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风力发电机基础钢筋设计施工与成本控制摘要:近5年来我国风力发电建设如雨后春笋般突飞猛进,但风机基础设计钢筋消耗量较大,施工用钢筋规格大(一般Φ20-Φ32)、且接头多,现场钢筋施工难度大。本文根据现场施工实际情况提出从设计角度考虑环保,并依据住房和城乡建设部倡导的《绿色施工导则》的可行性进行分析,大量减少钢筋接头节约钢筋和人工的思考。给项目管理的决策者提供参考,为低碳建设绿色事业提供有益的思路。关键词:风力发电机组基础设计施工,项目精细管理,节能降耗,加快进度,降低投资。WindturbinefoundationdesignandconstructionofsteelandcostcontrolAbstract:Past5years,theconstructionofwindpowerinChinamushroomedbyleapsandbounds,butalargerfanbasedesignofsteelconsumption,steelconstructionwithalargesize(usuallyΦ20-Φ32),andthejointmulti-sitesteelconstructiondifficult.Basedontheactualsituationoftheconstructionsitefromadesignpointofviewofenvironmentalprotection,andaccordingtotheMinistryofHousingandUrbanideaof​​a"GreenConstructionGuide"toanalyzethefeasibilityofasubstantialreductioninsteelreinforcementandtheartificialjointconservationthinking.Projectmanagement,decision-makerstoprovideareferenceforthecauseoflowcarbonbuildinggreenprovideausefulwayofthinking.Keywords:Windturbinefoundationdesignandconstruction,projectfinemanagement,energysaving,speeduptheprogress,andlowerinvestment.0引言作为多年从事风力发电建设现场的管理者,针对风电场建设在全国普及带来的建设承包商市场激烈竞争和随之而来的微薄利润问题,结合作者的专业特点做了些节能降耗分析。由于风机货载大又是高耸结构,目前大多数风机基础设计为圆形,底部钢筋网不仅直径大而且用量多,一般设计成正交布置(纵横交叉绑扎)的钢筋网片,因基础直径都在15-20米,单个风机基础钢筋用量少则30吨多则60吨,考虑运输因素钢筋一般都必须有接头,导致钢筋在现场加工场断料、配料后运抵风机基础进行钢筋安装绑扎时找接头(根据编号对号入座)费工费时,还浪费不少钢筋和接头(通常为直螺纹和冷挤压接头),也耽误了不少工期。根据现场实地分析结合住房和城乡建设部倡导的《绿色施工导则》,本文拟将从风机基础底层钢筋的设计开始,采用径向(放射状)布置形式(同目前大部分设计的圆锥面一样),统一钢筋断料长度后提前在钢厂按照设计下料尺寸订货(定轧),将成本控制落实到实处(大大减少了废料和接头以及人工、机械费用)。1概述去年5月份到今年5月份以来随着国家基础建设的规模持续扩大和进口铁矿石的不断涨价,建筑钢材单价从4200元/吨左右涨到了目前的5500元/吨左右,而又自3月11日日本大地震后全球严格核电审批制度下,国内也在持续发展含风电在内的绿色能源建设,风机基础消耗钢筋又是风电场建设中消耗量最大的,特别是前些年受台风(也有设计和施工方面的问题)影响倒塌了几个风机(基础也破坏后),各地设计单位也根据越来越大的风机设计出了更加安全(钢筋消耗也更多)的风机基础施工图。为了响应住房和城乡建设部倡导的《绿色施工导则》,珍惜资源、加快建设进度、降低成本、进一步提高质量,根据目前钢材市场库存较多,协调钢材厂根据设计的径向筋下料(放射钢筋)长度定轧,每个项目(尤其是风机基础直径一致,风机机组数较多)根据施工图尺寸和数量提前与钢厂协调。做到设计与施工、施工与材料供应(钢材厂)密切配合,将项目精细管理贯穿到建设管理全过程。2风力发电机组基础设计和施工管理现状2.1风机基础设计选型和配筋现状虽然国内从2007年起就开始不断改进了风机基础的钢筋设计,给现场施工不断的提供了方便,比如说原设计在基础圆锥形表面为纵横交叉的钢筋见图1.2,由于这里的每根钢筋都是接近弓形,且弦长和弓高均不相同,给钢筋下料和成型精度带来了很多麻烦---几乎逐根钢筋要分别计算下料长度,分别编号后运到现场连接,这样不仅给现场连接找对接头花费很多时间,还必须占用两天的工期,最终混凝土在这里与模板之间的保护层由于这些钢筋长短的误差总是偏差也较大,现场质量控制难度较大。现在大部分将这种上层钢筋改成了径向(按圆心放射)布置,也提高了不少质量保证措施。但是还存在不少设计单位进行风机基础底层钢筋设计时,继续沿用了过去的正交布置,这种布置方式不仅施工麻烦并浪费材料,根据相关文献研究[6]受力也没有比径向布置更好;另外少数设计单位还在采用八边形的基础底面积形式,这种基础平面不利于钢筋的径向布置,应该予以改进。