风机基础预应力锚栓笼质量控制点分析.pdf

水电站设计 第 卷第 期年 月修回日期：第一作者简介：魏利（），男，湖北武汉人，助理工程师，从事水电工程项目管理工作。风机基础预应力锚栓笼质量控制点分析魏利，郭勇（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 ）摘要：预应力锚栓笼作为风机基础重要部件之一，严格控制其原材料物理力学性能指标、制作及安装质量，对风电工程能安全施工、确保施工质量和按期完成起到积极的推进作用。关键词：风机；预应力锚栓笼；塔筒；制作安装；质量控制中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）前言风能作为一种可再生能源，已经越来越受到世界各国的重视，成为了国际新能源长期开发重点。根据全球能源互联网发展合作组织发布的数据显示，“十四五”期间我国规划风电项目投产约 亿 ，年规划风电总装机 亿 （其中仅陆上风电装机 亿 ），年平均增加超过 万 。风力发电机组是利用风能带动叶片转动所产生的机械能，通过发电机将机械能转变成电能的设备 。目前风电场常用两类基础型式，分别是座环基础和预应力锚栓笼基础。两者相比，预应力锚栓基础能更有效避免风机基础应力集中现象，减少风机基础混凝土量，保障风力发电机组正常安全运行。而锚栓笼的质量控制是整个风机基础中的重中之重，决定着风机能否顺利安装 。工程概况以国外某风电场为例（以下简称“本项目”），工程总装机容量为 ，装机 台，单机容量为 。本项目风机基础为八爪型基础，直径为 ，埋深为 。预应力锚栓分两次张拉，第一次拉力值为 ，第二次拉力值（超张拉）为 ，验收检查拉力值为 。在本项目前期施工中由于对锚栓笼安装的质量控制认识不足，预应力锚栓笼安装质量出现下列问题：（）预应力锚栓及螺母质量。在前两台风机基础预应力锚栓的张拉时，螺母丝扣出现滑丝情况。（）在后期安装过程中，发现两个半片锚板厚度不一致，小于图纸设计厚度。（）二次灌浆前，调整上锚板水平度时，出现上锚板里侧和外侧水平度偏差不一致，部分偏差过大，水平度不符合质量标准要求，无法调整到位。（）由于安装偏差大于设计要求，造成一台风机吊装时首节塔筒无法顺利就位。（）定位锚栓比普通锚栓长，定位锚栓和部分锚栓伸出上锚板长度过长，锚栓张拉器无法契合锚栓螺母，张拉工作无法开展。（）风机电气平台下方电气设备预埋件埋设偏差过大，影响电气设备就位。根据设计提供的 预应力锚栓组件施工及运行指导书 的要求，预应力锚栓组合件安装质量要求如表 所示：表 锚栓组合件安装质量评定标准检验项目检验标准 备注下锚板与基础中心的同心度相对偏差上下锚板同心度（螺孔同轴度）相对偏差下锚板水平度锚栓上端露出上锚板长度设计长度 上锚板上平面水平度（二次灌浆前）上锚板上平面水平度（二次灌浆后）问题分析及采取的措施 预应力锚栓及螺母质量控制预应力锚栓及螺母普遍从国内知名厂家或经常合作的厂家采购。预应力锚栓及其配套的螺母的强度、断后伸长度率、断面收缩率、维氏硬度、化学分析、保证载荷 等基本都是满足技术要求的，普通认为出现质量问题的概率极低，往往对预应力锚栓和螺母抽检不重视或不进行抽检。在本项目中因忽视了锚栓及螺母的抽样检测这个环节，在预应力锚栓张拉过程中，出现了螺母滑丝的问题，对工期和成本造成了很大的影响。为了消除螺母质量问题带来的安全隐患，耗费了大量人力及物力对所有不合格的螺母进行更换。