高寒高海拔地區(qū)風(fēng)機塔筒底部高強灌漿施工質(zhì)量控制研究

許建軍，張峰華，楊忠加

（黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司工程建設(shè)分公司，西寧 810000）

1 引言

風(fēng)機基礎(chǔ)高強灌漿料以高強度材料為骨料，以水泥為結(jié)合劑，輔以高流態(tài)、微膨脹、防離析等物質(zhì)配制而成，在施工現(xiàn)場加入一定量的水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)11%～15%），攪拌均勻后即可使用[1]。高強灌漿料具有自流性好、快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹等特點。灌漿段作為風(fēng)機塔筒與基礎(chǔ)連接的重要節(jié)點，不僅起到傳遞風(fēng)機極端荷載的作用，也起到風(fēng)機運行疲勞荷載的作用。一般風(fēng)電場早晚溫差大，有效施工時間短，風(fēng)電場內(nèi)空氣濕度小，施工過程中水分損失快，而高強灌漿水泥基水灰比控制浮動范圍小，濕度對灌漿料強度影響極為敏感，對材料精細(xì)度要求高，施工工藝受外界環(huán)境影響較大，控制工藝質(zhì)量難度較大；高強灌漿填充全過程需自留填平，要求密實均勻，持久耐用，且設(shè)計要求的抗壓強度指標(biāo)已超出目前相關(guān)規(guī)范的參照范圍，客觀評判標(biāo)準(zhǔn)缺乏。因此，本文通過材料對比及現(xiàn)場控制質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)材料選型和現(xiàn)場實際施工條件是影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

2 風(fēng)機塔筒底部高強灌漿料主要特性

目前，高強灌漿材料有若干種，但灌漿料主骨架成分、抗壓強度穩(wěn)定性及廠家報價均各有差別。表1為不同廠家高強灌漿樣品試驗檢測的統(tǒng)計。

經(jīng)過進(jìn)場材料試驗分析、對比得出以下結(jié)論：（1）無骨架成分高強灌漿料強度保證值偏低且強度穩(wěn)定性較差；（2）含豆石骨架成分的高強灌漿料在攪拌和入倉環(huán)節(jié)控制不好的情況下，豆石骨架容易集中，造成高強灌漿料強度不均；（3）含塑料纖維骨架成分的高強灌漿料經(jīng)試驗檢測，其強度保證值偏低，影響高強灌漿料的耐久性；（4）含鋼纖維骨架成分的高強灌漿料經(jīng)試驗檢測，強度保證值最高，超出設(shè)計值9%以上，且強度穩(wěn)定性最為穩(wěn)定。從表1的樣品進(jìn)場檢驗結(jié)果可以看出，D廠家報送的樣品內(nèi)含鋼纖維骨架，在流動度檢測、膨脹率檢測、抗壓強度值檢測、模型灌注密實度等主要指標(biāo)檢測成果中，均滿足設(shè)計要求；其他3個廠家報送的樣品檢測中均出現(xiàn)不合格、不密實現(xiàn)象。

表1 材料選型樣品試驗檢測統(tǒng)計表（不同廠家的不同批次檢驗）

3 高寒高海拔地區(qū)影響風(fēng)機高強灌漿質(zhì)量的因素分析及措施

以青海省海南州切吉鄉(xiāng)1 300 MW風(fēng)電場及其他類似項目為工程背景，對影響風(fēng)機塔筒底部高強灌漿密實度的因素進(jìn)行分析，逐層深入排查，找出可能影響高寒地區(qū)風(fēng)機塔筒底部高強灌漿質(zhì)量的原因，從施工管理、施工人員熟練度、攪拌槽設(shè)備選型及維護(hù)、灌漿料選型、入倉方式、后期養(yǎng)護(hù)、溫差影響、風(fēng)速影響、濕度影響及量測精度等方面進(jìn)行研究，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)施工人員熟練度不足、攪拌槽設(shè)備選型及維護(hù)、灌漿料較差、風(fēng)影響為影響高強灌漿質(zhì)量因素的主要原因。

3.1 施工人員熟練度對高強灌漿質(zhì)量的影響

根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)及技術(shù)要求規(guī)定，現(xiàn)場單基灌漿時間需滿足施工的時間不得超過40 min。針對施工人員技能不熟練、施工經(jīng)驗欠缺導(dǎo)致施工時間過長的因素，從以下3方面制定措施進(jìn)行改正：

1）施工前進(jìn)行生產(chǎn)性試驗，嚴(yán)格按照高強灌漿技術(shù)要求及施工規(guī)范要求施工，保證灌漿料密實度。

2）提升現(xiàn)場管理人員整體管理技能，保證施工過程的操作環(huán)節(jié)，從而保證灌漿密實度。

3）在試驗階段和培訓(xùn)完成后的實施階段，分別對施工效率進(jìn)行對比分析，檢驗和跟蹤人員培訓(xùn)效果。

通過人員技術(shù)交底和培訓(xùn)，根據(jù)現(xiàn)場培訓(xùn)前后對比得出：單基二次灌漿施工時間明顯縮短并達(dá)到技術(shù)要求指標(biāo)。保證符合設(shè)計流動度是高強灌漿料連續(xù)施工的重要保障；應(yīng)避免高強灌漿料因氣象條件變化或施工中斷導(dǎo)致的灌漿料提前初凝；避免因灌漿料流動度差且夾雜干料而引起的密實度不滿足設(shè)計要求的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2 攪拌槽設(shè)備選型及維護(hù)對高強灌漿質(zhì)量的影響

