CN110984209A - 一种新型陆上风电场eps土工块体施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺，该工艺是在基坑底面中心放置销钉并固定，然后在基坑底面中心放置切割好的EPS块体，并在EPS块体底部周围铺设细石混凝土；浇筑垫层并对其进行养护；由于基础与塔筒的连接方式不同，分别针对基础环和预应力锚栓式基础进行不同的连接配件安装方式；铺设模板，在块体周围绑扎钢筋，加密，铺设管道，浇筑混凝土，养护，养护完全后填土掩埋。与传统的陆上风机施工工艺相比，本发明的新型EPS块体施工工艺对原先基础环支撑的预制、铺设和焊接工作进行创新，并对垫层施工模具和施工方式进行改进，使得施工精度、效率得以保障。

Description

一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺
技术领域
本发明属于陆上风机新型基础安装工程领域，涉及一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺技术。
背景技术
今世界能源的消耗以及温室效应越来越引起世界的重视，因此能源产业开始向着清洁、再利用方向发展，风力发电因此应运而生，到2050年，预计全球12％的电力能源来自风力发电，目前全球已建的风电厂的发电能力在470GW，而436.7GW的电量来自陆上风电场，占总发电量的97％，由此可见陆上风电在风力发电中扮演着主导的角色。中国大陆地大物博，拥有着丰富的陆上风能资源，平均风能密度在100W/m2，尤其在我国内陆例如：东北、华北、西北地区拥有着丰富的风能资源。到2016年底，中国已经成为了世界上最大的陆上风力发电国家，总共的陆上发电能力达到168.73GW，占比达到世界陆上风力发电产量的36％。我国已建的陆上风电厂的产电能力在90GW，累计的陆上风电产预计在2020年达到200GW,在2030年达到400GW，在2050年达到1000GW。
现阶段我国陆上风电资源储备丰富，陆上风电发展潜力巨大，所以陆上风电在产业化的背后需要更多的技术上的提升以及成本逐步减少，当前我国陆上风电场主要分布于山区，主要采用大体积的重力式基础来作为风机的承重结构，这种传统的重力式基础的优点是其支模容易，且适合与所有陆上场地，但存在基础底面面积大，导致地面尺寸较大，混凝土用量大，开挖回填量大的缺点，且施工过程存在操作技术滞后、繁琐，工人效率低下等现象，对于整个工程的进度以及陆上风电的推广十分不利。
针对上述缺陷申请人曾提出了申请号为2019106210858的专利申请。在此针对上次所提出的新型风机基础，并结合现有的陆上风机基础施工技术，申请人又提供了一种新型EPS块体施工工艺。
本发明工艺采用的新型EPS块体施工工艺相比传统的陆上风机施工工艺减少了原先基础环支撑的预制、铺设和焊接工作，提高了现场施工的工作效率，同时利用EPS块体代替土胎减小了混凝土的浇筑量，增加了基础与块体的接触面积大大的提高了基础的承载能力和经济性，对原有的施工技术不足做了修改并掺入了新的施工工艺流程，提高了施工效率，减小了施工成本，具有良好的应用前景。
发明内容
本发明针对现有陆上风机基础施工过程存在操作技术滞后、繁琐，工人效率低下，施工成本高，浪费严重等现象，提出了一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺技术。本发明的目的主要为在提高施工效率、减少施工成本，摒弃原有繁琐的施工技术且保证基础的承载能力。
本发明采取以下技术方案：
一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，在基坑底面中心放置销钉并固定，再在基坑底面中心放置切割好的EPS块体，然后铺设10mm～15mm的C10～C25细石混凝土；浇筑垫层并养护，待垫层养护完成之后，EPS块体与预留的销钉相互连接固定，保证EPS块体与垫层整合为一体；由于基础与塔筒的连接方式不同，分别针对基础环和预应力锚栓式基础进行不同的连接配件安装方式；铺设模板并绑扎钢筋，加密，铺设管道，浇筑混凝土，养护，养护完全后填土掩埋。
