风电场施工与安装(风力发电工程技术丛书)
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1.3 混凝土工程

混凝土工程主要包括风力发电机组基础、箱变基础等混凝土浇筑。

风力发电机组基础采用圆形现浇钢筋混凝土基础,混凝土一般采用C35混凝土,垫层混凝土一般采用C20混凝土。

每个风力发电机组基础附近设置一个箱变基础,箱变基础采用C25钢筋混凝土薄壁结构。箱变基础主体采用C25混凝土,垫层采用C15混凝土。

风力发电机组基础采用混凝土搅拌运输车运输至施工现场,混凝土泵车入仓,薄层连续浇筑形式,浇筑层厚30cm,人工振捣浇筑;箱变基础及散热器基础采用混凝土搅拌运输车运输至施工现场,手推车或直接入仓,人工振捣浇筑。

混凝土浇筑的一般机械配置为:混凝土泵车、吊车、混凝土运输车、电焊机、钢筋调直切断机、钢筋切断机、钢筋弯曲机、振捣棒。

1.3.1 混凝土浇筑施工方法及程序

1.3.1.1 混凝土施工程序

基础混凝土浇筑施工程序见图1-4。

图1-4 混凝土浇筑施工程序图

1.3.1.2 混凝土配合比

1.水泥

水泥采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,应符合国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175-2007)的规定,按建筑物各部位施工图纸要求,配制混凝土所需的水泥品种,各种水泥应符合国家和行业的现行标准。不同品种和标号的水泥分开运输,到货的水泥按不同品种、标号、出厂批号、袋装或散装等分别储放在专用的仓库或储罐中。

2.水

混凝土拌和用水应符合《水运工程混凝土施工规范》(JTS 202-2011)的有关规定,混凝土拌和用水的氯离子含量应不大于200mg/L。采用当地地下水和地表水前须进行水质化学分析,满足要求方能用于混凝土拌和。

3.骨料

粗细骨料的质量应符合国家现行标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52-2006)的规定。

不同粒径的骨料应分别堆存,严禁相互混杂和混入泥土;装卸时,应避免造成骨料的严重破碎。

对含有活性成分的骨料必须进行专门试验论证。

4.高效减水剂

减水剂质量应符合《混凝土外加剂应用技术规范》(GB 50119-2003)的规定,且减水剂对混凝土性能无不良影响、减水剂氯离子含量不大于水泥质量的0.02%,减水剂掺量通过配合比试验确定。

5.配合比

在混凝土浇筑前进行配合比试验,混凝土配合比以配合比试验报告为准,施工过程中不可随意修改配合比。施工过程中需要改变经监理工程师批准的混凝土配合比,必须重新申请并得到监理工程师的批准。

1.3.1.3 模板设计

为确保混凝土的外观质量,加快施工进度,降低施工成本,在总结以往施工经验的基础上,借鉴成功施工经验,从模板选型、制作、安装到拆除,制定完善的、可操作性强的模板施工工法,优化模板配置,合理规划使用模板,可满足混凝土内外在质量要求。

1.模板选型原则

(1)模板和支架材料优先选用钢材,模板材料的质量应符合现行国家标准或行业标准的规定。

(2)根据招标文件对模板的要求,对不同部位采用不同型式的模板。

(3)模板的设计、制作和安装保证模板结构应有足够的强度和刚度、足够的密封性,以保证混凝土的结构尺寸、形状和相互位置符合设计规定。

(4)提高模板的通用性和周转次数,以降低施工难度,节约施工成本。

2.模板选型及制作

(1)模板选型。根据基础结构物特性,基础混凝土浇筑选用普通组合钢模板配木模。

(2)模板制作:

1)模板和支架材料优先选用钢材,其质量符合现行国家标准或行业标准的规定。

2)木材的质量达到Ⅲ等级以上的材质标准,腐朽、严重扭曲或脆性的木材严禁使用。

3)模板的制作要保证模板结构有足够的强度和刚度,能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力,防止产生位移,确保混凝土结构外形尺寸准确,并具有足够的密封性,避免漏浆。

4)模板的制作满足施工图纸要求的建筑物结构外形,其制作容许偏差不超过有关规程规范的规定。

5)模板与混凝土接触的面板、各块模板接缝处平整严密,以保证混凝土表面的平整度和混凝土的密实性。建筑物分层施工时,逐层校正下层偏差,并采取有效措施使模板紧贴混凝土面,防止振捣时漏浆或出现错台。

3.模板的安装和拆除

(1)模板在加工厂制作,载重汽车运输至现场安装,钢模板及木模板采用人工定位安装。

(2)按施工图纸进行模板安装的测量放样,重要结构设置控制点,以便检查校正。

(3)现立模板基本施工工艺流程见图1-5。

(4)模板安装过程中,设置足够的临时固定设施,以防变形和倾覆。

(5)模板安装的容许偏差。结构混凝土和钢筋混凝土基础的模板容许偏差,符合2011版《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)中有关模板安装的规定。