因此在今后类似工程的施工中，要严格按规程规范要求，对预应力锚栓和螺母按规范要求抽检频率进行抽检，试验合格后方可用于安装，尤其是欠发达国家的风电项目，工程所在地没有符合要求的试验室能够对锚栓及螺母进行检测，可采取加工制作前进行原材料抽检、出厂前对产品抽检试验，合格后方可装箱出厂，确保现场施工顺利进行。上下锚板制作质量控制根据设计和厂家安装技术要求，锚板安装前对上下锚板两半环进行拼装。根据锚板的上下面标识对上下面进行区分。用厂家提供的连接板、螺栓、螺母将两个半环拼成一个整体。根据设计要求，连接板放于下锚板上方，螺栓六角头位于连接板上方。将螺母拧紧后，拼接处两半环之间的边缘错边量不大于 。用卷尺对两半环锚板厚度进行测量，厚度必须保持一致，且不得小于设计厚度。在本项目锚栓笼的安装过程中，遇到 次将锚栓拼装完成后，发现两半环厚度不一致，经检测两套预应力锚栓笼中其中一个半环厚度小于图纸设计厚度，无法使用，联系厂家进行更换。由于国外正值疫情严峻期，这对物流造成了很大的影响，直接造成了锚栓笼安装进度的滞后。针对此情况，在类似的项目实施过程中，必须要求厂家进行原材料规格检查和产品出厂检查，合格后方可装箱出厂，并加强监造过程的管理与管控。锚板安装的水平度控制锚板安装的水平度安装要求如表 的水平度要求，其安装下锚板水平度安装精度 ，上锚板灌浆前后的水平度安装精度控制在 。本项目在二次灌浆前调整上锚板平整度时，上锚板上表面标高调整到符合要求后，发现上锚板上表面里侧和外侧的水平度不一致，偏差过大不符合质量标准要求。经分析，上锚板直径较大，存在挠度，两支撑螺母之间的水平度部分不满足要求。为了确保此处达到质量标准要求，可在上锚板底部 个象限方位布置一块平垫铁和一组斜垫铁 （或现场加工后的简易垫铁），对上锚板进行支撑，通过垫铁来调节水平度。在水平度满足要求后，对垫铁进行点焊固定并去除药皮。采取此方法后，上锚板上表面里外侧水平度均达到了质量标准要求。预应力锚栓安装垂直度控制目前风力发电相关规程规范尚无对预应力锚栓垂直度的具体要求，但施工中预应力锚栓安装的精度直接影响到第一节塔筒的吊装和进度。本项目首台风机吊装过程中，由于锚栓不在上锚板锚栓孔的中心，存在一定偏差，且相邻两锚栓的偏差方向不一致，正好相对（一个向左偏，一个向右偏或一个向内偏，一个向外偏），造成少部分两相邻锚栓的中心距大于首节塔筒底部法兰上相邻两螺栓孔的间距约 ，塔筒无法顺利就位，本项目利用塔筒的自重原理及螺母紧固的方法进行了强行就位。一般锚栓直径与锚板孔直径相差 。为了保证锚栓位于锚板孔径的中心，确保首节塔筒能够顺利一次性吊装成功，可用细铁丝对锚栓与锚栓孔之间的间隙在四个方向上进行填充；也可用壁厚 且直径与锚栓相同的 管进行加工，将其切成两个半片，对空隙进行填充。在后面的安装过程中，采取了利用细铁丝的方法进行控制，再没有出现首节塔筒无法顺利就位的情况，确保了后续首节塔筒的吊装全部都一次性吊装成功。预应力锚栓长度控制根据设计和预应力锚栓厂家提供的技术及安装说明书，根定位锚栓比普通锚栓长 ，定位锚栓伸出上锚板的长度要比普通锚栓长约 。由于前期的认识不足，前 台风机安装过程中，少量普通锚栓伸出上锚板的长度少量超出设计值 。在锚栓张拉过程中，发现部分锚栓由于伸出上锚板长度过长，超出张拉器的行程，张拉器无法契合，为了解决此问题，由厂家重新根据现场实际情况，定制了专用的垫块。锚栓伸出上锚板长度很重要，过短会导致张拉器契合的丝扣不足，过长会导致张拉器行程不足。锚栓伸出上锚板的长度必须按照表 中的质量标准要求执行。今后类似项目的实施过程中，张拉器采购时必须向厂家提供锚栓组合件的安装图，以便厂家根据图纸进行定制；安装过程中严格控制锚栓顶部安装高差，确保安装工程质量。预埋件安装质量控制电缆预埋管的安装位置要准确，管沟不得过宽。