三月山風(fēng)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)強(qiáng)度偏低原因分析及其處理措施

鄭培溪 唐紅林 寸銳鋒

(云南魯布革顧問有限公司，云南 昆明 650051)

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑及基礎(chǔ)環(huán)安裝是風(fēng)電場施工的重要環(huán)節(jié)，既要保證足夠的強(qiáng)度，還要保證較高的基礎(chǔ)環(huán)水平度[1]，必須加強(qiáng)人、機(jī)、物、法、環(huán)境(簡稱4M1E)等各個(gè)因素的管理和控制，尤其是原材料、澆筑、養(yǎng)護(hù)等方面[2]。但實(shí)際施工過程中，由于各種原因，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承載力、基礎(chǔ)環(huán)水平度等可能存在缺陷或不足，若不及時(shí)處理，在投產(chǎn)運(yùn)行后，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此，施工前分析各種可能問題及原因并提出預(yù)防、控制措施[3]，施工時(shí)加強(qiáng)質(zhì)量管控，做好試驗(yàn)檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，迅速有效的查明原因，修復(fù)或返工處理并跟蹤監(jiān)測分析，是確保風(fēng)電場長期安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

滇西三月山風(fēng)電場場址海拔2400～2700m，為Ⅲ等中型工程，裝機(jī)容量48MW(2MW×24臺(tái))，通過2回35kV架空集電線路將電能輸送至配套110kV升壓站。設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)采用C35鋼筋混凝土圓形擴(kuò)展基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為1級。在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑完成、基礎(chǔ)環(huán)安裝后，檢測發(fā)現(xiàn)部分風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土抗壓強(qiáng)度明顯偏低、基礎(chǔ)環(huán)水平度超限。本文擬對其可能原因進(jìn)行分析與探討，并提出相應(yīng)處理措施，以期為類似工程的施工質(zhì)量控制和管理等提供有益啟示。

1 施工概述

1.1 原材料選用

施工前，砂石料、水泥、外加劑等均在監(jiān)理見證下取樣送第三方機(jī)構(gòu)檢測。檢測結(jié)果表明：石料、水泥、減水劑、拌合用水等均滿足規(guī)范，混凝土拌合系統(tǒng)計(jì)量秤砝碼試驗(yàn)、物料試驗(yàn)結(jié)果亦滿足規(guī)范。混凝土配合比試配結(jié)果滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，可用于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑。

1.2 基坑驗(yàn)槽

每臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)基坑開挖完成后，由業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位聯(lián)合檢查驗(yàn)收，并采用輕型觸探儀對地基承載力進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

1.3 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑程序

每臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑施工開始于1月初，當(dāng)?shù)匾归g氣溫較低，因此，澆筑時(shí)段基本安排在6∶00—23∶00之間，澆筑時(shí)間基本控制在15～18小時(shí)內(nèi)完成。

對于澆筑方式，施工組織設(shè)計(jì)中擬采用皮帶輸送機(jī)入倉。實(shí)際澆筑時(shí)，因各種原因，除3號、4號、8號風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)部分或全部采用皮帶輸送外，其余均采用泵送方式。

1.4 工序驗(yàn)收

每道施工工序完成，先由施工單位自檢合格，再報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收后，方才進(jìn)行下一道工序。其中，在混凝土開倉前，業(yè)主、監(jiān)理還對基礎(chǔ)鋼筋安裝、模板安裝、基礎(chǔ)環(huán)水平度、倉面清理等進(jìn)行了抽檢驗(yàn)收。

2 問題發(fā)現(xiàn)與檢測

2.1 問題首次懷疑及核實(shí)

