风电场工程质量控制重点及难点

风电场工程现场质量控制的重点及难点 陈华山风电场工程主要由风场道路、风机、升压站、线路等工程组成，风场道路一般是砂砾碎石路面的简易道路，升压站一般是110KV 升压站，场内集电线路为 10KV 或 35KV 线路。升压站和线路工程可以由监理公司变电室和线路室组织进行更专业的讲解， 所以本文只针对风机基础、风机安装、箱变基础等施工工序中的重点及难点，根据本人在以往风场建设监理过程中总结的经验及教训， 同大家进行交流学习.一、风机基础1、风机基础的测量定位及放样设计单位在进行风机选址定位时已对风机基础中心位置定桩， 所以在施工前只要找到设计单位的定位桩就可以进行基坑放样.在区内已建成或是在建的风电场工程中， 风机选址基本是依照地形选点， 没有横成行、竖成列的排列要求，一般在施工中先按照定位桩放样、进行基坑开挖，在基坑基本开挖成形后，再选定基础中心点，进行基础垫层浇筑， 后定的中心桩与设计单位的定位桩肯定有一定的误差， 但此误差相对于风机间距可忽略不计,已不会影响使用及安全功能。如果风场地势平坦，风机选点有成行、成排的要求，那么在开挖前按照中心定位桩放样， 还要在基础开挖、 堆土范围外设置临时的十字交叉定位桩，在基础开挖成形后,再根据临时定位桩确定中心桩。2、基础开挖及地基验槽风机基础土质地基采用挖机直接开挖， 岩石基础采用机械破碎开挖,禁止用爆破方法开挖.在开挖至接近设计高程时 ,采用人工清底。一般情况下，地基验槽是在基坑开挖后、垫层模板安装前进行但风机基础垫层的模板量小， 调整简单， 所以风机基础验槽与垫层模板同时验收。土质地基开挖后清理后基本可以达到设计高程及尺寸， 但岩石地基因开挖破坏性、岩石裂隙等，基坑高程会有较大变化,在基槽验收时容易忽视的问题是，开挖遗留的松散岩块清理不彻底.牛首山项目中，就有监理人员验收基坑仍有大量松散岩块同意浇筑垫层的情况.3、地基处理常见的风机基础地基处理类型有桩基础、 地基换填以及混凝土满浇筑等.在国电牛首山风电场，有多种地质形式同时出现.在风电场场址土质为湿陷性黄土的情况下， 风机基础常采用桩基础处理，桩基础又有嵌岩桩（端承桩） 、摩擦桩两种。嵌岩桩是在设计要求的开挖深度见到岩石基层， 风机基础所有受力通过桩基础传递到岩石基层.嵌岩桩桩身一般不超过25m,钢筋笼最多为3节拼接，在同一个风机基础中 ,嵌岩桩的长度都是不同的。摩擦桩是在湿陷性黄土层较厚（超过25m）的情况下使用，主要受力靠桩身与黄土层的摩擦力，所有桩身为同一长度，钢筋笼为 3 节拼接。在嵌岩桩桩孔检查中较难控制的是入岩深度,按照设计要求，入岩深度以桩孔岩面最低点测量计算，在岩面倾斜严重的地形，同一孔中的岩面最高点、最低点到孔底的深度相差就会相当大.钢筋笼的控制难点应该是现场下笼时的拼接焊接，在施工前期，施工队伍的施工质量控制较严格，质量问题较少， 但随着施工进度加快、 摩擦桩的钢筋笼拼接焊接工作量加大、监理检查的疏忽，钢筋笼拼接焊接的质量就会大幅下滑，牛首山风电场桩基施工时检查最严重的， 3 节钢筋笼、 2 个焊接断面，每个断面 20 根钢筋， 只有间隔钢筋、 点焊连接.所以,如果在钢筋笼下孔时没有旁站监督，那么在桩基钢筋笼下孔后的检查是必须可少的工作。风机基础最好的地基是全岩石， 但是在基坑开挖完成后， 常会遇到开挖到设计高程后，部分地基为松散土质的情况，如果范围、深度较小， 施工中常采用混凝土满浇的办法处理， 但如果是松散土质在基础开挖时频繁出现,范围、深度较大时，采用混凝土浇筑的办法就很不经济了， 采用过的办法就是基础换填。 国电牛首山风电场风机基础换填采用的是砂夹石,压实度达到95以上。在换填施工中，监理必须旁站，主要检查换填超宽范围、岩石斜面必须开挖成台阶状、换填分层厚度、 压实度现场检查。 为了保证同一个风机基础地基结构的相同，设计单位要求基础换填的厚度不小于50cm,也就是说，半侧岩石、半侧换填的基础，岩石侧要超挖50cm,之后再同时换填至设计高程 .4、钢筋工程风机基础的钢筋结构比较复杂， 但是同一种风机基础的钢筋结构都是一样的，也就是说，只要掌握了一个风机基础钢筋的安装，就掌握了所有同类型基础的钢筋安装。 