混塔预应力风电塔架锚固处理方案探究

混塔预应力风电塔架锚固处理方案探究

许怡文

东南大学江苏省南京市210000

摘要：本文以深能高邮东部风电场项目100MW风力发电厂项目为背景，介绍了预制装配式风电塔架混凝土塔筒在完成吊装后进行预应力施工的重点和难点。并且对混凝土基础的喇叭口的锚固垫板进行了验算，验算结果全部符合规范要求。后期施工时，基础的喇叭口处不会发生破坏。

0.引言

我国风力发电行业得到快速发展,风电机组单机容量越来越大、转轮直径越来越大、电塔轮毂也越来越高[1]。世界各地将预制预应力钢-混凝土混合塔架和预制预应力全混塔架作为分店产业的重点发展方向[2]。预制装配式风电塔架是通过将混凝土塔筒和钢结构塔筒连接起来共同受力的组合结构塔架形式[3]。本文基于深能高邮东部风电场项目，在预制装配式风电塔架混凝土塔筒在吊装施工完成后，对其进行预应力张拉过程的安全探讨。

工程概况

深能高邮东部风电场项目拟布置50台2.0MW风电机组，总装机容量为100MW，并配套新建一座110kV升压站，其中25台为140米的预制装配式风电塔架。机组采用钢混塔架结构形式，整体钢混塔架标高为140m。其中下部采用混凝土塔段，塔段顶部标高55m。下部混凝土段有16段塔筒。混凝土塔段设置40根无粘结预应力筋，锚固与钢法兰上对混凝土塔段施加预应力。本工程采用后张无粘结预应力结构体系。预应力钢绞线采用Φs15.2高强低松弛无粘结钢绞线，抗拉强度标准值为1860N/mm2，张拉端采用风电专用斜锚具(已通过满足风电要求的1000万次疲劳试验)。塔架全部吊装完成，且塔架所有竖向及水平缝灌浆强度达到60MPa，混凝土的强度达到100%方可进行竖向预应力的张拉。

预应力施工重点难点

预应力专项施工是本工程土建施工的重要组成部分，它穿插于土建施工之中。预制混凝土塔筒吊装与就位的精度对预应力筋的穿束张拉乃至在结构中的有效建立的预应力都非常重要。预制混凝土塔筒吊装与就位的精度是影响预应力专项施工的重要保证。如果混塔吊装精度不足，造成塔筒的预制孔道错位，给穿筋造成困难，导致预应力筋不能顺利穿入。塔筒的横向缝的灌浆或者座浆时，采取必要的防护措施，防止浆体挤入预制孔道。钢塔筒转换段与底部混凝土塔筒的连接就位精度要求非常高，精度的高低对后续预应力的施工影响非常大。如果钢塔筒转换段的吊装与就位精度不足，会造成塔筒的预制孔道错位，给穿筋造成困难，可能导致锚具不能进入塔筒的固定槽位，并可能提高张拉时断筋的风险。钢塔筒转换段的吊装与就位，必须按照设计精度施工。本工程下锚点为群锚，混凝土塔筒的预制孔道在竖直方向有倾斜角度，在竖直方向需要解决下锚点锚垫板的角度问题。张拉完成经验收合格后，应将混塔上部和基础底部的锚具外露的预应力筋预留不少于300mm长度，多余部分可采用机械方法切断，再将张拉端清理干净。切筋完成后，用风电专用防腐油脂将锚具夹片涂抹包裹，然后用专用封端罩把锚具及外露钢绞线罩住，将密封罩内部空间封堵密实。

预应力基础锚垫板加固方案与局部承压与剪切验算

在本项目大体积混凝土基础施工中，喇叭口位置处很容易出现振捣不密实，从而导致蜂窝麻面的现象出现。为保证混凝土预应力张拉的安全，需要对预应力基础锚垫板加固。加固材料有承力锚环（采用墨铁球铸件），12孔锚具和环氧砂浆。其具体施工方法是：在已张拉好的锚具下方安装一个承力环，承力环安放于已经张拉完成的锚具上方；然后在锚环下部在安装一个12孔锚具；最后张拉至设计值的30%。锚固垫板的组装图如图1。

预应力专项施工是装配式混凝土塔筒施工的重要组成部分。混凝土塔筒吊装的精度影响预应力筋的穿束张拉。如果混塔吊装精度不足，造成塔筒的预制孔道错位，给穿筋造成困难，导致预应力筋不能顺利穿入。塔筒的横向缝的灌浆或者座浆时，采取必要的防护措施，防止浆体挤入预制孔道。如果钢塔筒转换段的吊装与就位精度不足，会造成塔筒的预制孔道错位，给穿筋造成困难，可能导致锚具不能进入塔筒的固定槽位，并可能提高张拉时断筋的风险。对预应力基础锚垫处进行承压和剪切验算，全部符合规范要求，后期的预应力张拉和钢塔吊装可以顺利进行，喇叭口加固点没有被破坏的风险。

参考文献

祝磊，顾辰，马丽盟等.一种预制混凝土塔筒的连接方式[P].中国专利：201710430415.6，2017-08-08

[1]张禹.基于BIM的预制装配式风电塔架可靠性研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2017.

[2]牛家兴.预应力混凝土—钢组合风电塔架结构性能研究[D].长沙:湖南大学，2014.

[3]《混凝土设计规范》GB50010-2010[S].北京：中国建筑工业出版社,2010

[4]