閱讀 6506 次 后張法預(yù)應(yīng)力波紋鋼筒大兆瓦風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工技術(shù)

后張法預(yù)應(yīng)力波紋鋼筒大兆瓦風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工技術(shù)

李小燕    毛常安

（陜西省建筑基礎(chǔ)工程公司  710016  西安）

一、工藝原理

    后張法預(yù)應(yīng)力波紋鋼筒風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的主要原理是利用兩層波紋鋼筒形成筒狀薄壁混凝土結(jié)構(gòu)。在風(fēng)機(jī)塔筒吊裝時對高強螺桿施加后張預(yù)應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力將混凝土和風(fēng)機(jī)塔筒緊密連接成一個整體。

二、工藝特點

    2.1  本工藝施工工期短，效率高。本工藝采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行土方開挖，面積小，工程量少，取代了原螺旋鉆機(jī)成孔。施工中多種原材料為工廠加工，大大縮短了工期。

    2.2 本工藝造價低，采用波紋鋼筒加后張預(yù)應(yīng)力螺桿，大大減少了混凝土和鋼筋用量，且內(nèi)筒中使用了原土回填，減少了混凝土用量，降低了成本。

    2.3 質(zhì)量可靠、安全性能高。本工藝充分利用后張法預(yù)應(yīng)力的性能，波紋鋼筒波紋的性能對抗拔要求和抗傾倒的高聳構(gòu)筑物有良好的安全作用。

    2.4 綠色環(huán)保施工。該工藝向下開挖深度較大，平面開挖面積較小，土方量少，可以減少占地面積，多種原材料為工廠加工，現(xiàn)場僅簡單組裝，提高了施工功效，保護(hù)了環(huán)境。

三、適用范圍

    3.1 適用于近海灘涂、沼澤、巖石層、垃圾填埋場、極軟土質(zhì)等極端惡劣的地質(zhì)條件。基礎(chǔ)直徑較小，材料利于運輸，適合于山頂、山坡等傳統(tǒng)基礎(chǔ)不宜使用地區(qū)。

    3.2 適用于大兆瓦機(jī)組的風(fēng)場建設(shè)，更適用于有抗拔要求和抗傾倒要求的高聳構(gòu)筑物的基礎(chǔ)，在地質(zhì)較差地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。

四、施工工藝流程及操作要點

    4.1 施工工藝流程圖見下圖：

     4.2 操作要點

    4.2.1 基坑開挖

    基坑控制中心點和邊線經(jīng)測量核實準(zhǔn)確無誤后，首先對基坑開挖范圍內(nèi)的附著物進(jìn)行清理，然后即可進(jìn)行基坑開挖。由于此基礎(chǔ)開挖深度達(dá)到10米左右，屬深基坑開挖范疇，我單位采用長臂挖掘機(jī)挖掘。基坑開挖完成后，基底剩余部分由人工指揮挖掘機(jī)清理至設(shè)計高程，在挖掘過程中應(yīng)嚴(yán)格控制坡度和深度。

    由于基坑較深，為控制好放坡角度，應(yīng)在開挖過程中隨時進(jìn)行檢查校準(zhǔn)，避免全部開挖完后再進(jìn)行修正。

    4.2.2  波紋鋼筒外筒安放

    基坑開挖完成后安裝波紋筒外筒，安放前應(yīng)檢驗波紋筒外筒上下口尺寸及垂直度，符合要求方可下入基坑內(nèi)。在波紋筒底部設(shè)置8個固定點，利用鋼樁固定波紋筒平面位置。波紋筒上口用鋼絲繩和手拉葫蘆固定于鋼樁上，鋼樁由鋼管或槽鋼砸入地面1米而成。固定上下口后測設(shè)波紋筒垂直度，并用手拉葫蘆微調(diào)波紋筒垂直度，直至波紋筒垂直度符合要求。

    4.2.3 波紋外筒外混凝土澆筑

    由于基坑深度較大，盡管將波紋鋼筒上下口都進(jìn)行了加固處理，混凝土必須具有良好的流動性和擴(kuò)散性，控制好坍落度。但在澆筑過程中仍應(yīng)以基坑圓心為中心對稱澆筑，避免周邊混凝土堆積高差相對過大，對波紋鋼筒產(chǎn)生過大的側(cè)向擠壓力造成波紋鋼筒傾斜或變形。

    為防止大體積混凝土表面出現(xiàn)塑性裂縫，澆筑完成后分三次抹壓成型，混凝土澆筑搓平后，應(yīng)在12h左右加以覆蓋和灑水，澆水的次數(shù)應(yīng)能保持混凝土有足夠的潤濕狀態(tài)。

    在澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)注意預(yù)留孔位置，主要是排水管、穿線管等，避免將預(yù)留孔堵塞。