首臺(tái)21號風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土于1月1日開始澆筑，當(dāng)21號、22號、15號、16號風(fēng)機(jī)澆筑完成后，發(fā)現(xiàn)混凝土表觀顏色較差，局部存在細(xì)微裂紋，懷疑混凝土質(zhì)量可能存在問題。為進(jìn)一步核實(shí)，委托第三方檢測機(jī)構(gòu)對4臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行回彈法檢測，業(yè)主、監(jiān)理現(xiàn)場全程見證。檢測時(shí)混凝土齡期介于14～18天(檢測結(jié)果如表1)。同時(shí)，對4臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)水平度進(jìn)行復(fù)測，測值均小于廠家要求的±0.5mm。據(jù)此，初步推測該4臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度可能偏低，要求施工單位加強(qiáng)基礎(chǔ)環(huán)水平度觀測，并在齡期達(dá)28天及以上時(shí)再次檢測其抗壓強(qiáng)度。

表1 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度首次檢測值

2.2 問題再次懷疑及確認(rèn)

全部24臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑完成后，繼續(xù)觀測基礎(chǔ)環(huán)水平度，發(fā)現(xiàn)2號(偏差6.1mm)、15號(偏差3.7mm)基礎(chǔ)環(huán)水平度超過設(shè)計(jì)值±1.6mm較多。參建各方再次懷疑基礎(chǔ)混凝土可能強(qiáng)度不足，并委托第三方檢測機(jī)構(gòu)對所有風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，包括回彈法和鉆芯法，均在基礎(chǔ)頂面(環(huán)內(nèi))、基礎(chǔ)頂面(環(huán)外)、基礎(chǔ)側(cè)面及基礎(chǔ)承臺(tái)斜面四個(gè)區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場回彈檢測和鉆芯取樣檢測，以便檢測結(jié)果具有代表性和可比性。檢測時(shí)混凝土齡期均已超過50天(檢測結(jié)果見表2)。

表2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑及強(qiáng)度檢測

由表2可知，兩種檢測方法所測混凝土抗壓強(qiáng)度基本一致，且鉆芯法檢測強(qiáng)度總體略低于回彈法檢測強(qiáng)度，檢測結(jié)果能真實(shí)反映風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)質(zhì)量。其中，15號、16號、19號、20號、24號風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土抗壓強(qiáng)度明顯偏低，分別為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的32%～53%、54%～63%、58%～73%、69%～71%、72%～75%。

3 原因分析與探討

3.1 混凝土入倉方式問題

按第三方實(shí)驗(yàn)室對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)C35混凝土配合比要求，所拌制的混凝土坍落度為120±20mm，略大于設(shè)計(jì)要求(100±10mm)。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，此種混凝土以皮帶輸送機(jī)或其他直接方式入倉為宜，如采用泵送入倉則其坍落度偏小(泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)坍落度宜為140～180mm)。但現(xiàn)場入倉主要采用泵送方式，這很可能造成混凝土入倉不順。施工單位為使混凝土順利入倉，現(xiàn)場人員可能會(huì)擅自增加用水量、或減少粗骨料、或增加細(xì)骨料等，從而影響了混凝土強(qiáng)度。

這可能是混凝土強(qiáng)度降低的重要原因。對此問題，參見表2，可從3號、4號、8號風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土獲得印證，澆筑時(shí)因混凝土泵車故障，而絕大部分或全部改用皮帶輸送機(jī)入倉，進(jìn)而其強(qiáng)度檢測值高達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的107%、112%、113%、123%、124%。

3.2 混凝土用砂問題

拌制混凝土所用砂料在前期試驗(yàn)時(shí)最高含泥量為5.1%，含泥量略高。在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)室雖然考慮了該因素的影響，用增加水泥用量的方法予以彌補(bǔ)，但不排除進(jìn)場初期監(jiān)管不嚴(yán)，部分批次含泥量較高的砂料混入了拌合站，從而造成初期澆筑的15號、16號、19號、20號、24號等風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度降低。這可從風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)返工拆除后，其混凝土顏色總體偏黃、局部呈紅褐色得到驗(yàn)證(見圖1)。

