段小虎

中鐵二十四局集團(tuán)鷹潭設(shè)備安裝工程有限公司 江西 鷹潭 335000

引言

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提升了人們的生活質(zhì)量，但同時也使得能源和環(huán)境問題進(jìn)一步加重。加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為一項(xiàng)重要課題。風(fēng)能作為清潔的可再生能源，開發(fā)潛力和商業(yè)化程度非常高。鋼混塔筒（詳見圖1）作為一種新穎的風(fēng)電塔筒形式，在兼顧傳統(tǒng)鋼塔的成熟性和技術(shù)性，又同時吸收了混凝土材料強(qiáng)度高，抗疲勞能力強(qiáng)和可塑性強(qiáng)的優(yōu)勢，完美解決柔性鋼塔筒運(yùn)行時的共振及塔頂位移過大等安全性問題，是一種性價(jià)比極高的高塔筒技術(shù)路線。現(xiàn)有市場投入較多的是2.5MW 140m風(fēng)電機(jī)組鋼混塔筒，鋼混塔筒結(jié)構(gòu)總高度138.28m，鋼塔筒占73.1m，混凝土塔筒占65.18m（轉(zhuǎn)接環(huán)高1.92m）。

圖1 鋼混塔筒局部圖

鋼混塔筒轉(zhuǎn)接環(huán)（詳見圖2）作為連接鋼塔筒段和混凝土塔筒段的過渡連接構(gòu)件，頂面放置上錨板，通過貫穿螺桿與鋼塔筒連接；底面通過灌漿抗剪鍵與混凝土塔筒連接。在預(yù)應(yīng)力荷載、頂部鋼塔筒重量荷載以及外部荷載的作用下，此連接區(qū)段將會產(chǎn)生巨大應(yīng)力，局部受力相當(dāng)復(fù)雜，因此，轉(zhuǎn)接環(huán)的施工質(zhì)量對于整個風(fēng)電塔筒至關(guān)重要。

圖2 轉(zhuǎn)接環(huán)示意圖

在轉(zhuǎn)接環(huán)的生產(chǎn)過程中，上錨板的問題較為突出，本文將主要針對上錨板的突出問題進(jìn)行分析和處理。

1 工程概況

華潤鄄城風(fēng)電一期100MW工程位于山東省菏澤市鄄城縣境內(nèi)，用地規(guī)模3.1公頃。裝機(jī)總?cè)萘?00MW，計(jì)劃安裝40 臺單機(jī)容量為2500kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，配套建設(shè)一座220kV變電站，接入國網(wǎng)220kV孫臏站，項(xiàng)目總投資7.7億元。

2 風(fēng)電混塔轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板常見問題分析

風(fēng)電混塔轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板常見問題如下：

2.1 平整度問題

上錨板的平整度對塔筒預(yù)應(yīng)力張拉和后期運(yùn)行的安全性有著重要的影響，設(shè)計(jì)文件，對于上錨板平整度的要求非常高，需將上錨板的平整度控制在±2mm范圍內(nèi)。但是在實(shí)際的施工過程中，受原材料質(zhì)量、施工工藝以及施工人員施工水平等多方面因素的影響，一次性澆筑的轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板平整度未滿足設(shè)計(jì)要求的情況時有發(fā)生[1]。

2.2 蜂窩、麻面和浮漿問題

對已預(yù)制的轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板進(jìn)行了“揭板”（詳見圖3）驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板底部混凝土的蜂窩、麻面和浮漿現(xiàn)象較為嚴(yán)重（詳見圖4）。

圖3 “揭板”驗(yàn)收

圖4 上錨板底部混凝土現(xiàn)場圖

造成蜂窩、麻面問題出現(xiàn)的原因主要包括上錨板未開通氣孔、原材料配合比不當(dāng)、下料不當(dāng)、泥漿流失以及振搗不充分等。蜂窩問題不僅會影響工程外觀，也會使混凝土的緊實(shí)度受影響，威脅到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

浮漿問題出現(xiàn)的原因主要包括混凝土坍落度過大甚至離析、外加劑摻量過高，經(jīng)振搗后聚集在上錨板底部、澆筑過程中工人偷偷加水。浮漿會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性和抗?jié)B透性，進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，引發(fā)裂縫問題，甚至?xí)斐蓢?yán)重的安全事故[2]。

3 風(fēng)電混塔轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板問題的處理方案

開展風(fēng)電混塔轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板問題的處理工作，需要區(qū)分轉(zhuǎn)接環(huán)是否已經(jīng)生產(chǎn)，并采用具有針對性的措施去進(jìn)行處理。

3.1 已生產(chǎn)的轉(zhuǎn)接環(huán)構(gòu)件

（1）整改方案

針對已經(jīng)生產(chǎn)出來的轉(zhuǎn)接環(huán)構(gòu)件，采用二次灌漿的方式對存在的各項(xiàng)問題進(jìn)行處理。從當(dāng)前實(shí)際情況來看，二次灌漿方案在風(fēng)電行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，積累了大量的成熟經(jīng)驗(yàn)，可以很好地適用于風(fēng)電行業(yè)，特別是在錨栓籠基礎(chǔ)的施工中應(yīng)用更為廣泛。在具體的施工過程中，灌漿料通常選用自流平微膨脹高強(qiáng)灌漿料（28d抗壓強(qiáng)度大于70MPa），充分發(fā)揮其自密實(shí)、適用性強(qiáng)以及施工方便等優(yōu)勢。

（2）流程及施工要求

①施工流程?！敖野濉薄彸襄^板底部混凝土→沖洗和潤濕→上錨板調(diào)整→灌漿→養(yǎng)護(hù)。②二次灌漿施工要求主要表現(xiàn)在平整度、灌漿總深度以及脫空率等方面，在具體的施工過程中，要求如下：

