风电基础工程中冬季施工技术的应用

风电基础工程中冬季施工技术的应用

孙忠法

身份证 :37040319761228****

摘要：北部资源丰富，风电发展前景一片光明，有无限的发展潜力，但是因为地势和天气原因，大部分基础工程的建设完成度都很低。在冬季的风电基础设施建设中，质量和速度一直是个难题。针对这种情况，本文在现有技术框架和相关理论原理的支持下，从不同的角度探究现代风电基础工程冬季建设的有效手段，并指出如何将其应用于风电基础建设工程，为后续建设项目提供指导。

关键词：风电基础工程中冬季施工技术的应用

引言

我国风电设备的建设时间相对较短，为了促进其发展速度，可以对相关制度体系进行完善与优化。风电设备监造中还存在一定的问题，这时可以采取人员培训、监造规范等方式提升风电设备监造工作的规范性和标准性。同时，制造方、委托方与监造人员之间需要进行有效的沟通，从而更好地维护风电设备监造工作进行，加速我国风电设备监造事业的可持续发展。

1风电基础概述

风电基础是风力发电塔的重要结构部分，不仅需要承受全部的上部荷载以及作用，还需要其在保证结构安全可靠的情况下进行传递。与此同时，其稳定性也是整体结构设计时需要考虑的关键点，使其最大化的发挥其力学性能、有效的控制工程成本、提高施工的便捷性等方面具有很好的前景。我国风电基础设计的历程大致可以分为三个阶段：基础开发阶段、设计学习阶段、创新设计阶段。第一阶段（2003年以前），截止2003年，我国具备小型风电基础的开发能力，在此之前我国风电基础研究处于萌芽阶段，清洁能源、节能减排未受到重视，风电场规模较小，风电基础设计多由建筑设计院完成，没有相应的基础设计规范；第二阶段（2003年~2007年），我国引入大型风电基础，并开始尝试设计开发，随着国家对风电行业的重视，风电基础的研究也得到了快速发展，我国2005年开始了风电基础规范的制定工作，并于2007年发布。与此同时，相关的设计软件也投入使用；第三阶段（2007~至今），我国已经具备大型基础设计能力，并开始创新型风电基础的设计研究。

2冬季开展风电工程项目的环境限制

中国三北地区的风力资源充足，是建设风电基础工程的最佳地，但是风力强大也意味着地势起伏跌宕，高低不平的地形加大了工程开展的难度。除此之外，施工时间是另一大难题，项目的开展时间一般是11月，北方早已进入到寒冬，施工条件变得更为艰辛，施工周期也会有所延长，投入的资本也会逐渐加大，建筑材料也会因寒冷天气发生损害毁坏，大大降低了工程的安全性和耐久性。

3冬季风电基础搭建工程和加固工程的施工方法

3.1钢筋的正确堆置和加工方法

钢筋作为风电基础的必备材料，在冬季施工时必须严格按照冬季施工的要求及时调整钢筋的堆置方式。万一遇到天气恶劣的情况，工人们应该马上把钢筋迁离地面，安置在叠加了300mm高垛的场地，防止钢筋遇冷结冰，同时要在外部覆盖两层阻燃草皮，确保冰雪雨水不能渗透进去。工人在对钢筋施工时，一旦发现周围环境的温度变低，应立即催促保暖人员加热棚内的温度，确保钢筋在温暖环境下完成作业。

3.2海上冬季风电基础优化设计

风电基础设计主要包括基础体型设计、承台设计、桩基设计等方面。“结构优化”指的是在安全、合理的结构形式下使结构做到最经济，而不是只要把钢筋混凝土用量降下来就算是优化。在基础体型设计时，根据风电基础的荷载特性，通常采用中心对称的圆形基础。承台设计需要考虑其半径、埋深、厚度、配筋等影响因素，优化承台设计可有效减少工程量，保证结构的稳定性，减少工程造价。采用正常运行工况以及极端风况两种工况进行研究，并以某工程为例，运用单因素分析的方法得出索缆根数、索缆牵拉位置、索缆夹角等参数对基础结构的影响。基础的抗冰设计进行了研究分析，寒区海上风电基础处于结冰海域时，面临诸多不确定因素，基于设计合理性验证监测要素分析，建立了海上风电基础加锥抗冰分析现场监测系统。通过在我国北黄海某风电场的工程应用，确定了海冰与风电基础锥体结构作用破碎行为，验证了结构抗冰性能与抗冰设计合理性。