圖1 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土成色較差

3.3 施工技術(shù)問題

在施工組織設(shè)計(jì)中，施工單位擬采用皮帶輸送機(jī)入倉方式澆筑，但因業(yè)主有關(guān)人員不同意等原因，改為泵送入倉。另一方面，在施工初期泵送澆筑效果較差，后期則較好，強(qiáng)度較低的15號、16號、19號、20號、24號風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)均為施工初期的前15日內(nèi)澆筑完成的。

由此可見，施工單位項(xiàng)目部可能更擅長采用皮帶輸送機(jī)，而不是混凝土泵車。

3.4 保溫養(yǎng)護(hù)問題

15號、16號、19號、20號、24號風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑時(shí)間為1月上、中旬，日平均氣溫低于5℃，最低溫度達(dá)-2℃，應(yīng)采取冬季施工工藝，控制養(yǎng)生溫度[5]。澆筑完成后雖進(jìn)行了塑料布及部分棉被覆蓋，但未采取認(rèn)真的管理措施，致使混凝土強(qiáng)度受到低溫冰凍的影響。后期加強(qiáng)了管理，養(yǎng)護(hù)效果明顯改善。

3.5 項(xiàng)目管理問題

施工初期懷疑風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土可能存在問題后，監(jiān)理及時(shí)發(fā)出《監(jiān)理通知》，要求施工單位整改；同時(shí)，業(yè)主召開工程協(xié)調(diào)會(huì)。之后，澆筑效果明顯變好。

另外，當(dāng)出現(xiàn)基礎(chǔ)環(huán)水平度偏差較大等問題時(shí)，監(jiān)理多次建議設(shè)計(jì)到場查看，均未果。倘若業(yè)主能要求設(shè)計(jì)代表在關(guān)鍵時(shí)候在場，無疑對確保施工質(zhì)量將大有裨益。

4 處理建議與實(shí)施

a.對15號、16號、19號、20號、24號強(qiáng)度明顯偏低的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)(達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度32～75%)，建議拆除后在原址或重新選址新建。

b.對2號、17號、23號強(qiáng)度稍微偏低的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)(回彈法和鉆芯法檢測強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度89～93%)，建議對基礎(chǔ)臺(tái)柱和棱臺(tái)側(cè)面混凝土進(jìn)行鑿毛，加寬50cm，澆筑C35細(xì)石混凝土，豎向布置直徑25mm的鋼筋，間距150mm，環(huán)向布置直徑18mm的環(huán)型鋼筋，間距200mm；對基礎(chǔ)斜面混凝土進(jìn)行鑿毛，預(yù)留適量抗剪槽，鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片，澆筑一層C35細(xì)石混凝土，厚度100mm。

c.對14號、21號、22號基本達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)(回彈法和鉆芯法檢測強(qiáng)度分別達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度97～105%、91～94%)，建議不作處理，在后期運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)測。

最終，業(yè)主綜合考慮技術(shù)、成本、工期等因素后，對15號、16號、19號、20號、24號等5臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)拆除后原址重建，其余6臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)暫不處理，視后期運(yùn)行及監(jiān)測情況再作決定。有關(guān)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)經(jīng)返工處理后，后續(xù)工程在參建各方共同努力下，順利完工、投產(chǎn)發(fā)電。

5 結(jié) 語

對于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)等大體積混凝土澆筑，嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)圖紙，選用合格的原材料，制定合理的施工方案并確保有效實(shí)施，是保證工程質(zhì)量的前提和關(guān)鍵。

監(jiān)理和業(yè)主按照有關(guān)規(guī)范和程序開展監(jiān)督管理，遵守技術(shù)規(guī)程要求，堅(jiān)定客觀立場，能較好的提升工程質(zhì)量；適時(shí)對重要建、構(gòu)筑物進(jìn)行試驗(yàn)檢測和安全監(jiān)測非常必要，不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，還能為處理方案的制定和實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。