陈 峰

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

风电机组基础施工过程中的冷缝处理措施分析

陈 峰

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

风电机组基础施工过程当中一项比较特殊的独立基础，其主要作用便是有效维护整个风电机组的水平载荷平衡。因为整个机组在运行的过程当中有可能会受到机组工作状态或者是外界环境等各个方面因素的影响，使得载荷的方向发生一定的改变，在这种受力情况不断发生变化的过程中，风电机组会受到一定的损伤，这就要求严格控制风电机组基础施工中冷缝现象的发生。本文结合实例分析了风电机组基础施工的特点，冷缝对整个工程的危害以及处理措施。

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1、工程概况

1.1 工程简述

福建莆田南日海上400MW风电场项目风机基础试桩施工工程位于莆田市南日岛东北侧海域，规划布置100台单机容量4.0MW的风力发电机组，为了选择适合本工程建设条件的基础型式和施工方案，以及后续推进和大规模开展本工程的建设奠定良好的理论和实践基础，拟先期开展首批2台样机(SY01#、SY02#)工程的建设。

1.2 工程规模

本试桩工程风机基础分为打入式钢管桩(16根)及嵌岩桩(3根)两种桩型，每种桩型做1组试验，共2组试验，各试桩均做水平承载力试验、抗压和抗拔承载力试验及振动频率和加速度试验。试桩外径1800mm(壁厚26～30mm)，桩长约35～46m，桩尖进入海床面20～25m(按冲刷3m后计)。8根基桩在承台底面沿半径R=5.00m的圆周均匀布置，斜度为5：1。另外为提高桩基础的整体刚度，增加单桩抗拔能力，桩内钻孔吸泥至泥面以下3m后浇筑C30微膨胀混凝土(根据地质情况而定，遇到坚硬岩石为止)。

2、工程施工特点

2.1 施工难度大

本工程共有Ф2800mm钢管桩试桩2根、Ф2800mm钢管桩锚桩6根、Ф1000mm钢管桩基准桩2根，其中试桩桩径2800mm，壁厚35～45mm，桩长96.5m，总重约266t。单桩重、吊桩、立桩、稳桩困难、垂直度及平面偏位控制难度大，振动沉桩过程可能产生桩基旋转，导致埋设的传感器偏移原有的位置。

2.2 海上施工、环境恶劣

本工程桩基和承台工程全部为远离岸线的无掩护外海施工，风大、浪高、流急，海况条件相当恶劣。施工期受季风影响区，这些工况条件不仅给施工带来了极大困难，而且给工程结构、船机设备和人员的安全管理均造成极大威胁。

2.3 施工管理难度大

本工程施工离岸远，同时投入的各种工程船舶包括多功能驳、起重船、装运材料的驳船、交通船、抛锚艇、拖轮等交叉作业多，相互干扰难以避免，不仅会影响作业效率，而且存在很多安全隐患。此外，大量的施工用船及交通用船的防台避风保护也相当困难，因此施工管理难度非常之大。

3、风电机组基础施工冷缝危害性分析

在风电机组基础施工的过程当中，由于各种各样的因素影响，可能需要对工程的混凝土浇筑采取分层浇筑的方式，可是这种浇筑方式的过程中很容易产生施工冷缝，其会对混凝土交界处的结合力产生一定的不良影响，甚至还会造成裂缝的出现。而这种裂缝对整个工程的危害性都非常大，其不但会引起应力分布状况和受力结构的改变，而且还会对工程的稳定性、耐久性、整体性以及渗透性等各个方面都带来一定的危害。同时还会使得混凝土内的部分钢筋外露，进一步造成腐蚀现象的发生，甚至还会导致整个工程结构的坍塌。由此可见，风电机组基础施工中冷缝的危害性非常大。

4、处理措施

4.1 焊接施工处理

钢管桩焊接自始至终受控于在线超声波探伤检测，长度在满足设计及规范要求后予以切断。螺旋管离线后进行的宏观检测主要包括焊缝外观检测、离线超声波探伤检测并按规范要求进行工业X射线检查，对检测出的焊缝缺陷按规范要求予以修补。每道焊接工序完成后，操作人员和专职检验人员都要对其焊件进行外观检查和无损探伤抽检。钢管桩要求焊缝等级为1级，焊缝无损检测的方法和数量按《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)执行。

当探伤结果不符合规定时，应对不合格焊缝段的两端分别向外作与该段长度相等的延伸补充探伤检查，并按下列规定修补：当补充检查的焊缝合格时，对原不合格的焊缝段进行修补；当补充检查的焊缝仍不符合规定时，进行研究处理，并采取有效措施：如调整焊接参数并重新制定工艺评定直至满足工艺及设计要求以确保焊缝质量；对修补后的焊缝仍进行探伤检查，不合格焊缝的修补次数不宜超过两次。

4.2 防腐处理

外壁抛丸除锈及外壁环氧粉末防腐喷涂

在抛丸除锈、环氧粉末喷涂防腐涂装线上对钢管外壁进行防腐处理，除锈、喷涂均匀、高效，且不受天气影响。由于除锈防腐均采用机械化操作，在正式生产前，先对一根钢管进行工艺试验，通过对抛丸设备的调整及送管滚轮台的转速调整，使抛丸后的钢管桩表面清洁度和粗糙都达到防腐要求，调试完毕后即可进行抛丸防腐作业。钢砂、钢丸配比为1：1，并根据抛丸效果实时补充新的钢砂、钢丸，调整抛头电流。待钢管桩打设完成后，按设计要求进行阳极块的焊接。

4.3 吊耳制作及焊接

钢管桩吊耳采用内管轴式吊耳，溜尾采用饼式吊耳。吊耳采用数控火焰切割机对平板进行下料，再进行拼焊制作；外防腐处理时在钢管外表面吊耳位置处用胶布进行遮挡，经过外防腐处理后将胶布揭开再进行吊耳焊接安装，根据图纸检查设计尺寸是否合格，用焊接检验尺检验焊脚长度，目测焊缝边缘有无飞溅，打磨是否干净等。用钢卷尺测量吊耳间距。

总而言之，风电机组的基础施工过程当中，受力形式相对比较复杂，风电机组在不断运行的过程中会由于这种这些受力载荷而产生一定的损伤。这就要求要求相关的工作人员在对混凝土实施浇筑的时候应该采取一次性浇筑的方式，从而更好地避免了施工冷缝的出现。如果出现了施工冷缝，应该充分结合具体工程的实际情况来对其进行有效的处理。

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