探究风力发电机组预应力锚栓安装工艺.pdf

本文结合风电场风力发电机组项目实例，重点围绕预应力锚栓安装工艺流程及要点、预应力锚栓拉伸、安装期间的精度控制策略、安装质量验收几方面展开探讨，供同行参考。关键词：风力发电机组；预应力锚栓；安装工艺；质量控制某风电场拟安装33台单机容量为1500kW 的风力发电机组，总装机容量49.5MW，发电厂产生的电力经由35kV 送电线路输送至110kV 升压站后并入电网。风电场采用预应力锚栓基础，风机塔筒与基础的连接采用锚栓组合件，组成结构完整且稳定可靠的整体结构，保证工程质量的同时减少钢筋用量、降低工程量。1 预应力锚栓安装工艺分析1.1 预埋件的埋设基础开挖。按施工图纸要求控制风机基础的开挖深度和宽度，要求基底标高在+2.00mm 以内。若由于开挖进尺控制不到位而出现超挖现象，用C15素混凝土回填超挖部位，或采用回填碎石并夯实的方法，直至基础底部标高与设计标高保持一致为止；预埋安装。在水准仪的辅助下沿圆周均匀布置锚栓埋件，敷设12根 300mm 的 PE 电缆套管，起到防护作用；垫层施工。垫层模板布设到位后，由拌和站根据配合比拌制混凝土，通过出厂质量检验后用混凝土搅拌运输车转运至现场进行浇筑。浇筑表面用木搓子抹面，垫层平面中心与风机中心重叠，最大偏差不超过10mm，垫层平面尺寸比基础底平面尺寸周边大200mm1。1.2 下锚板的安装根据现场施工要求，安排适量合适规格的预应力锚栓组合件入场，通过进场检查后，分类存放到位，由专员妥善管理，以便使用。预应力锚栓组合件用软木和防雨布防护，避免在存放期间出现质量问题。定期抽检，根据力学性能、应力松弛等方面的检验信息判断预应力锚栓组合件的质量，确保投入使用的所有构件均满足质量要求。下锚板安装前，核对预埋件的位置、尺寸、数量，保证各项指标均无误，例如预埋件位置相对误差不大于40mm。下锚板分片对接组装，连接件采用连接板和连接螺栓。安装采用25t 汽车吊，吊起待安装的下锚板后缓慢移动至预埋件上方30cm 的位置，穿定位调平螺栓，将锚板两侧螺母拧紧；检测锚板的位置，确定下锚板中心，若与基础圆心同心度的偏差小于4mm，进一步调节锚板直至水平偏差小于4mm 为止；确认下锚板的安装位置无误后，用焊机焊接螺栓与基础埋件。1.3 上锚板和锚栓的安装锚栓组件的安装遵循自上而下的原则，首先安装尼龙螺母，旋转至锚栓上安装位置，再进行 PE套管、锁紧螺母的安装。上锚板安装依然在吊车的辅助下完成，经过吊装后将待安装构件转移至已到位下锚板的上方，经过调整后使上、下锚板对齐，穿上定位锚栓进行连接，根据锚板的位置关系调节尼龙螺母；剩余普通锚栓上、下两端分别穿上、下锚板，检测穿设位置，无误后拧紧即可。1.4 锚栓笼的调整在风机基础外侧均匀布置4个桩，用葫芦和钢丝绳连接上锚板和桩，通过对钢丝绳方向的调节使上下锚板对齐；用全站仪检测垂直度，根据检测结果加以调整，若无误则检测并调整上锚板的水平度。测量时，首先检测上锚板尼龙螺帽上的一点，根据检测结果调整螺母，直至上锚板的上表面标高达到设计要求为止。1.5 钢筋绑扎及混凝土浇筑156 EPEM 2023.7 下电力工程Electric Engineering以施工放样图为准，由钢筋工在指定位置布设钢筋并绑扎到位。机械调运钢筋，经检查确认钢筋规格、形态、数量各方面均无误后，开始绑扎垂直插筋。钢筋安装时，严格控制钢筋的位置，避免其与锚板、锚栓发生碰触。安装时参照下锚板的位置，确保底层水平马凳筋略高于该锚板。由于构件空间冲突而导致穿越锚栓笼较为困难时，视实际情况对钢筋做弯折、切断处理，但不可对钢筋受力产生不良影响。底层钢筋布设后，预制混凝土垫块加以防护，形成厚度为120mm 的保护层，其他部位的保护层厚度均按70mm 的要求予以控制。钢筋交叉时，用钢丝将其固定至一个交叉点上，避免钢筋错乱分布2。1.6 基础灌浆对灌浆料接触的混凝土表面凿毛，清理浮灰、碎石、油污等杂物，以便基础灌浆的顺利进行。