風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓和法蘭

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組預(yù)埋地腳螺栓基礎(chǔ)質(zhì)量控制措施風(fēng)力發(fā)電機(jī)鋼制塔筒是通過(guò)在基礎(chǔ)混凝土內(nèi)的預(yù)埋構(gòu)件來(lái)和基礎(chǔ)連接固定的。通常的預(yù)埋結(jié)構(gòu)件有基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓兩種?；A(chǔ)環(huán)安裝簡(jiǎn)單，調(diào)平步驟容易，所以在中小功率風(fēng)電機(jī)組中，這種預(yù)埋方法被大多數(shù)風(fēng)機(jī)廠商采用。地腳螺栓是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)中受力較為合理的一種基礎(chǔ)預(yù)埋結(jié)構(gòu)形式。預(yù)埋在基礎(chǔ)混凝土內(nèi)部的地腳螺栓一直伸入到基礎(chǔ)承臺(tái)的下表面，地腳螺栓通過(guò)外面的螺栓套管與混凝土隔離開(kāi)。當(dāng)基礎(chǔ)承受來(lái)自塔筒傳遞的偏心彎矩時(shí)( e > b /6)，基礎(chǔ)頂面一側(cè)受拉一側(cè)受壓。地腳螺栓將拉力傳遞到基礎(chǔ)底面，而壓力由基礎(chǔ)頂面混凝土傳遞到整個(gè)基礎(chǔ)承臺(tái)。采用預(yù)埋地腳螺栓的結(jié)構(gòu)形式，可以使基

2、礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋深變化更為靈活，不會(huì)造成像預(yù)埋基礎(chǔ)環(huán)那樣因?yàn)檎{(diào)整基礎(chǔ)埋深而犧牲結(jié)構(gòu)受力合理性，且必須要配置大量鋼筋滿足受力要求?，F(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率迅速提高，各個(gè)風(fēng)機(jī)廠商都相繼推出了3，5，6MW 的風(fēng)機(jī)樣機(jī)，更大功率的風(fēng)機(jī)也在研制當(dāng)中。隨著風(fēng)機(jī)功率的提高，風(fēng)機(jī)的載荷也成倍增長(zhǎng)。華銳風(fēng)電3MW 110m的風(fēng)機(jī)塔筒底部法蘭直徑已近達(dá)超過(guò)5m，塔筒底部載荷的極限彎矩已經(jīng)達(dá)到16 萬(wàn)kN·m，而5MW 110m 海上風(fēng)機(jī)塔筒底部載荷的極限彎矩接近22 萬(wàn)kN·m。風(fēng)機(jī)載荷的增大，帶來(lái)了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承臺(tái)體量的增大，地腳螺栓基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始顯著提高。采用預(yù)埋地腳螺栓比預(yù)埋基礎(chǔ)環(huán)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，能在一定

3、程度上節(jié)約鋼筋和混凝土用量。另外，采用預(yù)埋地腳螺栓基礎(chǔ)，可以在一定程度上減小塔筒根部筒身的直徑，緩解塔筒的運(yùn)輸難題。如圖1 所示。1 問(wèn)題分析及措施地腳螺栓基礎(chǔ)施工過(guò)程中常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題主要有:螺栓定位不準(zhǔn)螺栓定位不準(zhǔn)最直接的影響是塔筒吊裝，由于螺栓錯(cuò)位嚴(yán)重，致使塔筒起吊后法蘭螺栓孔對(duì)孔困難，延誤吊裝。對(duì)于錯(cuò)位不嚴(yán)重的螺栓雖然可以采用人工糾偏的方法進(jìn)行補(bǔ)救，但是由于螺栓和螺栓孔產(chǎn)生了較大的機(jī)械摩擦力，給螺栓受力造成隱患。對(duì)于錯(cuò)位嚴(yán)重的螺栓，基礎(chǔ)只能做報(bào)廢處理，此案例屢見(jiàn)不鮮。螺栓套管漏漿按照地腳螺栓受力105模型，地腳螺栓應(yīng)將塔筒傳遞來(lái)的拉力一直傳遞到基礎(chǔ)混凝土底部，因此地腳螺栓通長(zhǎng)都應(yīng)當(dāng)與基礎(chǔ)

4、混凝土隔離開(kāi)。一旦地腳螺栓漏漿，尤其是螺栓上下套管漏漿，螺栓將在該部位產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失，在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，該部位會(huì)承受不應(yīng)當(dāng)承受的作用力，一旦超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，該部位會(huì)發(fā)生裂縫，進(jìn)而影響基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)安全。由于這一問(wèn)題一般不容易被發(fā)現(xiàn)，所以更應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。灌漿層地腳螺栓基礎(chǔ)都在塔筒法蘭下部設(shè)置灌漿層，以承擔(dān)塔筒傳來(lái)的疲勞載荷。灌漿層在施工中很容易出現(xiàn)基層吸水不飽和致使灌漿料中的水分被吸走影響灌漿層的強(qiáng)度。另外，灌漿層成品保護(hù)問(wèn)題，一旦出現(xiàn)缺棱掉角，采用修補(bǔ)的辦法是不能滿足技術(shù)要求的，嚴(yán)重的缺棱掉角必須將全部灌漿層鑿除后重新灌漿。2 技術(shù)措施1)地腳螺栓的二次調(diào)平設(shè)計(jì)作為高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，