在上述技术方案中，进一步地，所述的EPS块体密度为20Kg/m3，为一上小下大的圆台体，EPS块体嵌入到上层基础预留的凹槽中，与基础内壁紧密接触，用于代替传统的土胎，在保证基础承载能力的条件下减少施工难度以及材料使用；所述的EPS块体切割技术具体如下：在现场通过电热线焊切割得到所需要尺寸的块体。
进一步地，所述的销钉为L型金属销钉，销钉插入施工基面深度不小于20cm。
更进一步地，所述的施工工艺包括如下步骤：
基坑开挖，在深度为2.6m～3m时进行放坡，且预留长为2～3米的坡顶平面；对基坑底面进行清理并在其中心安装销钉，安放EPS块体，在EPS块体底面周围撒上10mm～15mm的C10～C25细石混凝土；
利用新型基础垫层模具进行支模，完成支模后安置预制支撑装置并调平，完成调平后用C15细石混凝土进行垫层浇筑、整平，浇筑完对其进行养护；养护完成之后，在预制支撑装置上部安装锚栓下锚板或基础环，并进行调平；
在坡顶支模并在底面铺设、绑扎钢筋，并在基础内布置架设管道；完成绑扎后进行C40混凝土浇筑，并充分振捣；浇筑完成后对基础进行覆盖养护；养护完成后，对基础卸模，并进行土方的回填与压实。
更进一步地，所述的基坑开挖过程中，开挖至2.6m～3m的深度后，采用人工挖掘的方式向下进行放坡式挖掘，坡角控制在4-5°，当向下挖掘至在基坑中心形成一个半径为3.5～4m的圆形平台，该圆形平台用于放置预制支撑装置和EPS块体；若实际挖掘的基坑深度大于预期的深度，用C20毛石混凝土来代替岩土进行填埋。
更进一步地，所述的EPS块体上方固定有锚栓下锚板或基础环底角，二者均依托于预制支撑装置固定在EPS块体上方，从而保证锚栓或是基础环定位在正确位置，并利用全站仪对锚栓下锚板、基础环进行调平，保证其顶面处于水平状态。
更进一步地，所述的预制支撑装置由三根截面为工字型的斜杆组成，所述的斜杆的顶面和底面水平，底面设有栓座，嵌入垫层中保持固定，三根斜杆相互之间呈120°，在距离三根斜杆顶部、底部300～400mm的位置分别设有三根水平圆拱杆，所述的水平圆拱杆与三根斜杆两两相连作为其水平支撑，保证三根斜杆良好互相受力且不发生倾斜，并在顶面处布设15-20mm厚钢板，所述的钢板为锚栓下锚板、基础环底角的底板做支撑。
更进一步地，所述的新型垫层模具由两部分组成，分别是外部模板块、倒锥面模具，外部模板块在顶部边缘设有连接钩槽，倒锥面边缘设有连接钩钉，二者通过钩钉连接在一起；所述的外部模板块为一有弧度的实心块体，可以通过搭接组成与基础底面直径相同的圆形，圆形内部用于浇筑混凝土垫层；所述的倒锥面模具为上大下小的结构，其上底面尺寸与位于其上方的基础底面相同，倒锥面模具由径向、环向Φ10@800的钢筋构造，保证浇筑垫层时混凝土可以便利的进行施工，同时便于斜坡面抹平，操作简单，经济省时。
更进一步地，所述的预制支撑装置底部穿过倒锥形模具的钢筋间间隙设立于基坑基面预留的圆形平台处，在底部用栓座固定，利用水准仪、全站仪对支撑架进行调平，并用钢筋把支撑装置底部与倒锥面模具相交的地方进行绑扎，避免倒锥面模具底部出现较大的挠度而对施工的精确性产生影响。
更进一步地，所述的垫层浇筑、整平，浇筑完对其进行养护，具体流程如下：对基坑基底面进行清理；在基坑底部坡的坡顶安置外部模块板并围绕成圆形；固定完外部模块板，搭设倒锥形模具，把倒锥形模具固定在外部模板块上，并在倒锥形模具底部布设垂直向钢筋保证其稳定，形成所需要的倒锥面；然后把预制支撑装置吊装至所需位置并进行调平，并在预制支撑装置底部与钢筋接触的位置进行绑扎；接着进行C15细石混凝土浇筑，并对其进行振捣，振捣完成后保证混凝土停止下陷，不产生气泡，且保证混凝土与倒锥形模具平齐，可以使用铲刀沿着倒锥面进行刮平工作；倒锥面刮平之后对垫层进行覆盖养护，养护28天之后拆除模板，即可进行下一步工作。
