目前预制混凝土风机塔筒已有多个示范项目,但预制装配式风机基础却鲜有报道。预制装配式风机基础就目前而言,主要分为两类:预制装配式重力式风机基础[1]及预制装配式梁板式基础[2],见下图。
(图1:预制装配式重力式风机基础)
(图2:预制装配式梁板式基础)
预制装配式风机基础优缺点
1.优点
1、减少风机基础施工工期
常规现浇风机基础,每台风机基础从钢筋绑扎到混凝土养护完成大概需要1个月的时间。预制装配式风机基础可以减少钢筋绑扎、混凝土浇筑及养护的时间,单台可以减少大概1个月施工时间。
2、优化风机基础施工环境
风电项目大多位于山地、荒漠等位置比较偏僻的地方,环境恶劣,材料运输困难,现场风机基础施工人员需要忍受风吹日晒,寒冷酷暑的露天环境。且风机基础浇筑一般需要连续浇筑10个小时左右,很多时候浇筑是从白天持续到黑夜。而预制装配式风机基础,预制构件运来后,直接现场拼接即可,减少施工时间,也就减少了施工人员经受恶劣环境的时间。
3、解决了社会人口老年化问题
目前社会人口老龄化问题日益突出,劳动力持续减少,一台风机基础钢筋绑扎大概需要6-8个人,一个风电项目大概需要3个左右的施工班组,总共需要约24个人。但如果是工厂预制化风机基础构件,则只需要8个人或者更少的人在工厂标准化施工即可。
4、可重复利用,节约资源
预制装配式风机基础可以重复使用2次。一个风电项目规定的使用年限是20年,但预制装配式风机基础设计使用年限是50年,因此,一次使用到期的预制装配式风机基础,可以2次重复使用于荷载匹配的其他风电项目。
2.缺点
1、预制装配式风机基础需要吊装
预制装配式风机基础的安装需要现场使用吊车安装,这个较常规现浇基础增加了施工费用。
2、预制装配式风机基础对预制厂家产生效益有限
由于预制装配式风机基础材料费用(钢筋、混凝土)和现浇风机基础材料相比几乎一样,预制厂家销售预制风机基础构件收入效益增益有限。而且,对于预制厂家而言,存储养护预制构件需要较大的生产场地,这也增加了预制厂家的生产成本。因此,目前较少有预制厂家研究销售预制装配式风机基础。对于预制厂家而言,除非有规模效应,如风电基地项目等,预制厂家才有动力去研发生产预制装配式风机基础。
02、预制装配式风机基础的构造
预制装配式风机基础的构造以预制装配式重力基础为例见下图,仅供参考。
(图3:预制装配式重力式风机基础平面图)
(图4:预制混凝土筒体结构示意图)
(图5:预埋径向螺栓的位置关系图)
(图6:预埋环向螺栓的位置关系图)
(图7:预制装配式重力式风机基础剖面图)
(图8:预制混凝土扇形板结构示意图)
注:1、预制混凝土简体;2-7、预制混凝土扇形板;8、基础环;9、预埋环向螺栓;10、预留环向螺栓孔;11、预埋径向螺栓;12、预留径向螺栓孔:13、预制混凝土扇形板后浇带板。
该预制装配式重力式风机基础由一个预制混凝土筒体、六个预制混凝土扇形板、径向锚杆、环向锚杆、后浇混凝土板带组成。预制混凝土筒体可在工厂预埋基础环,预制混凝土筒体有凸出段、四入孔,并预留有预留锚栓孔。预制混凝土扇形板有凸出段和凹入孔,预埋螺栓和设有预留锚栓孔。通过预制段凹凸处铆合,预埋螺栓插入预留螺栓孔后注浆,对预制混凝土扇形板中后浇混凝土板浇筑,将一个预制混凝土筒体和六个预制混凝土扇形板整合一起。风电施工现场只需开挖基坑,现场吊装、拼装,后浇即可成型。
03、预制装配式风机基础的经济性分析
以2.5MW风机基础为例,单台预制装配式风机基础及现浇风机基础大致成本如下表:
从以上对比表可以看出,预制装配式风机基础成本比现浇风机基础低,经济性更好。
根据现浇风机基础,梁板式风机基础混凝土用量一般比重力式风机基础少100m?左右,钢筋用量差不多,因此预制装配式梁板式风机基础比预制装配式重力式风机基础混凝土用量少100m?,成本减少约7万元,因此预制装配式梁板式风机基础更具有经济性。且预制装配式梁板式风机基础由于混凝土用量少,相应的预制构件重量也会较预制装配式重力式风机基础轻,运输和吊装安装更方便。因此,预制装配式梁板式风机基础较预制装配式重力式基础更具有优势。
预制装配式风机基础可缩短建设周期,环境更友好,需要的现场劳动力少,可重复利用经济性好,预计未来会成为风机基础的发展趋势。