3.3风电设备监造质量控制

对于风电设备监造人员的选择和派遣，可以基于风电设备检验资历、工作经验、综合素质方面综合选择，同时，还需要对风电设备监造人员进行管理系统培训，使其能够更好地梳理产品制造过程。而监造人员需找准入手点，更好地控制产品质量。其一，需要对供应商质量管理体系及运行情况进行审查，还可以提出相应的意见使其调整和优化。抽检单位可以建设多种工艺规范文件，比如轮毂喷砂涂装技术，风电叶片静载荷实验规范和风电塔筒焊接规范等。进一步确定风电设备监造情况，保证风电设备监造受控，审批手续完善，定期对风电设备监造项目整改结果进行抽检。

3.4基础环的密封防水

通过对基础环锚固出现问题的多个风电场进行调查后发现，各风电场的风电机组基础环的防水密封材料均有不同程度的损坏，甚至部分已完全脱落。基础环的防水密封失效后，雨水就会沿着基础环与混凝土之间的缝隙进入基础混凝土内部，在风电机组荷载的反复作用下，基础环与基础混凝土之间的粘结摩擦力逐渐丧失，混凝土强度和耐久性降低，导致基础出现冒灰、冒浆等问题，锚固性能大幅降低[10]。为了避免基础环与混凝土之间的缝隙进水，防止基础环表面锈蚀，基础环必须采用持久耐用、有弹性、耐紫外线辐射的密封防水材料，并应严格按照设计图纸、施工工艺做好基础的密封防水。

3.5冬季海上风电基础椎体冻冰荷载技术的研究

海上风能资源近年来得到了大力发展，大型、超大型海上风电结构的设计、建造、安装等技术也有了极大的进步。复杂的海洋环境荷载是影响风电结构安全的主要因素，对于有冰海域建造风电场，海冰对风电结构的危害更为显著。通过分析发现冰激振动对直立风电结构有着显著的影响，海冰是风电结构的控制荷载之一，海冰与直立风电结构相互作用时发生的频率锁定现象，基于现有的理论建立了单桩风电结构频率锁定现象的评估方法。目前，冰荷载对风电结构的影响以及风电结构抗冰设计成为了冰区风电场建造的关键。海冰与不同类型的结构相互作用海冰的破碎特征也不相同，研究发现海冰的弯曲强度约为压缩强度的1/3。因此，通过在直立结构前加装斜面或锥体来降低海冰对结构的影响，在风电基础水面处加装锥体能够起到抗冰效果，但对于加锥风电结构的动冰荷载模型目前尚不明确，冰荷载问题有待研究。

结束语

冬季施工技术在风电基础工程中的应用是全面的。全文通过前期的施工准备、后期材料的堆放以及施工过程中的保暖措施，具体分析了现阶段冬季风电基础工程施工的状况。以认真努力的态度准备前期工作、以科学严格的态度执行任务，从多维的角度看待施工前的准备，暖棚的搭建、保温措施的落实，钢筋施工时注意事项以及模板施工的保护措施，并对整个过程进行必要的优化，对于后续施工活动的开展具有积极的作用。

参考文献

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[2]马宁.海上风电工程基础施工效率优化措施[J].中国设备工程,2020(06):246-248.

[3]张健.基于ACSEEMD和模糊C均值聚类的风电机组齿轮箱故障预警[J].电子器件,2019,42(06):1410-1415.

[4]王奇,刘翠平,王雅平,林舜江,阎帅.考虑风电接入的交直流互联电网输电通道功率优化分配[J].电力电容器与无功补偿,2019,40(06):174-181.

[5]高骞,程霄,沙宇恒,于海波.基于ANFIS的超短期风电出力预测模型及仿真[J].沈阳工业大学学报,2020,42(01):29-33.