張 庚 郭延芳

(中國水利水電第四工程局有限公司，青海 海南 810007)

1 研究背景

風(fēng)力發(fā)電目前在國內(nèi)已大范圍施工及應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電工程屬于“短平快”項(xiàng)目。近年來，風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目在施工過程中已面臨冬季施工，而在極限溫度下保證風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑質(zhì)量成為施工重點(diǎn)控制對象，為此，需要研究可以在冬季對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)全過程進(jìn)行保溫的施工工法，以保證施工各項(xiàng)指標(biāo)滿足各類標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 研究區(qū)域概況

青海省海南州特高壓外送基地電源配置項(xiàng)目海南州切吉鄉(xiāng)一標(biāo)段1000MW風(fēng)電場(550MW)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及場內(nèi)道路工程，工程規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模550MW，共布置209臺風(fēng)機(jī)機(jī)組，包含2號、3號兩個地塊，具體布置為：2號地塊(500MW)安裝189臺2.65MW的風(fēng)機(jī)機(jī)組，3號地塊(50MW)安裝20臺2.5MW風(fēng)機(jī)機(jī)組。每臺風(fēng)機(jī)設(shè)置1座箱式變壓器。2號地塊(500MW)中400MW采用35kV架空線路通過16回線路將電力輸送至北側(cè)切吉西330kV升壓站，2號地塊(500MW)剩余100MW與3 號地塊(50MW)采用35kV架空線路通過6回線路將電力輸送至2號風(fēng)場南側(cè)新建切吉西1號110kV升壓站，再通過1回110kV線路送至切吉西330kV升壓站。本標(biāo)段冬季混凝土施工共80個風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，共計(jì)混凝土50560m3，首臺風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)于2019年12月25日開始澆筑，2020年3月31日完成首批80臺風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑。

3 施工特點(diǎn)

相對以前風(fēng)力發(fā)電工程施工，本工程施工有以下特點(diǎn)：本項(xiàng)目屬于冬季施工，且地處高海拔位置，常年溫度較低，年平均溫度1.9℃，冬季施工質(zhì)量控制難度大；高寒高海拔冬季施工大跨度保溫棚，底面為長方形，直徑約26m，高度不低于2m，采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)，方便拆裝；保溫棚采用鋼桁架支撐，頂部采用三防保溫篷布覆蓋，內(nèi)部采用暖風(fēng)機(jī)供熱，保證棚內(nèi)溫度滿足施工要求；保溫棚棚面合理設(shè)置可揭開窗口，進(jìn)料孔位置方便易調(diào)節(jié)，混凝土及錨籠環(huán)入料便捷；暖棚倉面供電采用離網(wǎng)型移動車載光伏車進(jìn)行倉面保溫和供暖，自混凝土澆筑開始，暖棚保溫及供暖時間不得小于48h；同時混凝土澆筑成型以后，需采用兩層厚度8cm的保溫被覆蓋進(jìn)行全冬季保溫。在基礎(chǔ)周圍進(jìn)行覆土保溫，保證風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)冬季施工質(zhì)量。施工工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

4 施工工藝操作要點(diǎn)

4.1 保溫棚規(guī)格選擇

單套保溫棚采用兩榀橫向支撐桁架支撐，單榀長度為25.2m，主骨架采用φ50、δ=3mm壁厚鋼管；其他支撐采用φ20圓鋼支撐，焊接成長方體，高度為0.3m，寬度0.4m，斜向?qū)伍L度為0.65m。采用8榀圓弧桁架作為保溫棚骨架，間隔3.53m均勻布設(shè)，單跨圓弧桁架通過兩榀弧形桁架之間的連接板連接而成，單榀弧形桁架由φ50、δ=3mm壁厚鋼管及φ20圓鋼焊接而成，焊接完成后成三棱錐狀，搭接在底部橫向桁架之上，采用連接板連接。每榀桁架采用槽鋼及鋼管焊接件連接支撐，保證保溫篷布受力均勻，連接件間隔1m布設(shè)(見圖2)。