(6)模板安装保证模板接缝不漏浆,在浇筑混凝土前,木模板浇水湿润,并保证模板内无积水;清理干净模板与混凝土的接触面并涂刷隔离剂,采用的隔离剂不影响结构性能或妨碍装饰工程施工。

图1-5 模板基本施工工艺流程图

(7)为防锈和拆摸方便,钢模面板涂刷矿物油类的防锈保护涂料,且不采用污染混凝土的油剂,并且不影响混凝土或钢筋混凝土的质量。

(8)模板拆除符合施工图纸的规定,并遵守相关规范的规定。

1.3.1.4 钢筋工程

(1)基础混凝土钢筋在综合加工厂加工,采用载重汽车运输至施工现场。

(2)钢筋混凝土结构用的钢筋符合热轧钢筋主要性能的要求。

(3)钢筋的材质及加工工艺符合现行有关国家标准和行业标准的规定。

(4)所使用的钢筋表面洁净无损伤,油漆污染和铁锈等在使用前清除干净。

(5)钢筋平直,无局部弯折。钢筋加工的尺寸符合施工图纸的要求,加工后钢筋的容许偏差不超过下列要求:受力筋±10mm,箍筋±5mm。

(6)钢筋的弯折加工、焊接和钢筋的绑扎按GB 50204-2002的规定以及施工图纸的要求执行。

(7)现场钢筋的连接采用手工电弧焊焊接和机械连接,为提高工效,节约材料,对于能够采用机械连接的部位,优先考虑机械连接。钢筋接头分散布置,并符合设计及相关规范要求。现场所有焊接接头均由持有相应电焊合格证件的电焊工进行焊接,以确保质量。

1.3.1.5 混凝土浇筑施工方法

(1)混凝土施工工艺流程见图1-6。

图1-6 混凝土施工工艺流程图

(2)施工准备。

1)基础清基处理。基础开挖后,采用人工清基,经过监理工程师验收合格后方可进行基础垫层施工。

2)混凝土垫层施工。基础处理验收合格后,浇筑150mm厚C20混凝土垫层。

(3)测量放线。基础仓面处理合格后,用全站仪、水准仪进行测量放线,模板、钢筋安装和混凝土浇筑严格按照测量点线控制。

(4)钢筋、预埋件安装。由技术人员开出钢筋下料单,在钢筋加工厂制作,钢筋制作安装的基本程序为:读图→绘制钢筋加工表→钢筋厂按照加工表加工成型→运输至现场安装→“三检”验收→监理验收。

1)特殊形状的钢筋在加工厂放大样加工成型,在现场严格按预定的施工程序安装。

2)为了防止运输和安装时造成混乱,加工成型的钢筋出厂前分类捆扎,分类暂时堆存,并挂牌标识。标志牌标明使用单位、部位、规格、加工日期和责任人等。

3)用载重车运输到各施工部位,再用各施工部位的吊运机械将钢筋吊入仓内。

4)风力发电机组基础上层钢筋设置架立钢筋,架立钢筋的直径为16mm,设置位置根据实际情况灵活布置,且必须保证钢筋网的牢固可靠。

5)所有交叉的钢筋,间隔一个交叉点采用铁丝绑扎牢固。

6)在施工过程中遵循一个原则,即所有钢筋不与基础预埋螺栓直接接触。

7)基础埋件主要为风力发电机组基础环及附件埋设、箱变基础埋件埋设、控制箱地脚螺栓和法兰、电缆管埋设、扁钢及接地极(钢材),施工过程中根据图纸要求进行埋设。

(5)立模、校模。模板运输至现场后利用现场吊运设备吊运至工作面,人工安设模板、扣件和拉杆固定。立模完成后进行检查复测,保证模板按测量控制点设置。

(6)清仓、验收。清理仓号内的杂物、排出积水,同时提交有关验收资料进行仓位验收。

(7)混凝土拌和、运输。混凝土采用集中拌和,并通过混凝土搅拌运输车运输至施工现场,按现场试验室提供并经监理工程师批准的程序和混凝土配料单进行统一拌制,并在出机口和浇筑现场进行混凝土取样试验;各种不同类型的混凝土配合比通过试验选定,并根据建筑物的性质、浇筑部位、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件等,选用不同的混凝土坍落度。混凝土出拌和机后,迅速运达浇筑地点,运输时间不超过45min,并保证运输途中不出现分离、漏浆和严重泌水现象。