    4.2.4 安放模板上下環(huán)和高強螺桿

    在本環(huán)節(jié)，主要是將高強螺桿按照設(shè)計要求，利用工字鋼焊接成型的工裝及上下環(huán)安放到位并與普通鋼筋綁扎成型。

    在高強螺桿安放前，應(yīng)做好上下基礎(chǔ)環(huán)的安放和調(diào)平工作。

    首先用波紋鋼筒吊裝的吊具固定起模板上環(huán)和模板下環(huán)，模板支架吊具用方木踮起后放置20 t千斤頂，用千斤頂對上下環(huán)進(jìn)行調(diào)整。模板下環(huán)頂與波紋鋼筒上口距離按設(shè)計要求確定。

    因為是后張拉預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，高強螺桿必須與混凝土隔離，所采取的措施為在高強螺桿外部套PVC-C或者PE管。對高強螺桿進(jìn)行逐根套裝PVC管，并在PVC管兩頭用薄膜及膠帶對管口進(jìn)行封堵。高強螺桿及PVC套管的長度按照圖紙要求確定。高強螺桿兩端各安裝一枚螺母。用吊車往基坑內(nèi)放置高強螺桿時，每捆約10根，去掉螺母，利用人工逐根穿入模板上下環(huán)的預(yù)留孔內(nèi)，用螺母固定。螺桿上頭預(yù)留出為安裝風(fēng)機(jī)塔筒及張拉使用的錨固長度。PVC管要求穿過下環(huán)模板。在基坑內(nèi)安裝完鋼筋后，吊車吊起工裝，帶起高強螺桿移位到平地上，進(jìn)行底環(huán)的安裝。在底環(huán)安裝完畢后，用細(xì)鋼絲把上下螺母位置固定好，防止脫絲移位，并再次檢查膠帶是否把PVC管頭封住嚴(yán)密。

    底環(huán)固定完畢后，開始綁扎箍筋使其形成鋼筋網(wǎng)籠。

    鋼筋綁扎完畢后，放入基坑中，進(jìn)行高強螺桿系統(tǒng)固定。調(diào)整吊裝吊具表面的水平度，表面的水平度在2mm以內(nèi)為合格,復(fù)驗上環(huán)上表面的水平度、高程和機(jī)組位置中心無誤，并在底環(huán)模板上下內(nèi)外平分4個位置綁扎固定底環(huán)位置的鋼筋，要求上下各一根為一組，可用直徑16mm的鋼筋進(jìn)行固定，鋼筋的一頭頂在波紋鋼筒的外筒上，鋼筋上下兩根要連接緊密牢靠。

    高強螺桿系統(tǒng)固定位置的確定包括水平位置和豎向位置。水平位置利用鋼尺從對稱直角四個點測量高強螺桿系統(tǒng)和波紋鋼筒外筒之間的距離，豎直方向利用水準(zhǔn)儀從模板上環(huán)上表面至少四個點進(jìn)行測量，最終要求模板上環(huán)上表面水平度高差小于2mm以內(nèi)。

    安放上下環(huán)后，應(yīng)注意將下環(huán)內(nèi)外沿利用具有一定彈性和厚度的膠帶粘結(jié)密封，目的是在澆筑混凝土完畢后可以順利將上下環(huán)拆除，同時又可保證高強灌漿預(yù)留槽內(nèi)部保持潔凈。

    將模板上下環(huán)和高強螺桿固定到位后，開始下放波紋鋼筒內(nèi)筒。波紋鋼筒內(nèi)筒的位置確定按照安放波紋鋼筒外筒的方式即可。

    將波紋鋼筒內(nèi)筒固定后，要在內(nèi)筒內(nèi)澆筑一定厚度的混凝土。待混凝土達(dá)到一定強度后，立即將波紋鋼筒內(nèi)筒內(nèi)進(jìn)行土方回填至穿線管位置。按照設(shè)計要求放置電纜線以及其它預(yù)埋管線，同時在波紋內(nèi)筒上鋪設(shè)接地線。在安放穿線管時應(yīng)注意波紋筒切割孔洞時的間距，，一般保持0.1米為宜。此外，穿線管朝向應(yīng)依據(jù)箱變位置確定，防止朝向出現(xiàn)偏差。

    在回填內(nèi)筒內(nèi)土方時，對內(nèi)外筒夾層敞口應(yīng)予覆蓋，防止填土散落到內(nèi)外層波紋筒之間。

    4.2.6 澆筑內(nèi)外筒間混凝土

    將波紋鋼筒內(nèi)筒內(nèi)回填土完工后，重新調(diào)整模板上環(huán)水平度，進(jìn)行波紋內(nèi)外筒之間的混凝土澆筑。

    由于內(nèi)外波紋筒之間的間距小，且在夾層中排布有高強螺桿系統(tǒng)，故在澆筑過程中振搗密實性的控制非常關(guān)鍵。在澆筑過程中，混凝土沿波紋筒圓周對稱澆筑，分層振搗，每層振搗厚度不超過50cm。

