预应力风机基础结构件安装工艺探讨

【摘要】随着我国风电行业的快速发展，传统的基础环式基础已不适应大机型、单机高容量的发展，预应力基础成为市场需求，预应力基础的连接受力方式与基础环式受力方式完全不同，本文针对预应力风机基础结构件施工工艺进行探讨，相比传统安装施工工艺，优化预应力基础安装施工工序，提高拼装施工效率，降低现场施工人员工作强度。【关键词】预应力风机基础安装工艺1.引言风能作为一种清洁可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大，近年来风电产业发展较快。风力发电是实现人类可持续发展的需要。风力发电机组因其高度较高，基础在风机运行过程中重复承受360°交变载荷。因此，对塔筒的垂直度控制非常严格，塔筒与基础的传统连接方式多使用基础环式，钢制基础环式基础由于锚入混凝土深度不超过2m，且钢与混凝土粘结作用在循环荷载作用下容易失效，基础环内、外混凝土被分割成完全独立的两部分，无法形成协同作用，存在抗弯抗倾覆能力差，工况适应性差，运输经济性差等弊端。近几年来，随着国内风电机组单机容量向大型化发展，风机基础载荷也随之增大，传统基础环式风机基础相继出现裂隙、遇水冒浆、倾斜度超标等质量问题，出现事故的频率越来越多，周期越来越短，导致基础环式风机基础应用范围越来越小。目前使用较多的一种新型预应力基础方案，由高强度锚杆组件和锚板等基础结构件组成的大尺寸笼状结构通过调平处理具有较高的水平精度，所有锚杆组件协同作用，互相配合，利用金属结构件高强、高刚、高韧的特性，与混凝土整合传递应力的功能，并通过与混凝土的锚固自锁作用和整体预应力张拉技术，依靠环形笼状基础承载风机的水平荷载和弯矩，共同实现复杂载荷的转移和分散，有效避免应力集中，满足塔筒和风机叶轮工作状态的复杂载荷工况。预应力重力式基础锚栓笼，一般采用现场拼装方式，受制于锚栓和锚板重量，同时又要保证锚栓安装位置的准确性、垂直度，控制锚栓外露高度及上锚板的安装精度成为预应力锚栓组合件的关键。2.准备工作根据预应力风机基础结构件图纸上的部件清单，清点各部件数量，对各部件进行外观检查。查看上、下锚板是否变形；锚杆螺纹是否损伤、锚杆是否弯曲，将不合格品剔除，严禁使用。所需部件运至现场后应放置在平整的地方，避免地势低洼、雨水汇集。用软木支垫，以防上、下锚板变形和锚杆螺纹的损坏。锚杆应用防雨布进行覆盖防止生锈和污染。汽车起重机应符合DL/T5250的相关规定，汽车起重机从业人员应持证上岗，汽车起重机应建立特种设备安全技术档案。3.安装锚栓笼按其安装工艺又细分为两种，一种由底环、工装环和锚杆组件组成，工装环仅用于锚栓笼上部临时固定，混凝土浇筑完成后将其取出，循环至下一台风机基础继续使用；一种由上下锚板和锚杆组件组成，上锚板作为永久构件。因两种安装工艺大同小异，上下锚板又日趋成为市场主流，下面仅以上下锚板为例进行阐述。如图2所示：3.1下锚板安装根据风机基础结构件图纸，核对安装下锚板的连接板、连接螺栓、连接螺母、支撑组件和预埋件数量、尺寸和位置是否正确。用连接板、连接螺栓、螺母将下锚板的两个半环拼成整环，根据下锚板上的标识区分上下面。连接板置于下锚板上方，连接螺栓的六角头位于连接板上方，螺母位于下锚板下方。使用钢卷尺分别测量连接件两侧锚栓孔的孔距，如图3所示X1、X2、X3尺寸，其中X3与X1或X2垂直，三个尺寸误差应不大于2.5mm，目视检查连接板和下锚板已贴紧，拼接处锚板两个半环的外缘应对齐，错边量不大于2mm，用开口扳手拧紧连接板上的连接螺栓和连接螺母。选用合适吊车，将下锚板吊起后缓慢移动到预埋件上方300mm处停住，先将下锚板支撑螺栓对应穿入下锚板上的螺孔内，下锚板上下各放一个螺母，在下锚板下面的螺母上加一垫片。如图4所示，支撑螺母要旋至同一高度，支撑螺栓对准预埋件后，吊车将下锚板放置在预埋件上。下锚板上平面到预埋件的距离需满足基础图纸设计要求。