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風力發(fā)電機組塔架超高預應力錨栓安裝精度控制淺析

文檔作者：張棟文檔來源：中國水利水電第七工程局有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年12月30日
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２０１７ 年第１２ 期
２０１７ Ｎｕｍｂｅｒ １２
水電與新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
總第１６２ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１６２
ＤＯＩ： １０．１３６２２ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１７．１２．０１７
收稿日期：２０１７ －１０ －１９ 作者簡介：張 棟，男，工程師，主要從事風電、光伏等新能源工程項目管理方面的工作。
風力發(fā)電機組塔架超高預應力錨栓安裝精度控制淺析
張 棟
（中國水利水電第七工程局有限公司，四川眉山 ６２０８６０）
摘要：通過對風力發(fā)電機組基礎的超高預應力錨栓安裝及其精度控制等關鍵問題的研究，從錨栓制造、安裝、驗收全過
程提出精度控制進行探索與實踐，以期有效降低超高預應力錨栓應用中的問題概率，為后續(xù)風機設備順利安裝創(chuàng)造條
件，并為該類工程施工技術提供借鑒參考。
關鍵詞：風力發(fā)電；機組基礎；超高；預應力錨栓；安裝；精度；控制
中圖分類號：ＴＭ６１４ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１６７１ －３３５４（２０１７）１２ －００６５ －０３
Installation Precision Control of the Ultra －h(huán)igh Prestressed Anchor Bolts
in Wind Turbine Foundation Framework
ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ
（Ｓｉｎｏｈｙｄｒｏ Ｂｕｒｅａｕ ７ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｍｅｉｓｈａｎ ６２０８６０， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａ －ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｂｏｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ
ｔｕｒｂｉｎｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｅｑｕｉｐ -
ｍｅｎｔ， ｓｅｖｅｒａｌ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂｏｌｔ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ．Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｉｓ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｌｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ， ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ．Ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ．
Key words： ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ； ｕｎｉｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ； ｕｌｔｒａ －ｈｉｇｈ； ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｂｏｌｔ； ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ； ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ； ｃｏｎｔｒｏｌ