本发明中，所述的EPS块体周围钢筋绑扎密度相比原先提高15％～20％，在混凝土浇筑时注意对其周边混凝土的振捣，防止其在运行期间由于刚度的突变引起混凝土开裂；所述的预制支撑装置中的斜长杆其倾斜度、长度以及圆拱杆弧度视不同基础形式、不同EPS块体尺寸而定。
本发明具有以下优点：
底部的EPS块体在公路地基中应用广泛，省去了传统施工中土胎的制作，大大减小了基础混凝土用量和施工难度，且具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能、较高的界面摩擦系数，置于基础内侧进一步增加了与基础的接触，提高了基础的竖向承载力，且施工简单方便，经济性良好；
新型垫层模具节省了浇筑垫层混凝土时制作坡角的复杂工艺，提高了施工的效率，而且该找平模具可以满足对倾斜垫层坡角的要求，且在中间预留了EPS块体的圆形位置，为施工提供了便利且保证了施工的精确性；
预制支撑装置由三根倾斜的“工”字形铁杆以及三根水平支撑梁组成，底部具有栓座，可以保证支撑架的稳定；且可以根据底部不同尺寸的EPS块体的要求调整斜杆的倾斜度、长度以及斜杆间的距离以保证EPS块体的安装放置，且在靠近底部处为找平模具提供支撑，避免了其由于底部没有支撑出现较大的挠度而引起施工的不精确；
本发明的施工工艺良好的协调了各步骤之间的关系顺序，保证各步骤之间可以有条不紊的实施，在满足施工精确性的情况下提高了工作效率，又减少了施工过程中材料的使用、折减，具有良好的经济性。
附图说明
图1预制支撑装置结构图；
图2预制支撑装置平面布置图；
图3斜杆底部栓座构造图；
图4新型垫层模具拼接、立体图；
图5基础剖面图；
图6基坑开挖简易过程图；
图7基坑三维立体图；
其中，1为EPS块体，2为锚栓，3为基础环，4为预制支撑装置，5为斜杆，6为栓座，7为圆拱水平支撑杆，8为钢板，9为外部模板块，10为倒锥形模具，11为钩钉。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明：
本发明的一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺，具体为：
基坑开挖，并在2.6～3m深度进行放坡，且预留长为2～3m的坡顶平面；对基坑底面进行清理并在基坑底面中心安装销钉，安放EPS块体1，在EPS块体1底面周围撒上10mm～15mm的C10～C25细石混凝土；浇筑垫层并养护，等待垫层养护完成后可以保证EPS块体1与垫层整合为一体；利用新型基础垫层模具进行支模，完成支模后安置预制支撑装置4并调平，完成调平后用C15细石混凝土进行垫层浇筑、整平，浇筑完对其进行养护；养护完成之后，在预制支撑装置4上部安装锚栓2下锚板或基础环3，并进行调平；在坡顶支模并在底面铺设、绑扎钢筋，并在基础内布置架设管道；完成绑扎后进行C40混凝土浇筑，并充分振捣；浇筑完成后对基础进行覆盖养护；养护完成后，对基础卸模，并进行土方的回填与压实。
如图5为采用本发明工艺进行施工的基础剖面图，其中，图5(1)为基础环式基础剖面图，图5(2)预应力锚栓式基础剖面图；图6为基坑开挖简易过程图。
其中，所述的EPS块体1密度为20Kg/m3，嵌入在基础内槽当中，为一上小下大的圆台体，用于代替传统的土胎，在保证基础承载能力的条件下减少施工难度以及材料使用。
所述的EPS块体1切割技术具体如下：在现场通过电热线焊切割得到所需要尺寸的块体。
所述的EPS块体1在垫层浇筑前安置于所预定位置，安放后在EPS块体1底面周围撒上10mm～15mm的C10～C25的细石混凝土，等待垫层养护完成使得EPS块体1与垫层密实衔接、相互粘结成一体，增加整体性所述的EPS土工泡沫块体1与施工基面之间采用L型金属销钉联结，销钉插入施工基面深度不小于20cm。
所述的EPS块体1周围钢筋绑扎密度相比原先提高15％～20％，在混凝土浇筑时注意对其周边混凝土的振捣，防止其在运行期间由于刚度的突变引起混凝土开裂。
所述的基坑开挖过程中，开挖至规定深度后，采用人工挖掘的方式向下进行放坡式挖掘，坡角控制在5°左右，当向下挖掘达到指定深度时，在基坑中心存在一个半径约为3.5～4m的圆形平台，用于放置支撑装置4和EPS块体1；所述的坡坑若实际挖掘深度大于预期的深度，可以用C20毛石混凝土来代替岩土进行填埋。