圖2 保溫棚圖例 (單位：m)

4.2 保溫棚搭設(shè)

a.底層橫向桁架安裝。橫向桁架共分為雙側(cè)，四榀，單榀長度13m。安裝時，采用25t吊車或隨車吊進(jìn)行吊裝，人工在外側(cè)進(jìn)行輔助吊裝就位，吊裝完成后在其外側(cè)打安φ25插筋，插筋打入地下50cm，外露20cm，間隔2m布設(shè)，保證底部基礎(chǔ)穩(wěn)定。

b.弧形桁架安裝?；⌒舞旒馨惭b時，采用吊車將桁架放平在平整的地面上，將兩塊連接板拼接在一起，上緊連接螺栓，套裝固定螺母，再采用人工配合吊車將連接牢固的弧形桁架吊裝就位，將圓弧桁架底部連接板安裝在橫向桁架的連接板之上，上緊連接螺栓，套裝固定螺母，單榀依次循環(huán)安裝完成。

c.圓弧段橫向支撐桿安裝。支撐件采用[8槽鋼及φ50鋼管焊接，單個長度3.63m，間隔1m依次排布在圓弧桁架上，支撐件采用人工安裝，單個安裝時，必須將[8槽鋼完全扣入圓弧桁架主管件之上，保證支撐不會脫空傷人。支撐件安裝時應(yīng)自高至低依次進(jìn)行，便于操作人員施工時安全繩的使用。

d.纜風(fēng)繩安裝。纜風(fēng)繩采用塑料套管套裝，防止脫絲傷人，纜風(fēng)繩綁扎在兩側(cè)橫向桁架之上，沿弧形桁架方向布置，將整個桁架纏繞一圈，纏繞形式為雙榀圓弧桁架對角拉緊，再從圓弧桁架底部扎一根水平纜風(fēng)繩，根據(jù)設(shè)計(jì)，共布置纜風(fēng)繩16根，現(xiàn)場將纜風(fēng)繩采用花籃螺栓上緊后方可進(jìn)行下一步作業(yè)。

e.三防保溫篷布搭設(shè)。待骨架工作全部施工完成，再進(jìn)行三方保溫篷布的施工，單塊篷布尺寸為3m×15m，采用25t吊車將單側(cè)綁扎鋼管的三防保溫篷布吊起，自下向上鋪設(shè)，鋪設(shè)沿一個方向進(jìn)行，搭接寬度不低于30cm，底部拖在地面上，周邊覆土，保證其四周嚴(yán)密不漏風(fēng)。

4.3 墊層混凝土澆筑

墊層澆筑時，人員從弧形桁架攀爬至下料口位置，采用鋼筋加工成型的鉤子將保溫篷布揭開一個1m見方下料口，根據(jù)需要，共布置下料口4處，人員在弧形桁架上開下料口時，應(yīng)該掛好安全帶，保證人員施工安全。

4.4 錨籠環(huán)吊裝

錨籠環(huán)吊裝時，將中間兩塊保溫被打開，并將兩側(cè)的纜風(fēng)繩稍做調(diào)整，將中間部位橫向支撐件中間6m位置全部拆除，保證錨籠環(huán)吊裝不受影響。

4.5 鋼筋安裝與基礎(chǔ)混凝土澆筑

鋼筋根據(jù)現(xiàn)場布置，從在基坑邊預(yù)留的馬道口段，將側(cè)門保溫篷布揭開，人工抬入倉內(nèi)即可。

基礎(chǔ)混凝土澆筑時，人工在保溫棚頂部開一個1.5m見方的下料口，人工開孔將兩臺泵車的泵管統(tǒng)一安放在同一個孔內(nèi)。

4.6 養(yǎng)護(hù)期間保溫措施

自混凝土澆筑開始，暖棚保溫及供暖時間不得小于48h；同時混凝土澆筑成型以后，需采用兩層厚度8cm的保溫被覆蓋進(jìn)行全冬季保溫。在基礎(chǔ)周圍進(jìn)行覆土保溫，保證風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)冬季施工質(zhì)量。