灌漿前的上錨板基礎(chǔ)處理

第一，“揭板”。利用現(xiàn)場起重機(jī)械對已生產(chǎn)的轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板進(jìn)行“揭板”處理。

第二，鑿除上錨板底部混凝土。為提升不同施工階段面的黏結(jié)度和穩(wěn)定性，需對上錨板底部混凝土結(jié)構(gòu)面進(jìn)行鑿除處理。使用電鎬沿上錨板位置內(nèi)外圈各開鑿二次灌漿槽（詳見圖5），清除已剝落、損壞、低強(qiáng)度的混凝土。正常情況下混凝土鑿除深度為30mm，誤差控制在5mm以內(nèi)，同時確保鑿除寬度比上錨板寬度大30mm。

第三，沖洗和潤濕。對完成鑿除處理的混凝土表面進(jìn)行沖洗，確保表面無碎石、浮漿、灰塵等。灌漿施工的前24h，需對表面進(jìn)行連續(xù)、均勻噴灑，確保表層的混凝土達(dá)到飽和狀態(tài)，同時表面又不存在明顯積水。在灌漿施工的前1h，還要對表面進(jìn)行清理，確保灌漿槽內(nèi)無積水。

第四，上錨板調(diào)整。采用在上錨板底部內(nèi)外圈安裝8個M24×40mm調(diào)平螺栓（帶螺母），螺栓頂面用激光測平儀加直角鋼尺調(diào)平至設(shè)計(jì)標(biāo)高（預(yù)留3mm左右調(diào)平高度）。安裝上錨板，并繼續(xù)使用激光測平儀對上錨板平整度進(jìn)行測量，綜合測定平整度。對測量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定上錨板平面各區(qū)域的平整度，并在上錨板上予以標(biāo)示，進(jìn)行不斷重復(fù)調(diào)整，直至上錨板面達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。同時，還需要對上錨板底部與轉(zhuǎn)接環(huán)頂部混凝土的標(biāo)高進(jìn)行有效控制，確保上錨板底部比轉(zhuǎn)接環(huán)頂部混凝土高出20mm至25mm。

3）灌漿。第一，灌漿料的攪拌及施工。施工人員需要嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書上推薦的水料比確定灌漿料拌和所需用水量，且拌和用水需達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場施工采用機(jī)械攪拌，時間需控制在1～2min。第二，灌漿施工。灌漿施工開始前，工作人員對氣候條件進(jìn)行分析，確保日平均溫度不低于5℃。開展二次灌漿，需要從上錨板一側(cè)開始灌漿，直至另一側(cè)溢出，杜絕多側(cè)同時灌漿行為，有效排除上錨板底部存在的空氣。灌漿工作需要確保連續(xù)性，不可間斷，同時還必須盡量縮短灌漿時間，灌漿過程中不可進(jìn)行振搗，如有需要可以采用助推器等設(shè)備進(jìn)行輔助。同時灌漿后的灌漿面高度需高于上錨板面5～10mm。

圖5 二次灌漿示意圖

4）養(yǎng)護(hù)。灌漿結(jié)束后，需及時開展養(yǎng)護(hù)工作，可以采用加蓋濕潤土工布或覆蓋養(yǎng)生薄膜等方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保結(jié)構(gòu)的濕潤。如在冬季施工，養(yǎng)護(hù)工作還必須要對環(huán)境溫度進(jìn)行關(guān)注，確保符合驗(yàn)收規(guī)范的相關(guān)要求。

3.2 未生產(chǎn)的轉(zhuǎn)接環(huán)構(gòu)件

制作灌漿槽模板，待整體澆筑工作完成后開展二次灌漿，施工及養(yǎng)護(hù)要求與已生產(chǎn)的轉(zhuǎn)環(huán)構(gòu)件一致[3]。

4 風(fēng)電混塔轉(zhuǎn)接環(huán)二次灌漿質(zhì)量檢測

為檢驗(yàn)二次灌漿工藝的實(shí)際效果，對已完成二次灌漿的3個轉(zhuǎn)接環(huán)進(jìn)行了“揭板”驗(yàn)收。驗(yàn)收結(jié)果：三個轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板的頂面實(shí)測平整度均≤±1mm，上錨板與混凝土結(jié)合面的汽包均勻分布，直徑不小于15mm的所有氣泡總面積小于上錨板面積的3%，且總脫空率小于5%。以上指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)要求：上錨板平整度≤±2mm，上錨板與混凝土結(jié)合面的汽包均勻分布，直徑不小于15mm的所有氣泡總面積小于上錨板面積的5%，總脫空率小于15%）。

圖6 二次灌漿前

圖7 二次灌漿后

5 結(jié)束語

在后續(xù)的風(fēng)電塔筒轉(zhuǎn)接環(huán)生產(chǎn)過程中，使用二次灌漿施工工藝后，轉(zhuǎn)接環(huán)的上錨板平整度和上錨板底部混凝土的蜂窩、麻面和浮漿現(xiàn)象均得到了有效控制，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，一次性驗(yàn)收合格率100%。

風(fēng)電混塔轉(zhuǎn)接環(huán)二次灌漿是風(fēng)電混塔預(yù)制構(gòu)件施工中的重要環(huán)節(jié)，開展二次灌漿相關(guān)問題的處理研究能夠有效提升轉(zhuǎn)接環(huán)上錨板的平整度和上錨板與轉(zhuǎn)接環(huán)本體的連接質(zhì)量，進(jìn)一步保證風(fēng)電塔筒的施工質(zhì)量。