复杂山地大型风电项目基础和风机设备施工技术.pdf

年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:孙长江男高级工程师主要从事风力发电、光伏发电工程方面的研究复杂山地大型风电项目基础和风机设备施工技术孙长江张文龙童森杰(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江 杭州)摘要:山地风能资源富集、不占用耕地已成为风电场建设的热点 然而山地风电厂建设往往面临环境气候恶劣、地形复杂、道路资源紧张、工期紧及大体积混凝土浇筑等诸多难题 为此以东南亚某 大型山地风电项目为例结合项目情况详细分析山地风电设备运输、基础施工和风电机组吊装三个关键性工序提出了山地风电施工技术难点的解决方案达到了提高工程质量及优化工期的目的对国内复杂山地大型风电的建设与走出国门具有重要借鉴意义关键词:山地风电施工组织质量控制中图分类号:文献标志码:文章编号:()():.:近年来随着全球范围内的能源危机和气候变暖危机愈演愈烈各国都加速了对风能、太阳能、地热能、生物能及氢能等新能源的开发和利用 预测结果显示从 年到 年全球发电供给中来自风能的部分将从.上升至 其中陆上风电占比高达 我国作为拥有 万 的陆地面积和超 万 的海域面积的国家在风资源开发上具有储量丰富、可开发区域广阔的先天优势 据统计我国的风能资源总储量约为.亿 陆地实际可开发的风能可达.亿 相比于平原风电山地风电因具有风能资源好、不占用耕地资源、噪音影响小等优势而更具发展前景然而山地风电开发又面临地形地质复杂多变、气候环境恶劣、材料运输不便、通讯困难及大体积混凝土浇筑等难点 此外我国山地风电建设虽发展较早但井喷式的发展直到近年来才开始 因此我国山地风电的技术储备存在不足、行业从事人员的管理和施工水平也良莠不齐 为此本文以东南亚某 山地风电项目为实例结合项目实际情况分析从设备运输、基础施工到风电机组吊装环节的专项施工措施以期为我国山地风电项目建设提供参考和技术支持 工程概况该项目位于丘陵和高山区域植被茂密平均海拔孙长江等:复杂山地大型风电项目基础和风机设备施工技术 年 月在 之间交通运输十分不便 风电场面积约为 总装机容量 由 台单机容量为.的风力发电机组成 风力发电机的轮毂高度 风轮直径 机舱重达 分散的场区、复杂的道路连接及大尺寸的风机部件对运输、吊装提出了严格的要求复杂的地形地质条件及严格的大体积混凝土浇筑要求对风机基础的浇筑施工也提出了挑战 为了方便风机部件的临时储存和倒运该项目共设置了三处堆场 堆场到风力发电机机位的运输距离为 不等 项目施工难点)运输难度大 风力发电机组部件包括机舱、轮毂、叶片、塔筒及变压器等其中主变、机舱及塔筒重量分别约为、和 风机叶片及塔筒长度约为 和 风机部件具有尺寸大、重量大的特点运输极其困难)道路条件差 项目场内道路总长约 具有转弯多、弯道角度大及坡度起伏大的特点最大纵坡坡度达 道路分散连接至多个风电机组区域雨季施工连通和维护困难 为确保运输安全该项目对道路、桥梁等基础设施进行严格的检测和评估 路勘报告显示堆场到项目机位的运输路线上存在一处桥梁承重不足及 处道路弯道过大不满足运输要求)风电机组作业难度大 该项目位于平均海拔 之间的山林地区地形起伏高低落差大气象情况复杂多变导致吊装作业环境恶劣有效作业窗口期短 此外山地大型风机设备的吊装需要根据有限的吊装平台场地条件考虑不同卸货和组装方案作业难度大对工程的安全和进度控制都提出了更高的要求)基础施工难度大 山地风电项目的场地条件复杂基础选型要充分考虑机位处的工程地质条件和外部荷载条件 为保证风力发电机组在 年服役期内正常运行该项目中风电机组基础采用了天然地基扩展基础、地基处理、桩基础等不同形式 扩展基础承台的混凝土用量约 要求一次成型 因此混凝土的运输组织和基础的浇筑是基础施工的难点 施工关键点及解决方案.超大尺寸风机部件运输需要运输的风电机组部件包括机舱、轮毂、叶片、塔筒及变压器等根据所运部件的尺寸、质量以及运输需求对承运车辆进行选择并根据实际条件做到“一车一案”以确保形成最安全、最优化的运输方案 对于坡度较大的路段当车辆发动机的最大牵引力与上坡阻力接近时为安全起见还需额外配置装载机进行牵引装载前先检查车辆情况确定车身性能良好 叶片装车时由两台吊车分别从叶根部和叶片后支点同时吊起扬举车倒车至叶片根部正下方并通过法兰连接 叶片装载后驾驶员配合叶片姿态调整人员将叶片上扬至 并水平旋转 以确认叶片及扬举车都处于正常状态 机舱装车时要确保机舱运输支架置于车板承重梁上 塔筒装车时要放在稳固的位置并使用专业固定装置和工具以确保货物不会移动或滑动以保证塔筒运输过程的稳定性和完整性根据风电装机流程需求车队采用分组运输的方式进行先后顺序为:塔筒、主机、轮毂和叶片 为保障车辆运行安全还需要成立维修小组包括机修人员补胎人员和应急流动车辆并做好充分的物质保障为保障所有车辆均能通过弯道应对运载最大设备的车辆进行转弯模拟 为满足车辆转弯要求道路最小转弯时路宽需达到 以上最小弯道内半径不低于 、外半径不低于 、外扫空不低于 若弯道处坡度大于 考虑雨季路面附着系数降低运输车辆需采用辅助牵引该情况下弯道需外拓.