灌浆前24h 内向地基适度洒水，使其保持湿润状态；灌浆前1h，用热水将地面积水冲洗干净。根据前期试验确定的灌浆料比例精准称量原材料，置入搅拌桶内，用电动搅拌枪做充分的拌合。掺料顺序为先掺水，再掺入灌浆料，待所有粉料均掺入后，持续3min 的搅拌，使浆液具有均匀性。灌浆料随拌随用，避免由于中途间歇时间过长而发生固结。浆液灌注完成后，从风机基础的一侧依次灌浆，禁止两侧同步进行。灌浆连续进行，避免局部存在断层集聚气泡、缺浆问题。施工人员注重工序的协调，加强现场管理，在不影响灌浆质量的前提下缩短灌浆时间，尽可能在10min 内完成灌浆活动。灌浆结束后，浆液需填满基础且略高于基础。2 预应力锚栓拉伸2.1 准备工作拉伸作业时间安排在二次灌浆强度达标后，拉伸前将附着在锚栓螺纹上的杂物清理干净，以便顺利旋入螺母。为使预应力锚栓拉伸作业高效进行，在锚栓孔周边放置足量的螺母和垫圈，连接时便捷取用此类材料。2.2 拉伸流程及要点拉伸前将上锚板平面的杂物清理干净，取密封耐候硅胶，向锚板对接缝及锚板与筒节连接部位打胶；塔架法兰孔与锚栓对准后，开始缓慢下放锚栓直至顺畅穿过法兰孔为止；将垫圈和螺母配套到位，用电动扳手以对角的方式预紧锚栓；第一节塔架被吊装至指定位置后，初拧螺母，对锚栓以180对称的方式做张拉处理，此阶段拉伸至超张拉油压的70%80%，张拉装置采用液压拉伸器，随后做第二次张拉直至实际张拉力与超张拉油压保持一致为止。锚栓拉伸统一遵循“对称、顺时针方向”的原则，逐根张拉，确认本根锚栓的张拉质量达标后进行下一根张拉，以此类推。第一节塔筒安装到位后，按超张拉拉力的70%80%进行锚栓张拉，圆周1/2锚栓张拉结束后，将上一节塔筒吊装到位，对称完成剩余锚栓的张拉。在锚栓张拉至超张拉拉力的70%80%后方可吊装发电机，吊装结束后对预埋锚栓和基础法兰锚栓做二次拉伸，张拉力与超张拉拉力保持一致。张拉结束后，拧紧螺母，从锚栓螺纹经过螺母、垫圈到法兰盘画一道直线，形成紧固标识。2.3 抽检“欠 张 拉”。锚 栓 张 拉 后，用 扳 手 施 加50100Nm 的扭矩以便检验，合理状态是螺母维持稳定（不被拧动），同时其与法兰板紧密接触（无间隙），此时锚栓张拉效果达到要求。对于法兰锚栓“欠张拉”的情况，抽检数量取总量的20%，检验结果中有1个不满足要求时，将抽检比例增加至50%，若此部分有5%不达标，重新超张拉以及紧固所有的法兰锚栓3。“过 张 拉”。锚 栓 张 拉 后，用 扳 手 施 加50100Nm 的扭矩以便检验，合理状态是螺母维持稳定（不被拧动），同时其与法兰板紧密接触（无间隙）。在该检验方式的基础上，缓慢加压至螺母呈拧动的状态，实际油压控制在设计预拉力的1.3倍以内，若超出则需卸载锚栓并再次紧固。遇拉力超过设计预紧力1.4倍的情况时，对应锚栓不具备利用的价值，需更换并再次检验，直至达标为止。锚栓抽检结果如下：锚栓规格 M48、强度等级10.9、第一节塔筒张拉值569kN、吊装完超张拉力759kN、设计张拉力660kN。2.4 预应力锚栓安装精度的控制措施垂直度和同心度的控制采用经纬仪或铅垂线法。预应力锚栓安装环节，需以前述提及的方法严格控制上、下锚板的同心度，保证误差在3mm 以内。为获得准确可靠的检测结果，需采用高精度的测量工具，但从实际安装情况来看，锚栓高度较高，若要在上锚板位置操作检测仪器并非易事，操作难度的增加易导致检测结果缺乏准确性。为兼顾精度控制和操作便捷性的要求，同心度的控制可采用铅垂线法，具体要点为：将锚板划分为四个象限，精准设置标志2023.7 下 EPEM 157电力工程Electric Engineering点，在各点悬挂铅垂线，调节螺栓的缆风绳以实现对上锚板水平状态的调整，该操作需多次进行，直至同心度达标为止（不超过3mm）。虽然以挂铅垂线的方法控制锚栓的同心度存在操作较为烦琐的局限性，但精度较高，且操作难度降低，因此总体来看是一项可行性较高的垂直度和同心度控制方法。十字撑结构。在本工程中，预应力锚栓的挠度变形较为明显，不利于同心度的控制。