5、其基礎(chǔ)預(yù)埋件水平度的微小誤差，都會(huì)被塔筒放大，使塔筒頂端產(chǎn)生很大的水平位移。而塔筒的垂直度將直接影響其上部風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和使用壽命，高精度的下部支撐結(jié)構(gòu)，將明顯降低風(fēng)機(jī)偏航、變漿的故障次數(shù)，從而提高風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)利用小時(shí)數(shù)，增加發(fā)電量。風(fēng)機(jī)廠家對(duì)基礎(chǔ)預(yù)埋件水平度的要求很高，大多在1 /1 000 以內(nèi)，也就是3mm 左右。但是在基礎(chǔ)施工過(guò)程中，由于地基不均勻沉降、施工操作等問(wèn)題，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)預(yù)埋件水平度超差問(wèn)題。鑒于此，地腳螺栓錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)了二次調(diào)平裝置，也就是在基礎(chǔ)承臺(tái)混凝土施工完畢之后，還有一次精確調(diào)平的機(jī)會(huì)，即便之前的水平度已經(jīng)處于允許范圍內(nèi)，也可以通過(guò)二次調(diào)平將水平度提到一個(gè)更高水

6、平。具體方法是在錨固法蘭下方設(shè)置一次調(diào)平螺栓，在墊板法蘭下方設(shè)置二次精平螺絲，在灌漿層施工過(guò)程中完成墊板法蘭的二次調(diào)平。如圖2 所示。2)采用模板法蘭配合對(duì)心螺母對(duì)地腳螺栓進(jìn)行準(zhǔn)確定位由于地腳螺栓數(shù)量眾多，華銳風(fēng)電3MW 110m 塔筒的預(yù)埋地腳螺栓數(shù)量為160 個(gè)。為使塔筒能夠順利吊裝，每個(gè)預(yù)埋螺栓都應(yīng)當(dāng)在其位置上準(zhǔn)確定位。以往項(xiàng)目通過(guò)墊板法蘭來(lái)定位螺栓，由于墊板法蘭的螺栓孔直徑(66mm) 比地腳螺栓直徑(56mm) 大，所以定位效果不很理想。為此，專門加工一套模板法蘭，模板法蘭的螺栓孔(59mm) 較墊板法蘭小，再配合對(duì)心螺母，安裝后螺栓定位精度大幅提升，塔筒吊裝工作效率也相應(yīng)提高。模板

7、法蘭只是用于地腳螺栓的地位安裝，承臺(tái)澆筑完畢之后就可以拆卸下來(lái)，拿到下一個(gè)基礎(chǔ)使用，所以每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，加工2 4 套即可，對(duì)于相同風(fēng)機(jī)機(jī)型的風(fēng)電場(chǎng)，模板法蘭是通用的，攤銷成本不大。此外，模板法蘭安裝高度應(yīng)盡量高，以不影響其下部混凝土振搗以及灌漿槽留設(shè)。3)地腳螺栓套管密封地腳螺栓套管可采用PP-R 管，套管內(nèi)徑應(yīng)較地腳螺栓直徑大4 5mm。由于下料誤差，每根螺栓套管很難保證嚴(yán)絲無(wú)縫的與其兩端的法蘭面頂實(shí)。這樣在澆筑混凝土過(guò)程中，水泥漿不能避免地漏到螺栓套管與螺栓之間的空隙內(nèi)，致使螺栓在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失，影響螺栓受力性能。為此，在螺栓兩端增設(shè)熱縮管，熱縮管可以在地腳螺栓錨

8、固系統(tǒng)安裝完畢后再熱縮固定，將螺栓和混凝土完全隔離開(kāi)來(lái)。4)留設(shè)灌漿槽華銳風(fēng)電地腳螺栓基礎(chǔ)灌漿料采用的是PAGEL公司的V1 /60HF 超高強(qiáng)灌漿料，強(qiáng)度等級(jí)C90 /105，強(qiáng)度指標(biāo)如下:24h 抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck75N/mm2;3d 抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck80N/mm2;7d 抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck90N/mm2;2 8 d抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck100N / mm2 ;90 d抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck110N/mm2。對(duì)于高強(qiáng)灌漿料來(lái)說(shuō)，加水量必須精確計(jì)量的，尤其是超高強(qiáng)灌漿料，加水量的準(zhǔn)確性將直接影響灌漿層的質(zhì)量。配置灌漿料除了精確計(jì)量加水量外，還應(yīng)保證拌制好的灌漿料的水分不被基層混凝土吸走。所以灌漿層施工前應(yīng)當(dāng)提前24h 將混凝土基層浸水濕潤(rùn)，灌漿前1h，用海綿吸干灌漿槽內(nèi)的明水，以保證混凝土吸水飽和，不再?gòu)墓酀{料中吸收水分。以往灌漿層都是出于混凝土表面之上，澆水濕潤(rùn)基層時(shí)，水都從模板縫隙滲漏，根本無(wú)法保證混凝土吸水飽和。另外，外漏的灌漿層的成品保護(hù)也比較困難，很容易受到磕碰而出現(xiàn)缺棱掉角的想象，嚴(yán)重影響灌漿層的施工質(zhì)量。鑒于此，設(shè)計(jì)出了下臥式灌漿層，也就是在混凝土承臺(tái)澆筑時(shí)，預(yù)留灌漿槽。這樣灌漿層的基層