１ 概 述
隨著風力發(fā)電技術的不斷發(fā)展，陸上風力發(fā)電機
組正朝著大型化機組的方向發(fā)展，風力發(fā)電機組塔架
越來越高，目前較為常見有２ ＭＷ 發(fā)電機組，２．５ ＭＷ
的越來越多，甚至目前部分區(qū)域有３ ＭＷ 風電機組開
始裝機。機組的塔架介于８０ ～１２０ ｍ 之間。在以往的
風電基礎結構中，采用基礎環(huán)作為塔架安裝基礎的型
式較為常見，但隨著南方很多山地風電建設項目越來
越多，塔架高度增高勢必塔架直徑也隨之增大，造成基
礎環(huán)直徑越來越大，這樣既不利于運輸，也不利于降本
增效。鑒于此，南方很多風電項目采用預應力錨栓組
合件代替基礎環(huán)。預應力錨栓組合件整體性好、受力
合理、結構安全性能好，同時減少基礎混凝土用量，適
用于不同地質(zhì)的風電場。
目前一般較為常見的預應力錨栓組合件高度為
３ ～４ ｍ，但在四川西昌市安寧河谷建設的黃聯(lián)關風電
場，由于需要考慮自然災害洪水等對設備的影響，將預
應力錨栓組合件高度提高至６ ～８ ｍ，對于低高度錨栓
組合件在安裝過程中保證其安裝質(zhì)量尚且難度較大，
這種超高預應力錨栓組合件在安裝過程中，要保證其
安裝精度，難度可想而知，其同心度、垂直度、水平度一
旦控制不好，出現(xiàn)偏差，將造成澆筑成型的風機基礎
報廢。
坐落于西昌市安寧河谷區(qū)域的黃聯(lián)關風電場，對
風機的中心臺柱進行了深化設計，設計了４ １２０ ｍｍ、４
４２０ ｍｍ、５ １２０ ｍｍ、６ １２０ ｍｍ、７ １２０ ｍｍ、８ １２０ ｍｍ 六
種高度的錨栓，分別與不同機位的洪水高程相匹配。
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萬方數(shù)據(jù)
水電與新能源２０１７ 年第１２ 期
該工程錨栓組合件包含有上下錨板、２０８ 根錨栓以及
其他附件，錨板錨孔直徑φ４５，與之配套的錨栓規(guī)格
為Ｍ４２，兩者之間間隙僅３ ｍｍ。需要注意的是，
６ １２０ ｍｍ、７ １２０ ｍｍ、８ １２０ ｍｍ 這三種型號屬于超高
型錨栓，在安裝以及質(zhì)量控制方面有較大難度。
２ 超高預應力錨栓安裝過程中出現(xiàn)的
問題
雖然在施工過程中嚴格控制超高預應力錨栓的測
量精度，但仍會出現(xiàn)錨栓安裝調(diào)整困難，某些超高預應
力錨栓基礎混凝土澆筑后，錨栓頂部會出現(xiàn)向一個方
向偏斜的情況。
由于錨栓在調(diào)整檢測完成，鋼筋安裝后，對錨栓的
垂直度、同心度已無法再次調(diào)整，此時僅能做上錨板的
水平度檢查，所以待混凝土澆筑完成后，若錨栓變形或
同心度達不到設計要求，就會出現(xiàn)風機無法正常安裝
的問題，而且此問題也只能在塔架安裝時才能發(fā)現(xiàn)，此
時若變形不大，錨栓頂部處理后塔架能順利安裝則更
好，若不能順利安裝，所造成的損失則不可估量。而且
在塔架安裝過程中處理錨栓問題，不僅影響工期，也增
大施工成本。
３ 超高預應力錨栓安裝技術
3．1 基礎（錨栓）墊層施工
風機基礎基坑開挖至設計高程后，對地基進行承
載力測試，承載力達到設計要求后，根據(jù)設計圖紙安裝
電纜預埋管和下錨板支撐預埋鋼板，并對預埋鋼板水
平度及高程進行嚴格控制。預埋件安裝完成后根據(jù)墊
層高程及厚度澆筑墊層。
3．2 安裝錨栓籠
１）用來支撐下錨板的螺桿應安裝在預埋件的中
心線處，調(diào)整下錨板中心和基礎中心的同心度，確保同
心度符合設計要求；在按照要求完成對下錨板的精度
調(diào)整后，完成焊接支撐桿和預埋件的工作。
２）為了防止在混凝土澆筑過程中混凝土與錨栓
接觸，影響錨栓預應力施加工作，因此在錨栓上套入熱
縮套管并進行熱縮。然后使用吊車將上錨板吊起，并
在上錨板中穿入定位錨栓，然后繼續(xù)將上錨板和定位
錨栓吊起，操作其位于下錨板的正上方，將定位錨栓對
準下錨板的螺栓孔并穿過，在下錨板下方加設墊片后
擰入錨固螺母，擰緊力矩要求為３００ Ｎ· ｍ。
３）仍然使用吊車將上錨板吊起，操作其他錨栓使
其上半部分穿過上錨板的螺栓孔并且使其下半部分進
入相對的螺栓孔，加設墊片擰入錨固螺母，擰緊力矩要
求為３００ Ｎ· ｍ。
3．3 錨栓籠安裝后測量調(diào)整