4.7 保溫棚拆除

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土養(yǎng)護(hù)到齡期覆土保溫后進(jìn)行保溫棚拆除。

5 其他位置保溫措施

5.1 骨料堆存棚保暖措施

骨料堆存棚可容納5000m3骨料，主體結(jié)構(gòu)采用彩鋼結(jié)構(gòu)，頂棚采用彩鋼板及透光材料交替布設(shè)，料堆區(qū)采用墻體隔離。骨料倉及受料倉占地面積為100m×40m，保溫棚外部搭設(shè)100m×45m巖棉板(δ=10cm)保溫棚進(jìn)行全封閉式包裹，巖棉棚上預(yù)留骨料運(yùn)輸進(jìn)出口兩樘大門，大門尺寸為6m×8m，采用卷簾門形式，車輛進(jìn)出后及時進(jìn)行關(guān)閉，保證料倉棚內(nèi)溫度。

骨料倉進(jìn)行硬化處理，硬化面積為1500m2，厚度30cm，采用C30混凝土澆筑，在面層布設(shè)φ25@25cm×25cm鋼筋，間隔1.5m布設(shè)φ50暖氣排管，保證倉內(nèi)骨料溫度。墻面采用暖氣片供熱，間隔40cm×2.5m布置兩排暖氣片，保證室內(nèi)溫度。將供熱管路尾端原本需要接引至冷凝器的管路接引至拌和樓水箱內(nèi)，以給拌和用水加熱。

5.2 拌和樓保暖措施

拌和樓內(nèi)采用巖棉板全封閉包裹，拌和樓出機(jī)口采用巖棉板進(jìn)行三面圍擋，出口部位采用掛保溫布進(jìn)行保溫，安裝暖氣片進(jìn)行供熱，保證樓內(nèi)溫度。下料口采用伴熱帶進(jìn)行纏裹，保證下料口下料正常。

5.3 皮帶機(jī)及水箱外部保暖措施

皮帶機(jī)及水箱外部采用10cm厚巖棉進(jìn)行全封閉式包裹，內(nèi)部采用同路蒸汽管道進(jìn)行加熱，皮帶機(jī)處采用鋼管、水箱內(nèi)采用花管(鋼管)，管道尺寸均為φ50、δ=3mm。皮帶機(jī)棚尺寸為37m×2m×2m，管路沿長度方向布置循環(huán)式管道，中間部位增加一條并聯(lián)管路通向水池內(nèi)，轉(zhuǎn)用花管進(jìn)行水箱內(nèi)水的加熱，形成一套回路，保證骨料及水的溫度?，F(xiàn)場水溫測量為1次/h，若水溫高出60℃時，拌和時先將水與粗細(xì)骨料進(jìn)行拌制，完成后再加入水泥、粉煤灰及外加劑再次拌制，保證混凝土性能滿足要求。

5.4 外加劑池保暖措施

外加劑的質(zhì)量和應(yīng)用技術(shù)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。外加劑附有產(chǎn)品說明書、出廠檢驗(yàn)報(bào)告、性能檢測報(bào)告及合格證，進(jìn)場后取樣復(fù)試，并檢驗(yàn)外加劑與水泥的適應(yīng)性。外加劑池采用鋼結(jié)構(gòu)箱體，外側(cè)安裝伴熱帶，外層鋪貼2層3cm厚橡塑保溫海綿，同時用熱水拌制外加劑溶液。