根據(jù)選定的高強灌漿料初凝時間快的特性，結(jié)合節(jié)約投資控制的原則對攪拌槽設(shè)備選型從兩方面做出對策：

1）通過現(xiàn)場試拌灌漿料檢查攪拌槽中的拌軸長度擴(kuò)散范圍是否能夠?qū)Φ谷氩蹆?nèi)的灌漿料全方位攪拌，以避免出現(xiàn)纖維與水泥基料結(jié)塊成團(tuán)；通過現(xiàn)場試拌了解生產(chǎn)效率，確保生產(chǎn)強度能夠滿足施工要求，最終確定設(shè)備型號。

2）因高強灌漿料在停止流動期間能夠迅速初凝，為避免單基風(fēng)機塔筒底部高強灌漿完成后槽內(nèi)余料初凝或終凝結(jié)塊對攪拌槽的循環(huán)使用造成影響，現(xiàn)場需及時采取風(fēng)水結(jié)合的沖洗方式對槽內(nèi)進(jìn)行清洗維護(hù)。

采取對策后，風(fēng)機塔筒底部高強灌漿設(shè)備生產(chǎn)強度、合格率（均勻度）均有所提高，因維護(hù)不到位的設(shè)備故障率下降。單倉最短施工耗時僅為29 min，單倉最長施工耗時不超過40 min；灌漿料平均流動度36 mm，滿足要求；設(shè)備故障率僅為5.26%，未對施工質(zhì)量造成影響。

3.3 灌漿料選型和保管對高強灌漿質(zhì)量的影響

目前，市場上相關(guān)高強灌漿料品牌種類繁多，針對實際情況選用適應(yīng)本工程的高強灌漿料尤為重要，灌漿料的選型應(yīng)考慮以下3方面：

1）對不同廠家報送的樣品進(jìn)行檢測，選用流動度、膨脹率、抗壓強度值等主要檢測指標(biāo)均滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品。

2）按照規(guī)范要求對每一批次新進(jìn)場的高強灌漿料進(jìn)行取樣檢測，查驗出廠合格證明并結(jié)合原材料檢驗合格的結(jié)果，對最終確定投入現(xiàn)場使用的材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控。

3）針對進(jìn)場檢驗合格的高強灌漿料，為避免材料遇水失效，要加強日常的防雨、防潮覆蓋保管；發(fā)現(xiàn)失效材料，現(xiàn)場立即棄用。

根據(jù)表1可以看出，本工程最終選取強度保證值最高（超出設(shè)計值9%以上）、強度穩(wěn)定性最好、價格適中的D品牌高強灌漿料作為最終材料選型。針對新進(jìn)場材料要嚴(yán)格按照規(guī)范要求取樣檢測，同時加強日常儲存保管管理，杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場的現(xiàn)象，通過源頭的質(zhì)量控制、材料選型及保管將對高強灌漿質(zhì)量影響降到最低。

3.4 風(fēng)速及氣溫的影響

根據(jù)試驗檢測指標(biāo)，水泥基微膨脹高強灌漿料的流動度是施工過程中影響灌漿料密實度的最主要因素。灌漿料流動度主要受風(fēng)速和氣溫的影響，會出現(xiàn)水分蒸發(fā)快慢的明顯區(qū)別。因此，通過現(xiàn)場試驗采集不同風(fēng)速對灌漿密實度影響的數(shù)據(jù)，每個風(fēng)機塔筒底部高強灌漿施工前需要了解天氣預(yù)報，避開在大風(fēng)或?qū)κ┕げ焕奶鞖馐┕?，避免出現(xiàn)因大風(fēng)天氣造成灌漿料漿體表面迅速初凝而影響漿體之間結(jié)合的度；避開中午高溫時段施工，避免因高溫施工導(dǎo)致攪拌均勻的灌漿料出現(xiàn)水分迅速蒸發(fā)，進(jìn)而影響灌漿料的流動度和密實度。

試驗隨機對現(xiàn)場14個風(fēng)機塔筒底部高強灌漿流動度受不同氣象條件影響的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的趨勢進(jìn)行分析可以看出，風(fēng)速和氣溫是影響灌漿料流動度的主要影響因素；風(fēng)速越大、氣溫越高，拌制灌漿料過程中的配水比例越接近廠家允許值的上限；若整體趨勢為風(fēng)速≥6 m/s，氣溫接近或高于25℃時，將嚴(yán)重影響灌漿料的流動度，不適宜進(jìn)行灌漿作業(yè)施工。

4 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場檢查，進(jìn)場材料檢驗合格率達(dá)到100%，高強灌漿密實度檢查合格率達(dá)到100%。通過技術(shù)交底培訓(xùn)、設(shè)備選型、材料選型、規(guī)避不良?xì)庀髼l件、量測控制等應(yīng)對措施的實施，有效保證了風(fēng)機塔筒底部高強灌漿的密實度，也為風(fēng)機基礎(chǔ)的穩(wěn)定功能和耐久性奠定了良好的基礎(chǔ)。根據(jù)對影響因素制定應(yīng)對措施后發(fā)現(xiàn)，灌漿料抗壓強度及密實度合格率由之前的71.4%提升至100%。