此外道路纵坡坡度需控制在 以内横坡需控制在 以内硬化路面或平整振实后的碎石路面承载能力需满足 /根据路勘报告堆场至机位口公共道路有 处弯道较大不能满足运输要求 因此本项目对不满足运输要求的弯道分别采取了加宽、裁弯取直及改道等处理 此外存在一处桥梁不满足运输要求 根据配车计划对其进行加固使其单跨满足 总重运输轴载满足 运输要求.基础施工工艺本项目的风力发电机采用的八边形扩展基础 基础的施工按照前期准备工作、基坑开挖、基底整理、预埋板及调节螺栓支架安装、混凝土垫层浇筑、安装锚笼、钢筋绑扎、电缆套管安装、模板安装、大体积混凝土基础浇筑、模板拆除、回填和灌浆等工序 基础浇筑首先从底座区域开始并使用长轴振捣器适当振实保证底座浇筑高度比规定高度高出 调整支座底部混凝土的坍落度防止混凝土从支座向外梁流动随后在包括梁在内的基础中分层浇筑混凝土并用振捣器振实 最后浇筑基础基座顶部混凝土并使用振捣器振实 浇筑所需的混凝土用量为 要求一次成型 为了最大程度的降低水化热减少有害裂隙本工程采用“分层浇筑法”浇筑由中心向基础外侧推水 电 与 新 能 源 年第 期进层的厚度控制在 之间为了防止大体积混凝土固化时温度过高(核心温度超过)必须做好混凝土冷却系统并按设计要求在混凝土上部、中部和底部安装热电偶以监测混凝土核心温度变化 此外还需通过掺入聚丙烯抗裂纤维、减水剂和膨胀剂以减低水泥的水化热提升混凝土的抗裂性能.风机部件吊装工艺本项目风机塔架安装高度为 风力发电机采用单片叶片吊装方式最重的设备机舱重量为.起吊的重量由部件重量、挂钩重量及吊索重量三部分组成而起吊最低高度由基底高度、塔筒高度、设备高度、吊索高度、挂钩高度及预留的安全高度六部分组成 根据计算结果需要的最大起吊高度和起吊重量分别为.和.在保证工程质量的前提下提升吊装效率的关键是减少主吊的拆装及转场 因此必须选择合适的吊装工艺和吊装设备优化吊装施工组织 本项目根据实际情况分别采用了如图 所示的双机抬吊和单机吊装两种吊装方式图 吊装工艺图 塔筒采用侧卧姿态运输卸载时为防止塔筒出现损伤采用双机抬吊工艺(图()具体为采用 台满足起吊重量要求的主吊从塔筒头部和塔筒根部同时起吊待运输车驶离后慢慢放下 塔筒的安装则采用主副吊双机吊装工艺该方法适用于起吊处于水平状态下的垂直设备具体为采用起重量较大的主吊和起重量较低的辅吊将塔筒水平吊起随后主吊负责吊起设备辅吊负责向前输送并控制塔筒底部与地面的距离不小于.当设备达到直立状态时辅吊解钩主吊旋转将设备吊至指定位置 扶正后紧固螺栓拆下吊带完成吊装 第一段和第二段塔筒吊装采用 的 型汽车吊作为主吊第三段至第五段塔筒的吊装受制于吊装高度而采用了最大起吊高度 的 型全地面吊作为主吊 塔筒吊装的辅吊则采用了满足起吊重量要求的 型汽车吊机舱、轮毂和叶片的吊装则采用了单机吊装工艺(图()具体为使用满足起重量要求的起重机作为主吊吊装点对称分布在设备核心两侧将设备吊装到一定高度后主吊装机回转将设备吊至风机塔架上然后找到合适的位置固定螺栓卸下吊索完成吊装 机舱、轮毂及叶片的吊装高度约为 采用最大臂长 的 型全地面吊完成吊装通过优化吊装组织本项目的平均单机吊装时间控制在 左右保证施工质量的同时大大减少了施工工期 结 语本项目通过优化运输组织、基础施工组织及吊装施工组织达到了保障设备运输的安全、提高了施工质量和效率的作用 通过采用“一车一案”运输组织方案和道路加宽、裁弯取直及改道等处理措施保障了运输的安全和高效通过优化吊装组织保证施工质量的同时大大减少了施工工期通过采用“分层浇筑法”和混凝土冷凝系统并实时监测混凝土温度变化有效地减少有害裂隙产生提升了风机基础浇筑质量 本文的施工组织技术对推动山地风电建设向更快速、高效的目标发展提高我国的山地风电建设竞争力具有重要借鉴意义参考文献:周文杰.海上风机导管架基础循环受荷性状与分析方法.杭州:浙江大学 朱瑞兆 薛桁.我国风能资源.太阳能学报():肖思达.高原山地型风电项目风能资源分析和电气设计研究.南宁:广西大学 吴诗铭.高海拔山地风电施工组织.水利水电技术:中英文 ():高山.高海拔山地风电基础施工质量控制.人民珠江():