在钢筋安装过程中， 比较常见的问题有：在图纸中，距离基础中心不同半径上的马凳筋数目是不一样的，但施工人员为了施工方便，常将内、外圈的数量都做成一样；基 础坡面环形筋和放射筋按照图纸布置不便于施工， 施工人员常将二者上下位置颠倒； 图纸要求所有钢筋节点绑扎率为100%,施工过程中经常漏绑 ,特别是基础环内、外侧门形筋上的拉结筋，常将不便于绑扎的一侧做成弯钩、不进行绑扎 .以上 3 中做法都是不符合图纸要求的，监理检查验收时必须要对其进行纠正。5、模板工程风机基础模板（包括上层、下层模板）都是采用组合钢模板,中间用螺栓连接，但是仅用螺栓连接不能保证模板强度、稳定性，常采用的方法是在模板外侧用紧绳器拉紧钢丝绳固定或是拉紧焊接一圈钢筋固定 .在下层模板的外侧与基坑边壁间用支撑杆固定时，边壁侧支撑杆必须高于内侧，确保模板不会因浇筑时受力翘起。6、基础环水平度的控制风机基础环为风机基础中主要安装构件， 其承担风机上部诸多荷载， 风机基础环表面水平度控制直接关系到风机基础上部塔筒设备安装的安全性.现有基础环分为基础整体环 （如东汽、 联合动力 1500KW风机 ）和基础鼠笼环（如恩德1500KW 风机） 。因为基础环水平度控制的重要性 ,监理公司下发关于加强基础环水平度检查的通知 ，对水平度检测做出具体要求。基础整体环的上部连接法兰与下部承力结构为一个整体， 所以基础环的水平度调节只能在基础浇筑前（最多到浇筑面达到基础环调整支座前）进行,根据公司文件要求 ,要进行 4 次 5 次检测，即：基础环安装验收、浇筑混凝土前、浇筑混凝土后、土建交安，还要在混凝土 浇筑过程中随时监测基础环水平度的变化， 特别是基础环调整螺栓隐蔽前要再次检查水平度,发现问题及时调平。基础环一般有3 个调整支座， 水平度调节只能通过3 各调整螺丝进行， 厂家要求基础环水平度检测 8 点以上， 所以工厂加工的基础环平整度不许满足要求， 否则通过现场调节是不能达到平整度要求的。基础鼠笼环的施工增加了二次灌浆工序， 也就增加了再次进行水平度调整的机会,所以水平度检测阶段为：鼠笼环安装验收、浇筑混凝土前、二次灌浆前、二次灌浆后、土建交安 .鼠笼环由底支座、底法兰、连接螺栓、上法兰组成，上、下法兰是成对的法兰片组成，柔性较大，上法兰在二次灌浆前由 12 对（ 24 个）橡胶调整螺丝支撑固定，所以水平度的检测点与调整螺丝对应，也是 24 个点。7、混凝土工程风机基础混凝土属于大体积混凝土浇筑，浇筑时间较长,在浇筑过程中要严格控制混凝土塌落度、振捣、浇筑连续性等。浇筑的顺序一般是混凝土泵车输料到基础环中间位置,再通过振捣使混凝土自流到基础外侧，逐层加高。风机基础混凝土冬季施工是很多风电场存在的情况， 风机基坑的整体保温十分重要,通常的做法是采用钢架支撑，棚膜、篷布结合覆盖,使整个基础处于保温棚中，同时假设多个火炉加温，使棚内温度达到5以上,混凝土浇筑后的养护期还要保持温度， 一般不少于 5天。混凝土的开裂与原材料、配合比、结构尺寸、配筋、约束程度、 养护条件等多种因素有关。 风机基础混凝土在浇筑后或多或少都会出现裂缝 ,但是裂缝长度、深度、数量较多就不正常了。现场出现问题较多的情况有几种： 混凝土配合比不合理， 如关马湖砂场的砂太细，混凝土级配不连续（采用一级配），骨料太粗，细料太细，容易引起混凝土裂缝；收面、压光时机不当，通常要求在混凝土浇筑后马上进行收面， 之后在初凝阶段再进行一次收面， 裂纹情况能得到明显改善;养护不及时或发放不当，一般在原材料较好、配合比合理时，只采用洒水养护、土工膜保水就可以养护要求,但是在原材料不利的情况下， 就必须要求在二次收面后马上覆盖薄膜养护，避免干缩裂缝因素；混凝土内、外温度控制不到位，一般对于风机基础混凝土，需要加强混凝土的养护和保温,控制混凝土内部结构与外界温度温差在允许范围以内，混凝土浇注后裸露表面及时喷水养护 ,夏季需适当延长养护时间,提高抗裂能力，冬季应适当延长保温和脱摸时间（也可使用保温摸板） ， 在关键位置留置测温孔 （不同位置、 不同高度处） ,及早进行基础回填等。