国际风电项目中钢混塔筒安装技术研究应用

国际风电项目中钢混塔筒安装技术研究应用

路广寒

中国能源建设集团天津电力建设有限公司—海外工程公司技术处，天津，300180

摘要：钢混塔筒具有稳定性强、重量轻、耐腐蚀程度高、成本低等优势。因此,现有传统型式塔筒转变为新型式塔筒则将成为国内未来几年的风力发电机工程发展的主要目标。采用钢混塔筒的风电机组特别适用于风切变较高的风场，在这类风场提高塔筒高度将会带来更高的发电量。

关键词： 钢混塔筒 ； 装配式混凝土；钢混塔安装 ；预制

风电塔筒通常采用钢塔筒的形式,为了增加发电效率,减小输电距离,风能的开发逐步向中东部的低风速区域扩张。混凝土塔筒部分能够有效增强结构的整体刚度,在有效增加轮毂高度的同时能够有效避免塔筒因刚度不够而发生折断破坏。本文从材料、工艺、运输以及安装等方面对风电钢混塔筒进行简要介绍。

1风电钢混塔筒的结构特点

以140m的钢混塔架为例，采用底部55m混凝土段搭配上部85m钢塔筒段的方案。钢混塔架混凝土段采用环形直径渐变塔架形式（锥筒式），塔架外直径从6.862m渐变至4.74m，上部连接4.5m直径钢制塔筒段，采用体外后张无粘结预应力体系，将基础、混凝土段塔架、钢制塔架连接一体。混凝土塔架预制构件采用高精度模板现场生产的方式，参照发电机组道路运输尺寸，满足道路运输的宽度及重量限制[1]。

2 钢混塔筒预制

包括混塔预制的混凝土要求、前期准备、模具组装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、成品检查、资料等环节，具体工艺流程见图1。

图1 塔筒预制工艺流程图

2.1 模具预拼装

（1）台座浇筑：基础使用C30砼浇筑，厚度不小于300MM；基础顶部设16根，100*50方钢管作为基础调平用基台。

（2）底模拼装：先将底模按顺序摆在16根方钢上，找中心调整随圆度，内半径偏差不大于3MM。

（3）内模拼装：使用中心柱支撑临时固定，使用连接螺栓对两块模板进行连接。依次安装8块内模，内模半径误差不大于3mm[2]。

（4）外模拼装：进行临时固定，再立起相邻两块外模，使用连接螺栓进行固定连接，然后连接第四块，形成半圆。

（5）顶模拼装：将调整拼装完成的顶模安装到上部，用橡胶棒控制其位置，顶模水平度误差不大于3mm。

2.2 模具安装、钢筋绑扎

（1）模具准备：用 PE 密封条将底模与内外模接触部位密封严密，防止漏浆；内模安装好后检查测量内模直径、与底模同心度；清理模板表面的锈蚀、水泥浆等杂物，然后均匀涂刷脱模剂。

（2）钢筋绑扎及安装顶模：检查模板脱模剂涂刷质量，预埋件表面清理干净；检查预埋件横平竖直；做好预埋件与模板之间的密封；分缝处 U 型钢筋安装时注意安装到位、密封严密，均匀涂刷缓凝剂。

2.3 塔筒混凝土浇筑

混凝土入模温度为 5~35℃，按梯级形式分层浇筑；混凝土振捣布点均匀，不过振、不漏振；混凝土表面用木条压50mm深沟槽作为施工缝，并清理干净；已拆模的混凝土表面进行涂刷养护剂，养护前用和混凝土同配比的水泥把对拉螺栓孔堵实抹平。