调整下锚板相对风机基础中心误差不大于10mm，将下锚板支撑螺栓与对应的预埋件焊接牢固，焊脚高度不小于6mm。调节支撑螺栓上螺母的位置，使下锚板达到图纸设计标高（调节量±15mm），且下锚板水平度小于2.5mm，下锚板上表面高度以标高算出。调好后上报检验。3.2锚杆的准备定位锚杆的准备：根据风机基础结构件图纸要求选出规定数量的定位锚杆；在锚杆的上端（长螺纹端）拧入尼龙调节螺母（不允许用钢螺母），锚杆顶端（长螺纹的端面）至尼龙螺母上平面的距离为L1（见图2）。如图5所示，L1的距离关系式如式1：L1=A1+A2+A3………………(式1)式中：A1--锚杆外露高度；A2--塔筒T法兰厚度；A3--上锚板厚度。在锚杆的下端（短螺纹端）拧上锁紧螺母，锚杆顶端（长螺纹的端面）至锁紧螺母上平面的距离为L2（见图2）。如图5所示，L2的距离关系式如式2：L2=A1+A2+A3+A4………………(式2)式中：A1--锚杆外露高度；A2--塔筒T法兰厚度；A3--上锚板厚度；A4--风机基础高度和灌浆层厚度之和。普通锚杆的准备：将剩余的普通锚杆摆放整齐；锚杆顶端（长螺纹的端面）至锁紧螺母上平面的距离为

L2（见图2）。将准备好的定位锚杆和普通锚杆均匀摆放在下锚板基础周围，方便后续锚栓笼的整体组装工作。3.3定位锚杆与上锚板的安装上锚板安装步骤参照下锚板安装，根据上锚板上的标识区分上下面。用连接板、连接螺栓、螺母将上锚板的两个半环拼成整环。使用钢卷尺分别测量连接件两侧孔的孔距，测量误差不大于2.5mm，目视检查连接板和上锚板已贴紧，拼接处锚板两个半环的外缘应对齐，错边量不大于2mm，用开口扳手拧紧连接板上的连接螺栓和连接螺母。用吊车将上锚板吊起至一定高度，慢慢移动至下锚板正上方，上下锚板连接板切勿对齐，要错开至少三个锚栓孔。先将定位锚杆上端（已安装尼龙螺母）均布穿入上锚板的锚杆孔内，然后将定位锚杆下端（已安装锁紧螺母）穿入对应的下锚板锚杆孔内，待锁紧螺母贴紧下锚板后，在下锚板下方加好垫片并手动拧紧螺母。定位锚杆上端露出上锚板上表面一个螺母高度，并在锚杆顶端手动拧紧螺母。普通锚杆的安装方法：由安装人员将普通锚杆上端穿入上锚板的锚板孔内，倾斜一定角度，如图8所示，提起普通锚杆（已安装锁紧螺母）之后按顺时针旋转一定角度后将锚杆下端穿入下锚板，待锁紧螺母底面贴紧下锚板后，在下锚板下方加好垫片并手动拧紧螺母。全部锚杆安装完毕后，用吊车将上锚板缓慢下放，使上锚板搁置于定位锚杆上端的尼龙螺母上。3.4锚栓笼的调整和固定在基坑外缘每隔90°位置定一锚点，然后用钢丝绳和紧绳器将上锚板拉紧。在划线处悬挂线坠，调整4个方向的钢丝绳拉紧均匀受力，测量锚杆垂直度不大于2.5mm。调节完毕后，锁紧钢丝绳以保证锚栓笼的整体稳定性。锚杆垂直度调节完毕后，调整尼龙螺母位置使定位锚杆上端露出上锚板长度满足L1±1.5mm，将尼龙螺母及大螺母锁死夹紧上锚板，利用锚杆下端的锁紧螺母及大螺母调整上锚板水平度，同时兼顾检查上、下锚板间距尺寸，上、下锚板间距公差-1~+3mm，上锚板水平度度小于1.5mm。调节其余剩余锚杆下端锁紧螺母和螺母位置，使得锚杆上端露出上锚板长度满足L1±1.5mm。检查锚杆最下端螺母无遗漏且拧紧、垫片无遗漏、外露丝扣不应少于3扣或2扣，螺母拧紧力矩要求为300N·m。在锚杆的上端套上临时保护帽进行防护，以免雨雪天气对锚杆产生锈蚀。调整结束后，上报验收。验收合格后，焊接6根钢筋加固锚栓笼。钢筋上端与上锚板下表面焊接，下端与下锚板内圆及基础预埋件焊接，且交汇点焊接，以加强锚栓笼的整体稳定性。绑扎钢筋、支模、浇捣混凝土过程中可能对上锚板的水平度有所影响。基础混凝土浇筑前，应复检上锚板水平度≤1.5mm，并做相应的调整；二次灌浆前，应再次复检上锚板水平度≤1.5mm，并做相应的调整。二次灌浆施工完成后，上锚板的水平度应满足≤1.5mm。塔筒吊装前，上锚板的连接板拆除。4.结论从结构安全角度，预应力风机基础可避免基础环基础的抗弯抗倾覆能力差，工况适应性差等缺