    在振搗澆筑至表面時，注意控制表面高度與模板下環(huán)上表面齊平，以留出灌漿槽后續(xù)灌漿用。首先利用木抹子將混凝土表面壓實，最后利用鐵抹子將表面壓光，及時進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。

    在澆筑完畢至少12小時之后方可拆模板。根據(jù)施工期間天氣狀況對混凝土強度的影響，拆模時間可調(diào)整，但必須保證在拆模時混凝土不能掉角、不粘模。

    4.2.7 高強螺桿預(yù)應(yīng)力施工

    在內(nèi)外筒之間混凝土澆筑28天后，進(jìn)行風(fēng)機(jī)塔筒吊裝，在吊裝完成第一節(jié)后即可開始高強灌漿料施工及預(yù)應(yīng)力張拉。

    預(yù)應(yīng)力張拉和高強灌漿施工、塔筒安裝之間應(yīng)同步協(xié)調(diào)進(jìn)行。由于高強灌漿料強度上升很快且最終強度很高，在進(jìn)行高強灌漿施工時，隨后立即進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力張拉和設(shè)備安裝施工必須準(zhǔn)備充分，防止工序銜接出現(xiàn)斷續(xù)。高強灌漿施工一般在吊裝第一節(jié)塔筒時進(jìn)行，根據(jù)高強灌漿料的同條件養(yǎng)護(hù)試件強度來確定張拉時機(jī)。張拉時，高強灌漿料的強度不低于設(shè)計張拉強度。將高強灌漿料均勻澆筑在預(yù)留槽內(nèi)，嚴(yán)格控制上表面平整度，杜絕出現(xiàn)相對高差超出2mm。

    在選定好液壓設(shè)備后，為滿足施工質(zhì)量并加快施工進(jìn)度，應(yīng)由至少4臺千斤頂匹配成一套液壓千斤頂組，施工時利用電動馬達(dá)對四臺千斤頂同時加壓，使塔筒和下部基礎(chǔ)之間受力均勻，防止受力不均出現(xiàn)撓曲。

    以上圖中螺栓數(shù)量、泵站及千斤頂相應(yīng)位置僅為示意圖，具體施工應(yīng)根據(jù)場地大小、螺栓數(shù)量等參數(shù)具體安排。

    開始張拉前，手動使用扳手將下螺母與法蘭擰緊，之后安裝下支架。下支架中心孔必須與螺栓中心保持一致。在支架上放置千斤頂，千斤頂上端放置墊板，墊板上面擰緊上螺母。放置千斤頂時，保持高強螺桿位于中空千斤頂?shù)闹行奈恢茫�防止張拉過程中千斤頂受力不均。上螺母利用手動扳手與墊板擰緊即可。開始張拉后，首先將預(yù)應(yīng)力筋調(diào)整到初應(yīng)力值，即設(shè)計控制應(yīng)力的10%-15%。張拉伸長值應(yīng)從初應(yīng)力時開始測量。然后密切注意每根高強螺桿上升速度是否一致，在接近設(shè)計伸長量時，控制泵油速度，保證最終張拉力滿足設(shè)計要求。杜絕張拉力不足或過量張拉。

    達(dá)到設(shè)計伸長量和張拉力后，手動將下螺母擰緊。

    針對預(yù)應(yīng)力衰減情況，按照設(shè)計要求，在施工不同階段以及竣工后一年時間，對高強螺桿應(yīng)重新進(jìn)行張拉至設(shè)計張拉力的110%。

    在第一次張拉完成后，便可進(jìn)行風(fēng)機(jī)的吊裝工作，將張拉后的螺桿與風(fēng)機(jī)塔筒連結(jié)，風(fēng)機(jī)吊裝由吊裝單位進(jìn)行。

五、效益分析

    5.1 以國電繁食溝風(fēng)力發(fā)電場一期和二期進(jìn)行對比

    由于該工程一期采用的是傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，為樁基礎(chǔ)+擴(kuò)展式承臺形式。二期采用的后張預(yù)應(yīng)力波紋鋼筒風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，以單臺風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為例，效益對比情況如下：

    5.2 社會效益

    使用該工藝，可大量節(jié)約混凝土和鋼筋用量，工期縮短，占地面積小，從而減小了對周邊環(huán)境的影響。該工法使用的人員和機(jī)械數(shù)量大大減少，很容易形成流暢的流水化作業(yè)環(huán)境。此外，該工法施工工藝簡單，有利于進(jìn)行安全和質(zhì)量控制。

    由于大兆瓦機(jī)組是未來發(fā)展的趨勢，該工法隨著單機(jī)容量的增加，其與傳統(tǒng)基礎(chǔ)相對比所節(jié)約的各種成本會更加明顯，大面積推廣該技術(shù)，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《陜西草山梁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計圖紙》恩格工程咨詢（北京）有限公司

[2] 《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)