3 钢混塔筒安装施工方案

3.1 安装顺序及吊装准备

（1）安装顺序：基础验收（施工平台）→分片组装垫块调平→分片塔筒拼装→整环吊装→平台安装→钢塔过渡段安装→钢绞线穿束→预应力张拉。

（2）吊装准备：检查吊装场地是否满足吊装要求（一般场地需要50米×70米）及地面是否有障碍物；检查吊装人员是否齐全、专业人员资格操作证；检查+0.400m顶面及凹槽内表面是否凿毛处理和水平度；两塔筒段之间的缝隙要用事先准备好的垫片垫好（垫片有3mm钢片和1mm钢片和5mm的有机玻璃组成）[3]。

3.2 分片组装及竖缝灌浆

（1）塔筒组装前期，需对组装场地进行平整，采用铁锹等对场地存在坑洼，凸起等问题进行前期处理；地基承载力不小于140Kpa。

（2）塔筒组装过程中，分片塔筒采用三点可调高低模块支撑，每片塔筒采用3套模块，模块放置于钢筋混凝土垫板上；混凝土垫板尺寸为1m×1m×300mm，高差应控制在±2mm以内；水泥板整体平整度误差不超过2mm。

（3）组装好后检查连接钢筋搭接能否符合设计要求，将2根直径25HRB400钢筋传到中间，并将搭接钢筋进行单面焊接，然后再进行一次水平以及垂直度测量，测量结果符合要求后才可继续进行灌浆处理。

（4）检查控制项目及允许偏差：底座高差≤2mm；竖缝宽度≤2mm；检查配合比情况，试块留置情况；吊装前灌浆料的最低允许强度不小于30Mpa；灌浆料常温下24小时强度大于等于30Mpa。

3.3 整环混塔段吊装施工

（1）塔筒附件安装及塔筒面层清理：根据安装设计图纸要求，将每节塔筒段的内壁面的附件提前安装完毕，并检查是否安装牢固，自检合格后请总包、监理验收；要用压力水冲洗干净上、下对接塔筒的水平端面表面。

（2）预应力孔道封堵及定位销安装：用圆锥形的泡沫板封堵上、下对接塔筒的水平端面的预应力孔道；在下段已经安装完毕的塔筒段的上表面的定位销位置。

（3）下段塔筒顶部水平度测量、垫片调平： 利用扫平仪测量已经安装好的塔筒段顶面的钢板支撑点表面的高差。以最高点位往上调高

10mm为基准，相应增垫其他低标高处的支撑点位。

（4）上段塔筒试装：试吊装上节塔筒段，检查其顶面的水平度以及垂直度，水平度利用调整下部支点钢板的厚薄进行调整，垂直度根据偏移的方向，相应调整偏移方向反向的支点厚度，往返起吊至水平度与垂直度在允许偏差范围内[4]。

（5）坐浆、拼缝挤浆修复：将塔筒段起升高度至500mm左右并悬停，然后按照坐浆材料的技术要求严格计量、调配坐浆拌合料；收集被挤压出来的座浆料，采用填塞处理方式对未挤压出来的部位进行处理。

（6）防流淌措施：为防止外侧坐浆料外侧采用2mm厚铁皮板宽度为300mm，采用宽度为50mm的扁带和紧固器进行加固。

结语　

为了对风电塔筒的安装过程有效控制，施工单位需要充分考虑现场施工条件，制定合理的风力发电混塔筒安装工艺，并在安装过程中严格把控，才能保质保量完成塔筒安装。同时，国际风电项目钢混塔筒安装是一项非常重要和有意义的核心施工项目，对这项技术的研究和应用可以为未来开发国际化风电项目的工程建设提供了具有实用价值的技术储备和支撑。

参考文献

[1]  风电混凝土塔筒预制技术探讨 王江 中铁八局集团

[2]  风力发电机组钢筋混凝土塔筒设计研究 祝磊，李书文，北京建筑大学土木与交通工程学院

[3]  北京天源科创风电技术有限责任公司预制手册 天源科创土建工程事业部质量安全部

[4] 风力发电机组预应力装配式混凝土塔筒技术规范 孙羽 中国电力出版社

作者简介  路广寒，男 ，41岁 ，中国能源建设集团天津电力建设有限公司 ，技术主管，工程师