图1:正交布置导致的局部保护层不一致图2:园锥面正交布置的钢筋2.2风机基础钢筋(含桩基纵向筋)现场施工管理现状总承包方或施工单位,没有提前按照施工图设计径向钢筋下料长度与钢筋生产或供应商协调定轧(按施工图提前计划生产后采购),最终8-10米长的放射钢筋也不得不在断料、配料中安排接头,这样即浪费了接头又增加了劳动强度还耽误了时间。同时也由于钢筋按生产商统一定尺的长度采购后,无论是12米还是9米长度的钢筋,运抵现场后都必须先卸在钢筋加工场按照设计下料,并编号对应的接头再运抵风机基础的绑扎现场,可是由于装卸运输往往编号掉落或损毁后查找很困难,既增加了装卸和运输费用还耽误了工期。也不符合《绿色施工导则》要求,造成不少短钢筋头作为废料处理了,现场再次断料的动火申请也不利于草原或林区施工的防火安全管理。风机基础的地基处理中应用也较多的现场灌注桩基础,往往其纵向钢筋配筋直径也较大数量较多,目前都采用的是直接从市场采购9米或12米定尺钢筋在现场下料焊接。2.3基础环设计、安装现状无论地基是否有桩基础或者是否会遇到软土,通常基础环设计按照主导方向和塔筒门方位角以及圆心坐标定位,现场经常遇到在桩基础之间的软弱土层之上安装预埋件,再加上桩基础施工和基础开挖对基础环预埋件底部地基存在不同程度的扰动,基础环安装后由于钢筋绑扎、模板安装以及混凝土等施工中有导致基础环下沉的案例,虽然在混凝土浇筑到关键的调节螺栓下时可以再次复核校准,但给混凝土施工和再次校准增加了工作难度,也给基础环水平精度的高精度要求埋下了再次下沉的隐患。造成了质量控制重点中的一个难点。3针对目前存在问题的对策与参考意见3.1风机基础设计选型和配筋的进一步优化建议风机基础底面积八边形和圆形问题,设计可以全部采用圆形,既方便模板制作又免得周边必须设置大量支撑,减少基础施工现场物质周转运输和保管工作量,同时也方便了基础底层钢筋由正交改变为径向布置时长度的统一,方便与钢厂协商定轧并减少长度种类。根据近两年风机基础钢筋设计形式的多样选择和实际运行检验,这些大中型风力发电机底层和圆锥面钢筋的径向布置方案是经济合理的,专家们的受力分析[7]也是更加安全科学的,风机基础底层钢筋应该全部选择正交布置加正方形网片搭接的方式,而圆锥形表面的钢筋也设计成正交布置见图3.4。图3:底层钢筋的径向布置加正方形网片设计图4:上层钢筋的径向(放射状)设计3.2现场风机基础(含桩基)施工和材料采购方案现场建设管理决策者可以根据这种设计方案的钢筋下料长度,直接联系钢厂定轧,每个风机基础定轧的钢筋可以有桩基纵向筋、底层的两种长度的径向筋、正方形网片的正交钢筋、上层放射筋、穿入基础环预留孔中等主要的共六种钢筋,而且经过这样定轧运抵现场的钢筋不需要断料、配料等工序,可以直接卸货到基础附近而减少钢筋二次加工和运输费以及装卸费大约400元/吨,同时减少了3%的钢筋断料损耗(过于短的报废),还可以每台风机基础大约减少Φ25-32钢筋直螺纹接头约200个,节约接头加工、接头对号入座用工约15个工日,若每台风机基础按消耗钢筋30吨计算,则可以节约成本约19000元。由于主要受力钢筋完全没有了钢筋接头(前述钢筋定轧)更加提高了风机基础的整体质量。同时也符合住房和城乡建设部倡导的《绿色施工导则》以及近段时间人们提出的绿色施工和低碳生活要求。3.3软土和有桩基础的风机基础环预埋件设计和施工方案风机基础施工的另一个重点是基础环安装的水平精度要求,一般根据风机主机厂要求为0.5-1毫米(各主机厂有别),针对前述基础环水平精度隐患的出现,建议设计师把基础环预埋件与桩位重合(统筹考虑主导方向、塔筒门以及桩等的方位角分布),若不能重合应采取增加支撑将基础环重量尽量传递到桩基上,或者根据基础环重量与地耐力计算后确定基底面积并认真做好预埋件基础,确保基础环安装调平后不会因后续工作引起的下沉现象发生。4结论与建议针对目前风电场建设中风机基础施工的特点,通过企业材料采购部门和项目部全体管理人员的周密计划(充分利用网络信息化给项目管理带来的方便),企业和项目决策者们的大力支持将是实现设计与施工对接,施工与材料供应(生产厂或供货商)对接,给力项目建设现场精细的经营管理,即可真正保证企业和项目的经营效益最大化。因此,无论是工程总承包管理还是施工分包单位,在项目投标阶段就要认真分析施工图设计,必要时及时合理的与设计单位协调统一优化思路,详尽的做好项目管理规划在钢筋采购、资金安排、现场施工平面图布置,把绿色施工的理念贯彻到从工人到项目的每一位管理者。并脚踏实地的从自己的精细管理中和施工中节约材料、降低成本,实现绿色施工和资源的节约,体现当今信息社会给现代化施工管理带来的效益。假设一个风电场装机30台*2.0兆瓦的风机,采用本文项目综合管理的技术措施可以创造约45万元的利润(除去前期钢厂定轧的定金利息),总之,实现上述目标还必须依靠企业主管领导和项目决策者的同心协力,勤计划、早安排,以期实现绿色施工建设绿色风电事业的目标。因此建议:a、风机基础全部设计成圆形,底层和上层钢筋都设计成径向布置。b、最大限度的根据设计钢筋(无论是桩基还是风机基础)下料长度协调钢厂定轧。参考文献:[1]住房和城乡建设部倡导的《绿色施工导则》[EB](2007年9月)[2]山西国电.山西省右玉风电场一期和败虎堡风电场一期施工图[M](北京国电华北电力工程有限公司.2007年5月)[3]中国华电.

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