異常或有開(kāi)裂情況應(yīng)立即停止，查明原因后更換夾片再重新操作。頂壓加壓過(guò)程時(shí)間應(yīng)≥30 s。

3）鋼絞線張拉

①?gòu)埨皽?zhǔn)備。為求塔筒受力均衡、張拉終值準(zhǔn)確，分二級(jí)（階段）張拉。第一階段為混凝土塔筒和鋼混過(guò)渡段吊裝完成后，張拉至設(shè)計(jì)值70%，第二級(jí)（階段） 為整機(jī)吊裝完成后張拉至設(shè)計(jì)值103%。

張拉前檢定張拉機(jī)具，根據(jù)標(biāo)定方程和設(shè)計(jì)要求，結(jié)合規(guī)范及鋼絞線材質(zhì)性能作出分級(jí)張拉力，進(jìn)行油壓力換算得出對(duì)應(yīng)的油壓表讀數(shù)值，并將其粘貼在顯眼位置，以方便操作和查驗(yàn)[3]。配置4 臺(tái)張拉設(shè)備和對(duì)應(yīng)的操作人員，張拉端位于基礎(chǔ)內(nèi)部受限空間內(nèi)，應(yīng)保持內(nèi)部空氣清新、流通；

②張拉順序。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉應(yīng)嚴(yán)格按照分序進(jìn)行，正交4 束同步，每束單根張拉。張拉前對(duì)各束、各根分別進(jìn)行編號(hào)，如圖1～圖2 所示，對(duì)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)各束、各根編號(hào)。

4 臺(tái)設(shè)備同時(shí)對(duì)稱張拉，分為4 組。第1 組為：1#，5#，9#，13#；第 2 組為：2#，6#，10#，14#；第 3 組為：3#，7#，11#，15#；第 4 組為：4#，8#，12#，16#；每組分3 批次張拉完成，每批次張拉5 根鋼絞線，共計(jì)張拉12 批次。

第1 批次張拉第1 組前5 根鋼絞線，第2 批次張拉第3 組前5 根鋼絞線，第3 批次張拉第2 組前5 根鋼絞線，第4 批次張拉第4 組前5 根鋼絞線，第5 批次張拉第4 組中5 根鋼絞線，第6 批次張拉第2 組中5 根鋼絞線，第7 批次張拉第3 組中5 根鋼絞線，第8 批次張拉第1 組中5 根鋼絞線，第9 批次張拉第1 組后5 根鋼絞線，第10 批次張拉第3組后5 根鋼絞線，第11 批次張拉第2 組后5 根鋼絞線，第12 批次張拉第4 組后5 根鋼絞線。

張拉完成后，為減緩鋼絞線持續(xù)震動(dòng)和產(chǎn)生疲勞等問(wèn)題，在每束鋼絞線中部安裝2 個(gè)減震裝置。

4）鋼絞線兩端防護(hù)

張拉完成經(jīng)驗(yàn)收合格后，應(yīng)將上、下端錨具外露的預(yù)應(yīng)力筋部分預(yù)留并切除多余量，清理干凈，涂抹專用防腐油脂或其他可清洗的防腐蝕材料，封堵密實(shí)后加裝防護(hù)罩。

5 質(zhì)量控制重點(diǎn)

1）鋼絞線及夾具等附件運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后進(jìn)行外觀質(zhì)量復(fù)核，要求鋼絞線、錨具、夾具和連接器表面無(wú)污物、銹蝕、機(jī)械損傷和裂紋。

2）鋼絞線穿索過(guò)程中采取防護(hù)措施，避免穿索過(guò)程中鋼絞線與其它硬物剮蹭，損傷鋼絞線外保護(hù)層；如出現(xiàn)局部嚴(yán)重剮傷，應(yīng)采用高粘度液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂材料進(jìn)行修補(bǔ)，嚴(yán)禁鋼絲裸露。

3）鋼絞線張拉過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制張拉力值，每束張拉力允許誤差為0%～+1%。

4）嚴(yán)格控制張拉順序，各臺(tái)張拉千斤頂同步作業(yè)，嚴(yán)禁出現(xiàn)同時(shí)張拉非同一個(gè)編號(hào)的鋼絞線。

6 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的體外預(yù)應(yīng)力可在混塔段安裝完成后統(tǒng)一安裝鋼絞線，可集中資源在短時(shí)間內(nèi)完成穿索、張拉工作，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化利用。采用上部提升裝置與底部放線工裝聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)下料、穿索一體化，可以有效減少人工等資源浪費(fèi)。對(duì)超高級(jí)混塔的發(fā)展起到積極推動(dòng)作用，也可為今后類似工程的施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和技術(shù)支撐，社會(huì)效益顯著。

采用本方法大大提高了預(yù)應(yīng)力施工效率，可有效節(jié)約工期，同時(shí)對(duì)比體內(nèi)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，有效降低了混塔塔筒壁厚，節(jié)約工程投資，且方便后期檢修更換，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。