参照图1、2、3所述的锚栓2下锚板、基础环3底部依托于预制支撑装置4固定在EPS块体1上方，保证锚栓或是基础环定位在正确位置。
具体为
所述的预制支撑装置4由三根截面为工字型的斜长杆5组成，顶面、底面水平，底面设有栓座6，插入垫层中保持固定，相互之间呈120°，在距离三根斜杆顶部和底部300～400mm的位置分别设有三根水平圆拱杆7，三根水平圆拱杆7与三根斜杆两两相连作为其水平支撑，保证三根斜杆良好互相受力且不在发生倾斜，并在顶面处布设20mm厚钢板8，所述的钢板8为锚栓2下锚板、基础环3底角的底板做支撑。
所述的底面栓座具体构造形式见图3。
所述的预制支撑装置4中的斜长杆5其倾斜度、长度以及圆拱杆7半径、弧度视不同基础形式、不同EPS块体1尺寸而定。
参照图4所述的新型垫层模具由两部分组成，分别是外部模板块9、倒锥面模具10，外部模板块8在顶部边缘设有连接钩槽，倒锥面10边缘设有连接钩钉11，二者通过钩钉11连接在一起。
具体为：
所述的倒锥面模具10尺寸与基础底面相同，为Φ8@800的钢筋构造，其保证了浇筑垫层时混凝土可以便利的进行施工，同时便于斜坡面抹平，操作简单，经济省时。所述的外部模板块9为一有弧度的实心块体，可以通过搭接组成与基础底面直径相同的圆形，圆形内部用于浇筑混凝土垫层。
所述的预制支撑装置4的底脚在新型垫层模具安装好之后穿过倒锥形模具9的钢筋间间隙，并设立于基坑基面预留圆形平台处，在底部用栓座6固定，利用水准仪、全站仪对支撑架进行调平，并用钢筋把支撑装置4底部与倒锥面模板10相交的地方进行绑扎，避免倒锥面底部出现较大的挠度而对施工的精确性产生影响。
所述的垫层浇筑、整平工艺具体流程如下：清理基面——搭建外部模板块——把倒锥形模具搭建在外部模板块的相应位置——吊装、整平支撑装置并固定——浇筑C15混凝土振捣并使其与倒锥形模具平齐——铲刀沿倒锥面刮平抹面——覆盖养护。

Claims (10)

1.一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，在基坑底面中心放置销钉并固定，再在基坑底面中心放置切割好的EPS块体(1)，然后在EPS块体(1)的底部周围铺设10mm～15mm的C10～C25细石混凝土；浇筑垫层并养护，待后续垫层养护完成后可以保证EPS块体(1)与垫层整合为一体；分别针对基础环和预应力锚栓式基础进行不同的连接配件安装方式；铺设模板并绑扎钢筋，加密，铺设管道，浇筑混凝土，养护，养护完全后填土掩埋。
2.根据权利要求1所述的一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的EPS块体(1)密度为20Kg/m3，为一上小下大的圆台体，EPS块体(1)嵌入到上层基础预留的凹槽中，与基础内壁紧密接触，用于代替传统的土胎，在保证基础承载能力的条件下减少施工难度以及材料使用；所述的EPS块体(1)切割技术具体如下：在现场通过电热线焊切割得到所需要尺寸的块体。
3.根据权利要求1所述的一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的销钉为L型金属销钉，销钉插入施工基面深度不小于20cm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，该工艺具体包括如下步骤：
基坑开挖，在深度为2.6～3m时进行放坡，且预留长为2～3m的坡顶平面；对基坑底面进行清理并在其中心安装销钉，安放EPS块体(1)，在EPS块体(1)的底部周围撒上细石混凝土；
利用新型基础垫层模具进行支模，完成支模后安置预制支撑装置(4)并调平，完成调平后用C15细石混凝土进行垫层浇筑、整平，浇筑完之后对其进行养护；养护完成之后，在预制支撑装置(4)上部安装锚栓(2)下锚板或基础环(3)，并进行调平；