5.5 水泥罐保暖措施

工程冬季施工主要設(shè)置水泥罐5個，粉煤灰罐2個，水泥罐及粉煤灰罐出口采用伴熱帶加熱，保證下料通暢。

5.6 受料斗及稱量斗保暖措施

受料斗及稱量斗基坑內(nèi)布設(shè)暖氣片，間隔1.5m均勻布設(shè)；架設(shè)兩道暖氣排管，布置在稱量斗底部直皮帶機(jī)上，暖氣管道采用φ50鋼管；在受料斗頂部增加一排水平桁架，將暖風(fēng)機(jī)固定在桁架上，單個受料斗內(nèi)布置2臺暖風(fēng)機(jī)；受料斗內(nèi)再采用φ50管道沿內(nèi)壁布設(shè)2排，保證受料斗內(nèi)溫度。

6 溫度計(jì)算

根據(jù)合同文件，混凝土出機(jī)口溫度不得低于12℃，入倉溫度不得低于8℃。設(shè)置相關(guān)保溫措施，對相關(guān)原材料進(jìn)行保溫，保證混凝土出機(jī)口及入倉溫度。按照《水電水利工程混凝土預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》要求，采用加熱拌和用水、加熱砂石骨料等措施提高混凝土拌和溫度，按照混凝土拌和溫度計(jì)算公式計(jì)算混凝土拌和物溫度。

6.1 拌制溫度計(jì)算

a.拌和用水溫度為60℃，骨料溫度為3℃，砂溫度為3℃(見表1)。

表1 混凝土出機(jī)口溫度計(jì)算

溫度=∑(實(shí)際重量×比熱×材料溫度)/∑(實(shí)際重量×比熱)

b.拌和用水溫度為50℃，粗骨料溫度為0℃，砂溫度為0℃(見表2)。

表2 混凝土拌和溫度計(jì)算

溫度=∑(實(shí)際重量×比熱×材料溫度)/∑(實(shí)際重量×比熱)

在低溫季節(jié)，混凝土拌和時因外界氣溫較低造成混凝土拌和物溫度降低，在拌和站內(nèi)部溫度為0℃的條件下，根據(jù)《水電水利工程混凝土預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，拌和過程中的溫度降低值約為3～3.5℃，因此，當(dāng)拌和溫度在15～15.5℃時，能滿足出機(jī)口溫度不低于12℃的要求。選用拌和用水溫度為60℃，骨料溫度為3℃，砂溫度為3℃，方可滿足出機(jī)口溫度12℃的要求。

6.2 運(yùn)輸溫度計(jì)算

拉運(yùn)完成剩余溫度(見表3)=出機(jī)口溫度-(溫度損失系數(shù)×運(yùn)輸時間+0.032×轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù))×(混凝土出機(jī)口溫度-室外環(huán)境溫度)。

表3 拉運(yùn)完成剩余溫度計(jì)算

6.3 入倉溫度計(jì)算

終溫(見表4)=拉運(yùn)完成剩余溫度-4×透風(fēng)系數(shù)×3.6÷(0.04+泵管外保溫層厚度÷泵管外保溫材料導(dǎo)熱系數(shù))×泵管內(nèi)混凝土與室外環(huán)境氣溫差×混凝土在泵管內(nèi)輸送時間×泵管外(含保溫材料)÷混凝土比熱容÷混凝土質(zhì)量密度÷泵管內(nèi)徑。

表4 入倉溫度計(jì)算

根據(jù)上述溫度計(jì)算，采取的措施可滿足混凝土的溫控要求。

7 結(jié) 語

風(fēng)電工程在未來一段時間將成為國內(nèi)施工建設(shè)的重要組成部分，冬季施工將成為一種常態(tài)，為保證冬季風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑質(zhì)量，青海省高寒地區(qū)冬季施工期間，采用的施工倉面保溫棚、拌和樓巖棉棚保溫，鍋爐及相關(guān)供熱管路保溫，設(shè)備保溫及錐坡面刮軌、人員全面監(jiān)控測溫等一系列溫控措施，確保了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)冬季施工混凝土澆筑質(zhì)量，具有一定的推廣意義。