电缆预埋管的位置要布置准确，管沟不得过宽，否则影响预埋钢板的布置。根据设计图纸要求在基坑中心 个象限角预埋 个预埋钢板并固定，钢板上表面的高度需控制与垫层标高一致，预埋钢板保持水平，且预埋钢板避开电缆预埋管管沟，并保持一定距离。管沟在垫层浇筑时由混凝土进行填充。风机基础预埋件安装精度偏差过大，往往导致风机电气设备无法准确就位。本项目主风向为西南 ，塔筒门的位置可选于西北 或东南 。电气设备预埋件是根据塔筒门的方向进行布置。在预埋件安装前首先确定塔筒门的方向，并在垂直和平行于塔筒门方向经上锚板基础中心各拉一根钢丝绳，根据设计图纸，在对应位置安装并固定预埋件，预埋件上表面与基础混凝土顶部标高一致。其他质量控制注意点 锚板的水平度控制下锚板就位后支撑螺栓焊接固定前，通过对称交错的 个下锚板螺栓孔中心拉两根钢丝线（如图所示），卷尺测量基础中心与下锚板中心的距离，缓慢移动下锚板，使两中心的距离不大于 。测量基础旁基准点标高，根据设计图纸计算出下锚板上表面的高度，通过下锚板的支撑螺母调节下锚板个象限角的标高，使之符合计算值且保证下锚板水平度符合表 中的质量标准要求。在下锚板水平度及同心度都满足要求后，方可对支撑螺栓进行焊接固定。?图 下锚板同心度测量示意上锚板及锚栓安装及初步固定完成后，测量人员在风机周边 个象限位置，分别利用水准仪测量上锚板的标高，通过微调螺母，使上锚板的水平度控制在质量标准内。在调节完成后，可用精度较高的水平仪在上锚板上进行复查。在各项指标均满足设计要求后，计算好所需钢筋的长度，用 根粗钢筋分四个方向，加强固定锚栓组合件，每个方向均采用交叉的方式。钢筋上端 左右弯曲成水平状态，与上锚板下表面焊接，下端 左右弯曲水平状态，与基础预埋件焊接，根钢筋相互紧贴交汇处进行焊接加固，加强组合件的整体稳定性，尽量减少锚板扰动变形对水平度的影响。后续土建施工过程中，要杜绝对锚栓及上下锚板进行扰动，防止对上下锚板的水平度及同心度造成影响。在风机基础混凝土浇筑完成后高强灌浆料施工前，再次复查上锚板水平度。上锚板安装的水平度的控制，直接影响塔筒的安装质量，也会影响整个风机的正常安全运行，第一节塔筒与预应力锚栓安装的水平偏差也可采用加垫铁的措施消除上锚板安装的水平偏差。上下锚板的同心度控制上下锚板的同心度的控制是锚栓安装质量控制中最重要的部分，关系到锚栓的安装质量。随着科技的发展，风力发电机组的技术越来越成熟，锚栓也普遍是超长型锚栓，其挠度变形 较大，同心度相对而言也不易控制。经过多年工程实践及总结，通常采取以下措施控制上下锚板的同心度：（）本项目上下锚板锚孔螺孔同心度满足要求，在今后类似工程实施过程中也应引起重视，可采取同一套锚板锁定后同时铣孔，也可以铣孔前在钢板上准确对每个孔的中心位置进行放样，控制上下锚板锚栓孔同心度。（）所有锚栓全部安装好后，利用装有花篮螺栓的拖拉绳初步对上下锚栓同心度进行找正。调节上锚板下的支撑螺母，利用卷尺测量锚栓露出上锚板的长度，确保其符合设计长度。在上锚板的 个象限位置分别挂置铅垂线，测量铅垂线到下锚板边的距离，经反复调节花篮螺栓，通过拖拉绳带动上锚板的微移动，使 个方向的铅垂钱距下锚板边的距离控制在质量标准内。当同心度达到技术要求后，拉紧拖拉绳，并对作业人员进行交底，防止人员走动碰到绳索。二次灌浆在二次灌浆时，灌浆料的振捣必须到位，确保灌浆料密实，空气全部排出。灌浆料的高度须满足要求，上锚板中间排气孔中灌浆料的高度不得低于上锚板的下表面高度。二次灌浆后保养措施要到位，做好保养记录。