(8)混凝土浇筑。浇筑仓号首先由作业班组进行初检和复检,并提供原始资料,质检部门进行终检。监理工程师对仓面进行验收合格后,方可进行混凝土浇筑。在软基上进行操作时,力求避免破坏或扰动原状土壤。混凝土在运输至现场后利用混凝土泵车入仓,插入式振捣棒振捣。混凝土浇筑的技术要求如下:

1)混凝土浇筑必须一次浇成,不留施工缝。

2)单个混凝土浇筑时间不超过12h,白天最高气温大于30℃时,在夜间浇筑或采取温控措施。浇筑过程中预备简易防雨、防雪材料,保证浇筑混凝土不受雨雪影响,并备用混凝土运输车辆,保证混凝土浇筑连续不中断。

3)混凝土采用分层浇筑,每层厚度30cm,上下两层混凝土浇筑时间间隔不大于下层混凝土初凝时间前1h。混凝土入仓时,混凝土垂直落距不大于2m。

4)对混凝土进行充分振捣,因基础厚度较大,为保证下层浇筑时振捣密实,在浇筑下层混凝土时,浇筑人员进入钢筋笼内振捣。

5)钢筋网进入孔位置及尺寸大小根据现场施工实际情况确定,使用结束后及时焊接封闭。

6)混凝土保护层垫块采用工字形或锥形,其强度和密实性高于本体混凝土。垫块采用水灰比不大于0.40的砂浆或细石混凝土制成,或采用强度不小于50MPa且具有耐碱和抗老化性能的工程塑料制成。

7)浇筑过程中,采取措施控制混凝土的均匀性和密实性,避免出现露筋、空洞、冷缝、夹渣、松顶等现象,特别对构件棱角处采取有效措施,使接缝严密,防止在混凝土振捣过程中出现漏浆。

8)按施工图纸要求,在混凝土中预留各种孔穴,除另有规定外,回填预留孔用的混凝土或砂浆与周围建筑物的材质相一致。预留孔在回填混凝土或砂浆前,先将预留孔壁凿毛,并清洗干净和保持湿润,以保证新老混凝土结合良好。

9)回填混凝土或砂浆过程中仔细捣实,以保证埋件黏结牢固,以及新老混凝土或砂浆充分黏结,将外露的回填混凝土或砂浆表面抹平,并进行养护和保护。

(9)混凝土养护和表面保护。混凝土浇筑完毕后,及时加以覆盖,避免太阳曝晒。基坑及时采取明沟抽排水措施,以免咸水侵蚀混凝土,影响混凝土质量及后期防腐涂层的施工。混凝土浇筑结束后立即采用喷水和保温保湿措施连续养护,保持混凝土表面湿润,特殊部位和特殊施工时段需采用特殊的方法养护。采用洒水养护,应在混凝土浇筑完毕后12~18h内开始进行,混凝土养护时间不应小于14天,在干燥、炎热气候条件下,养护时间不应少于28天。若混凝土表面出现裂缝,沿裂缝涂纯环氧树脂若干道,并填满裂缝。混凝土养护用水采用达到拌和用水要求的水。

(10)拆模、修补。混凝土强度达到规范规定后,方可拆除模板。模板拆除符合施工图纸的规定外,还要遵守相关规范的规定。

拆模后若发现混凝土有缺陷,提出处理意见,征得监理工程师同意后才能进行修补。对不同的混凝土缺陷,按相应的监理工程师批准的方法进行处理,直至满足设计和规范要求。

1.3.2 大体积混凝土及夏季高温施工方案

1.3.2.1 大体积混凝土施工方案

1.控制措施

为了将混凝土内早期水化热集中释放、削减混凝土温度峰值、减小温度梯度,避免混凝土的危害性收缩开裂,进行大体积混凝土施工时要注意以下方面:

(1)选用低水化热水泥。

(2)添加缓凝型减水剂。

(3)布置冷却管。

(4)经设计、业主、监理同意后,添加优质粉煤灰。

2.施工预案

(1)在钢筋安装的同时,在混凝土结构轮廓内合理布置、绑扎起终点与外界相通的冷却管,冷却完毕后用水泥净浆封堵。

(2)合理布设测温孔。

3.施工时间

及时收集、熟悉气象资料,选择温度适宜的天气施工,并适当调整不同温差时段的施工进度。

4.应急预案

(1)随时进行混凝土温度监测并作好记录汇报。

(2)混凝土温度超标时,冷水供应管接通铝管冷却管,实行换水散热并加强温度监测。

(3)冷却管供水散热仍然不能满足降温要求时,在搅拌站用等水量代替控制,添加适量冰花。

1.3.2.2 混凝土结构夏季高温施工方案

为防止混凝土夏季高温浇筑时产生温度裂缝,施工过程中严格进行混凝土温度控制。根据已有的混凝土施工温度控制经验,可采取如下混凝土温度控制措施:

(1)所有风力发电机组基础混凝土浇筑时入仓温度不高于25℃。当工程区最高温度超过25℃,混凝土采取降温措施。降温措施主要如下:

1)采用仓面喷雾。

2)冷水(冷气)预冷骨料。

3)加冷水拌和。

4)运输混凝土工具应有隔热遮阳措施,缩短混凝土曝晒时间。

5)选用水化热低的水泥。

6)在满足施工图纸要求的混凝土强度、耐久性及和易性的前提下,改善混凝土骨料级配,加优质的掺合料等以适当减少单位水泥用量。

(2)混凝土内设测温元件,混凝土浇筑时在风力发电机组基础混凝土内部埋设4个测温点,混凝土浇筑完成后即开始测量混凝土内部温度,保持混凝土内外温差不超过25℃。

(3)掺入减水剂、加气剂等外加剂,以改善其和易性,减少水泥用量,降低水化热。

(4)在高温时段施工时,选择气温较低时段进行混凝土施工,混凝土运输途中采取保温措施,保持混凝土入仓温度在合理范围。

(5)合理安排,精心组织,尽量减少长间歇期。

1.3.3 混凝土施工质量保证措施

应按照相关标准和工程技术规定对混凝土的原材料和配合比进行检测,并对施工过程中各项主要工艺流程和完工后的混凝土质量进行检查和验收,同时将检测资料及时报送监理工程师。

1.3.3.1 原材料质量检查

1.水泥检验

每批水泥均应有厂家的品质试验报告,并按国家和行业的有关规定,对每批水泥进行取样检测,必要时还应进行化学成分分析。检测取样以200~400t同品种、同标号水泥为一个取样单位,不足200t时也应作为一个取样单位,检测的项目应包括:水泥标号、凝结时间、体积安定性、稠度、细度、比重等,监理工程师认为有必要时,可要求进行水化热试验。

2.水质检查

拌和及养护混凝土所用的水,除按规定进行水质分析外,还应按监理工程师指示进行定期检测。在水源改变或对水质有怀疑时,应采取砂浆强度试验法进行检测对比,如果水样制成的砂浆抗压强度低于原合格水源制成的砂浆28天龄期抗压强度的90%时,该水不能继续使用。

3.骨料质量检验

骨料的质量检验应分别按下列规定在拌和场进行:

(1)在拌和场,每班至少检查两次砂和小石的含水率,其含水率的变化应分别控制为±0.5%(砂)和±0.2%(小石)范围内。

(2)当气温变化较大或雨后骨料含水量突变的情况下,应每2h检查一次。

(3)砂的细度模数每天至少检查一次,其含水率超过±0.2时,需调整混凝土配合比。

(4)骨料的超逊径、含泥量应每班检查一次。

1.3.3.2 混凝土质量检测

1.混凝土拌和均匀性检测

应按监理工程师指示,并会同监理工程师对混凝土拌和均匀性进行检测;定时在出机口对一盘混凝土按出料先后各取一个试样(每个试样不少于30kg),以测定砂浆容重,其差值应不大于30kg/m3;用筛分法分析测定粗骨料在混凝土中所占百分比时,其差值不应大于10%。

2.坍落度检测

按施工图纸的规定和监理工程师指示,每班应进行现场混凝土坍落度的检测,出机口应检测四次,仓面应检测两次。

3.强度检测

现场混凝土抗压强度的检测,28天龄期的试件每100m3成型试件选用3个,3个试件应取自同一盘混凝土。

1.3.3.3 混凝土工程建筑物的质量检查和验收

(1)建基面浇筑混凝土前应按规定进行地基检查处理与验收。

(2)在混凝土浇筑过程中,应会同监理人对混凝土工程建筑物测量放样成果进行检查和验收。

(3)按监理工程师指示和相关标准规范对混凝土工程建筑物永久结构面修整质量进行检查和验收。

(4)混凝土浇筑过程中,应按规定对混凝土浇筑面的养护和保护措施进行检查,并在其上层混凝土覆盖前,对浇筑层面养护质量和施工缝质量进行检查和验收。

(5)在各层混凝土浇筑层分层检查验收中,应对埋入混凝土块体中的各种埋设件的埋设质量以及伸缩缝的施工质量进行检查和验收。

1.3.3.4 混凝土工程建筑物的完工验收

(1)混凝土工程建筑物全部浇筑完成后,按监理工程师指示,对建筑物成型后的位置和尺寸进行复测,并将复测成果报送监理工程师,作为完工验收的资料。

(2)混凝土工程建筑物全部完工后,申请完工验收,并向监理工程师提交完工资料。