为提高同心度的控制精度，采取如下方法：安装上锚板，检测同心度并予以调节；用 32钢筋与上锚板做点焊处理，使各构件组合为十字撑结构，稳定支撑上锚板以免出现锚栓大范围挠度变形的情况；用于支撑的钢筋与上锚板及预埋件形成稳定可靠的连接关系，并在此过程中避免梁位置与埋管位置重合的情况。配套锚栓精度调整工装。锚栓安装时用两块锚板定位，但锚栓与锚板孔间存在间隙，因此存在上、下锚板的锚孔可保证两点精度，但无法保证锚栓的垂直度和锚板同心度的局限性。为应对该问题，准备一块锚孔精度较高同时尺寸与锚板尺寸一致的锚板作为工装，将其布设在锚栓顶部位置，达到“三点一线”的效果，从而提高锚栓垂直度和锚板同心度的控制水平。在增设锚栓精度调整工装后，有利于锚栓调节作业的顺利进行，并使锚栓保持稳定，以免在钢筋安装、混凝土浇筑期间出现锚栓变形现象。此外，锚板精度调整工装具有重复利用的价值，因此工程资源的利用水平较高，对节约工程成本有益。适时测量及纠偏。预应力锚栓及其组合件安装到位后，既有锚栓的安装位置可能会受到后续操作的影响，导致锚栓的安装效果变差。为规避该问题，需在后续施工中加强对锚栓的检测，根据实测结果判断偏差，随即采取纠偏措施。具体要点如下：锚栓安装到位后，在上锚板的各象限分别精准设置标记；进行首次测量并获得数据，在后续的钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑等工序的施工中均随即进行检测，将检测结果与初始数据做对比分析，判断指标偏差是否超出许可范围，若有指标超限的情况需随即调整，对于指标未超限但即将接近误差的最大允许范围的情况，也需随即调节，从源头上避免安装精度不达标的问题。3 安装验收质量标准锚栓组合件贯穿整个基础，结构连续、无强度突变和刚度突变；对锚栓施加预拉力后，使钢筋混凝土结构均受到上、下锚板的压力作用，基础保持受弯状态，混凝土压力有所释放但并未完全释放，因此也呈受压状态，此时有利于提升锚栓的耐久性。为保证锚栓组合件的安装质量，需严格进行各项目的检查，根据检查结果判断锚栓组合件的质量是否达标，若不满足要求则随即调整。表1 预应力锚栓组合件的安装质量控制标准施工质量验收规范规定验收记录观测部位上锚板防腐、污染、破损、变形已防腐，无污染、破损下锚板破损、变形.完好无损锚栓防腐、污染、破损、变形已防腐，无污染、破损、变形一般项目下锚板与基础中心同心度5mm2.5、2.5、2.5、2.5、2.0mm上.下锚板同心度3mm1.5、1.3、1.2、1.4、1.2mm下锚板水平3mm1.3、1.4、1.2、1.5、1.2mm错栓顶端露出上锚板长度土1.5mm-1.8、-0.9、-0.7、1.0、0.8mm上锚板水平度（浇筑前）1.5mm0.8、1.0、1.2、0.9、1.1mm上锚板水平度（浇筑后）2mm1.0、0.8、0.9、0.7、0.9mm根据表1的预应力锚栓组合件安装质量检验情况可知，预应力锚栓的同心度、水平度等各项指标均得到有效控制，安装精度较高，安装质量良好且各项安装活动能够按照施工计划有条不紊地落实到位，施工效率高，能够为工程后续工作的开展争取充足的时间。由此表明，本工程采取的预应力锚栓安装工艺具有可行性。综上所述，传统风力发电机组基础还存在强度突变、刚度突变的问题，稳定性欠佳，相较而言，预应力锚栓基础可规避传统基础的各类问题，结构完整性、受力稳定性均良好，塔架与基础保持刚性连接状态，在维持整体稳定性的同时减少钢塔架埋入基础部分的用钢量，减少施工材料用量以及缩减工程量。从施工进度的角度来看，预应力锚栓组合件的到场时间比传统基础环提前一个月，为项目的建设争取更加充足的时间。因此，预应力锚栓基础的综合质量良好，具有推广价值。参考文献1张栋.风力发电机组塔架超高预应力锚栓安装精度控制浅析 J.水电与新能源,2017,12.2李育群.风力发电机组新型预应力锚栓组件安装工艺及质量控制标准 J.中国标准化,2017,16.3 蔡宏德.风力发电机组基础优化及预应力锚栓施工技术 J.安徽建筑,2015,2.