结语预应力锚栓笼的质量控制，要首先从源头 原材料的取样检测试验开始控制，抓好加工制造过程质量控制和检验环节，牢牢控制施工过程质量点的把控，才能真正做到权全方位、全过程的质量控制，确保工程按期、满足质量要求、安全完成合同界定的任务。（下转第 页）用变动率与水电工程投资变化率成正比关系。结论本文通过某堆石闸坝算例，以施工机械台时费反映施工机械费用，计算分析了施工机械费用整体调整和各类施工机械费用分别单独调整对水电工程投资的影响程度和规律，得出了各类施工机械费用对工程投资的影响由大到小依次为运输机械、土石方机械、混凝土机械、基础处理设备、辅助设备、起重机械、加工机械和工程船舶，且各类施工机械费用变动与水电工程投资变化成正比关系的结论，可为类似工程在实施过程中的成本管控提供参考，明确建设各方在工程具体实施过程中机械费用管理的侧重点。通过明确各类施工机械费用对工程投资的影响程度和规律，为概估算编制施工方法中施工机械的合理选取提供参考，有利于合理确定工程概估算投资；与此同时，为施工单位合理优化施工机械采购供应计划提供一定支持，有助于施工单位选择综合成本更低的设备供应计划，进而更好控制水电工程投资。水电行业现行的 水电工程施工机械台时费定额（年版）已实施多年，随着近年来施工机械和施工方法不断发展进步和更新，对原版规范进行修编势在必行。本文通过揭示各类施工机械费用对工程投资的影响，为明确定额修编时的工作重点提供依据，有利于定额修编工作推进。参考文献：安郁群“十四五”水利水电勘测设计企业改革展望 中国勘察设计，（）：胡军 对水利工程定额及机械配置的研究与应用 工程造价管理，（）：水电水利规划设计总院，中国电力企业联合会水电定额站 水电工程施工机械台时费定额（年版）北京：中国电力出版社，（编辑：全力立檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲）（上接第 页）本项目实施过程中，经历了风机基础预应力锚栓笼因材质造成螺母更换、锚板厚度不一致更换锚板的问题，也遇见因安装造成张拉器因行程不够无法进行张拉、首节塔筒无法顺利就位等问题。通过采取定制锚栓张拉器垫块、锚栓与上锚板锚栓孔间缝隙添加细铁丝、上锚板下方加垫铁等技术措施以及加强预应力锚栓安装的质量管理和控制，为顺利完成本工程的风机吊装奠定了坚实的基础。实践证明，上述控制措施后预应力锚栓笼的安装质量得到了显著提高，从而也保证整个工程风机吊装质量和进度，圆满履行了合同赋予的任务和责任。参考文献：姚兴佳 风力发电机组原理与应用 电气制造，（）：宇文睿 浅谈风电风机预应力锚栓安装工艺 石油和化工设备，（）：王开远 螺母机械性能国家标准浅析 机械工业标准化与质量，（）：，陈建平，郭建辉，马琳 垫铁的独特设计及应用 机械工程师，（）：罗福盛 钢结构受弯构件挠度的容许值 钢铁技术，（）：，（编辑：惠方方檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲）（上接第 页）发展的能力；积极履行企业社会责任，真正实现共赢。（）创新开发模式，加快投建营一体化建设，从项目全生命周期的角度考虑项目的社会、环境、经济、财务的可持续问题。通过投建营一体化，由“建设者”转型成为“投资者”，降低国际承包工程企业对业务规模的依赖，增加企业的话语权。（）加快国际承包工程市场向绿色低碳化、清洁化转型，把握全球低碳清洁发展机遇，共同为应对全球气候变化贡献力量；提高数字化技术的创新和应用能力，以满足新冠疫情常态化下的国际承包工程的高效和高质量发展需求，提升国际市场竞争力。参考文献：，：，：，：，：，：，：，：，：，：（编辑：惠方方）