8、接地网的质量控制通常风机接地网和箱变接地网相互连接，组成一个整体接地网 ,在施工中容易出现的问题有： 原材料方面， 有些设计单位因为风机基础和箱变基础设计衔接不好,接地材料不一致，通常是采用不同厚度的扁铁，还有接地极长度，设计为2.5m,因材料限制施工单位可能做成2。0m,这两个方面在检查中要特别注意；接地网埋地深度，根据规范要求接地网埋地不小于60cm,但图纸中一般要求不小于冻土层深度（宁夏区内冻土层厚度为120cm）,施工时开挖深度经常达不到要求；接地体搭接焊缝长度不足，规范及图纸要求搭接长度不小于2b（ 2 倍扁铁宽度） ，并 3 面施焊，实际施工中下侧焊缝因施焊不便,经常将上侧焊缝加长， 这种做法是不符合要求的； 焊接质量及焊缝的防腐处理， 由于接地焊接工人的水平有限， 且施工单位往往不能足够重视接地焊接质量,认为只要焊接连通，接地电阻达到要求即可，焊接后的药皮也不能严格清除,防腐沥青涂刷厚度不足，这些都不能有效防止接地体的锈蚀，缩短接地网的寿命，影响风机的安全。以上这些问题都是不符合图纸及规范要求的， 但又是很容易在施工中出现的缺陷，监理验收过程中必须加强检查。二、风机安装1、风机吊装风机吊装是一项危险性较高的特种作业,国内现有 1500KW 风机机舱达到65吨，高度达到85m,吊装过程中必须严格按照安全规程操作，否则，一旦出现问题将造成严重事故。风机吊装过程中监理人员应该全程旁站，吊装前仔细检查吊带、吊具、钢丝绳等的完整性，如有发现破损必须禁止使用，塔筒吊装时， 法兰间的密封胶因施工人员操作不当、 冬季涂抹困难,容易出现断点、缺胶，在国电牛首山风电场风机吊装时，就出现过法兰间密封胶的情况，处理结果是要求施工单位将全部塔筒拆下、重新涂抹密封胶后再次吊装 ,给施工单位造成了损失，也给施工协调增加了难度，在施工中要尽量避免此类事件的发生。在安装高强度螺栓时要特别注意二硫化钼润滑剂的涂抹量， 太少达不到润滑效果，太多就会造成螺母、垫片的污染，严重的将会使螺栓报废 .国电牛首山风电场在风机吊装前期，风机厂家技术人员多次提出螺栓涂抹二硫化钼太少，造成施工人员增加涂抹量 ,大量螺栓的螺母、垫片与法兰接触面沾染二硫化钼，经评估,此类螺栓实际紧固力矩大于厂家规定的力矩值， 最后确定所有遭到污染的螺栓必须整套报废，重新更换新螺栓。所以 ,在二硫化钼涂抹时,只要保证螺栓、螺母的螺纹接触面受到润滑就可以了。高强螺栓的力矩紧固是另一个旁站监理的工序， 根据各个风机厂家的不同要求， 螺栓力矩紧固的程序也不尽相同。 2010 年 8 月下旬，甘肃瓜州某在建风电场的一个1.5MW 机组发生倒塌事故,初步分析可能是因为塔筒螺栓未紧固到额定力矩值、大风时螺栓承受剪切力，且超过载荷极限发生断裂。 后来部分厂家要求在风机吊装时， 下层塔筒的螺栓力矩必须达到 100%额定力矩时才能进行上层塔筒及机舱的吊装，待 7 天应力释放后再进行螺栓力矩验收 ,如此，施工单位的螺栓力矩紧固工作量将比以前项目大很多， 所以在风机吊装前， 就要组织建设单位、 风机厂家、 吊装单位对风机吊装进行详细的技术交底和安装程序的确认、避免后续施工中的争议.2、风机电缆安装风机电缆安装中容易出现质量问题的工序有： 塔筒中电缆敷设的顺直，电缆在塔筒中自上而下、采用电缆夹固定，通常在塔筒吊装前将电缆敷设并预紧在电缆夹中，在塔筒吊装完成后,再将电缆顺直并紧固电缆夹；电缆接头的制作，风机塔筒是分段吊装，所以电缆在每段塔筒的连接处都必须采用接头连接， 监理检查时要重点检查接头质量和绝缘套管的质量。三、箱变基础箱变基础一般采用箱式结构，体型较小，施工简单，但在监理控制中容易出现的问题是箱变基础的高程控制， 一般要求基础顶面与风机基础顶面齐平或高出原始地表20cm,实际施工中容易忽视基础开挖高程， 造成箱变基础浇筑完成后远高于要求的顶面高程， 给监理工作造成不便。以上就是本人在风电场监理过程中的总结的一些经验， 希望能有大家借鉴的地方，给大家在风电场监理过程中有所帮助。2012年 1 月 31 日