在坡顶支模并在底面铺设、绑扎钢筋，并在基础内布置架设管道；完成绑扎后进行C40混凝土浇筑，并充分振捣；浇筑完成后对基础进行覆盖养护；养护完成后，对基础卸模，并进行土方的回填与压实。
5.根据权利要求4所述的一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的基坑开挖过程中，开挖至2.6～3m的深度后，采用人工挖掘的方式向下进行放坡式挖掘，坡角控制在4-5°，向下挖掘至在基坑中心形成一个半径为3.5～4m的圆形平台，该圆形平台用于放置预制支撑装置(4)和EPS块体(1)；若实际挖掘的基坑深度大于预期的深度，用C20毛石混凝土来代替岩土进行填埋。
6.根据权利要求5所述的一种新型陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的EPS块体(1)上方固定有锚栓(2)下锚板或基础环(3)底角，二者均依托于预制支撑装置(4)固定在EPS块体(1)上方，从而保证锚栓(2)或是基础环(3)定位在正确位置，并利用全站仪对锚栓(2)下锚板、基础环(3)进行调平，保证其顶面处于水平状态。
7.根据权利要求6所述的一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的预制支撑装置(4)由三根截面为工字型的斜杆(5)组成，所述的斜杆(5)的顶面和底面水平，底面设有栓座(6)，嵌入垫层中保持固定，三根斜杆(5)相互之间呈120°，在距离三根斜杆(5)顶部和底部300～400mm的位置分别设有三根水平圆拱杆(7)，所述的水平圆拱杆(7)与三根斜杆(5)两两相连作为其水平支撑，保证三根斜杆良好互相受力且不发生倾斜，并在顶面处布设15～20mm厚的钢板(8)，所述的钢板(8)为锚栓(2)下锚板、基础环(3)底角的底板做支撑。
8.根据权利要求7所述的一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的新型垫层模具包括外部模板块(9)和倒锥面模具(10)，外部模板块(9)的顶部边缘设有连接钩槽，倒锥面模具(10)的顶部边缘设有连接钩钉，二者通过连接钩钉与连接沟槽连接在一起；所述的外部模板块(9)为一有弧度的实心块体，可以通过搭接组成与基础底面直径相同的圆形，圆形内部用于浇筑混凝土垫层；所述的倒锥面模具(10)为上大下小的结构，其上底面尺寸与位于其上方的基础底面相同，倒锥面模具(10)由径向、环向Φ10@800的钢筋构造，保证浇筑垫层时混凝土可以便利的进行施工，同时便于斜坡面抹平。
9.根据权利要求8所述的一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的预制支撑装置(4)底部穿过倒锥形模具(10)的钢筋间间隙设立于基坑基面预留的圆形平台处，在底部用栓座(6)固定，利用水准仪、全站仪对支撑架进行调平，并用钢筋把支撑装置(4)底部与倒锥面模具(10)相交的地方进行绑扎，避免倒锥面模具(10)底部出现较大的挠度而对施工的精确性产生影响。
10.根据权利要求9所述的一种新型的陆上风电场EPS土工块体施工工艺，其特征在于，所述的垫层浇筑、整平，浇筑完之后对其进行养护，具体流程如下：对基坑基底面进行清理；在基坑底部坡的坡顶安置外部模块板(9)并围绕成圆形；固定完外部模块板(9)，搭设倒锥形模具(10)，把倒锥形模具(10)固定在外部模板块(9)上，并在倒锥形模具(10)底部布设垂直向钢筋保证其稳定，形成所需要的倒锥面；然后把预制支撑装置(4)吊装至所需位置并进行调平，并在预制支撑装置(4)底部与钢筋接触的位置进行绑扎；接着进行C15细石混凝土浇筑，并对其进行振捣，振捣完成后保证混凝土停止下陷，不产生气泡，且保证混凝土与倒锥形模具(10)平齐，可以使用铲刀沿着倒锥面进行刮平工作；倒锥面刮平之后对垫层进行覆盖养护，养护28天之后拆除模板，即可进行下一步工作。
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