１）在基坑外緣每４５°位置設置地錨樁，通過帶調(diào)
節(jié)螺栓的纜風繩連接上錨板和地錨樁，對八個不同方
向的調(diào)節(jié)螺栓進行調(diào)節(jié)，令上下兩個錨板同心。具體
做法是：把上下兩個錨板的螺栓孔中心連線作為依據(jù)，
使用經(jīng)緯儀每４５°測量一次垂直度，若有偏差，利用調(diào)
節(jié)螺栓對上錨板進行反向拉緊調(diào)整，這樣通過多次不
同角度調(diào)整，逐步使上下錨板同心，兩錨板的同心度誤
差控制在≤３ ｍｍ 以內(nèi)。
２）對齊上下兩錨板的中心后，需要對上錨板的水
平度進行調(diào)整：使用電子水準儀對上錨板的水平度進
行測量，不斷調(diào)節(jié)螺母直至上錨板符合設計標準，最終
得到的上錨板水平度可以存在誤差，在澆筑混凝土之
前其水平度需≤１．５ ｍｍ。
３）錨栓上端露出上錨板長度應滿足基礎結構施
工圖紙要求，偏差范圍±１．５ ｍｍ。
４ 超高預應力錨栓問題解決方案
在超高預應力錨栓安裝過程中，出現(xiàn)同心度、垂直
度安裝偏差是在所難免的，如何將安裝過程中的誤差
減小到最小，滿足風機設備安裝要求，這需要從錨栓生
產(chǎn)制造、錨栓安裝、錨栓安裝驗收檢測全過程進行控
制，以期達到最優(yōu)的精度控制結果。
4．1 從錨栓生產(chǎn)制造角度預先控制錨栓精度
１）設計錨栓端頭倒角：錨栓在生產(chǎn)制造過程中，
可將錨栓兩端設計２０ ｍｍ 左右的倒角，倒角角度３０°。
這樣還可以防止在土建施工過程中出現(xiàn)錨栓安裝偏
差，造成錨栓無法正常穿入塔架螺栓孔。大的倒角可
以對塔架法蘭起到導向作用，為塔架順利下落安裝創(chuàng)
造條件。而且在塔架安裝下降過程中，錨栓大的倒角
可以避免法蘭孔在對孔過程中破壞錨栓絲扣。
２）設計錨栓定位套：錨栓在加工過程中，為了保
證錨栓與錨板在現(xiàn)場能順利安裝，錨栓與錨板孔設計
有３ ｍｍ 的間隙，假設超高預應力錨栓在安裝過程中
偏向一邊，將造成錨栓籠安裝精度極大的偏差。因錨
栓精度調(diào)整后，有鋼筋制作安裝工序，此工序?qū)⒉豢杀?
６６
萬方數(shù)據(jù)
張 棟：風力發(fā)電機組塔架超高預應力錨栓安裝精度控制淺析２０１７ 年１２ 月
免對錨栓籠安裝精度有一定影響。增加定位套就能較
好的解決該問題，即在錨栓孔與錨栓間增加一個橡膠
定位膠套，這樣既有柔性，有利于超高預應力錨栓精度
調(diào)整，也能防止錨栓出現(xiàn)位移。
4．2 安裝過程中的精度控制
１）鉛垂線法或經(jīng)緯儀控制垂直度和同心度。在
安裝時，需要精確控制上下兩塊錨板的同心度。因為
需要嚴格精確到３ ｍｍ 以內(nèi)，所以應當使用數(shù)據(jù)結果
精度高的測量工具，然而在超高預應力錨栓的精度調(diào)
整過程中，由于錨栓高度較高，負責量測的施工人員在
上錨板上操作設備儀器相當麻煩且比較難測出準確且
有意義的結果，因此在對同心度進行精確調(diào)整時可利
用鉛垂線法，其詳細步驟如下：首先要劃分錨板的四個
不同象限，并且嚴格精確地標記標志點，然后進行錨板
安裝并粗調(diào)，準備就緒后，分別在剛剛標記的四個標志
點上懸掛鉛垂線，再利用帶調(diào)整螺栓的纜風繩調(diào)整上
錨板水平，該步較為繁瑣，需要多次進行直到兩塊錨板
的同心度達到要求，即小于等于３ ｍｍ，雖然最后一步
較為麻煩，但是相比其他方法，鉛垂線法更加高效準
確。但鉛錘法有其弊端，即在大風天氣無法進行在鉛
錘法無法測量，此時仍需要采用經(jīng)緯儀測量同心度和
垂直度。
２）采用十字撐支撐上錨板，整體穩(wěn)固錨栓籠。本
項目中超高預應力錨栓較為特殊，該類型錨栓撓度變
形夸張，導致同心度難以掌控。在項目執(zhí)行的過程中，
首先要安裝上錨板并調(diào)整其同心度，之后使用φ３２ 鋼
筋或其他剛性較好的材料與上錨板進行點焊，使其形
成十字撐的狀態(tài)從而更好地支撐上錨板以減小錨栓的
撓度變形，起支撐功能的鋼筋需要從四個不同方向與
上錨板以及預埋件相連接。該步驟需要避免與梁位置
和埋管位置重合。完成后，錨栓將更加穩(wěn)定，這也在實
踐中取得了較好效果。
３）使用錨栓精度調(diào)整工裝。錨栓安裝過程中僅
靠上下兩塊錨板進行定位，而錨板孔與錨栓間存在一
定的間隙，上、下錨板的錨孔僅能保證兩點，無法保證
上、下錨板同心度以及錨栓的垂直度，而解決這個問
題，除了上述的措施外，在錨栓安裝調(diào)整完成后，在錨
栓頂部再增加一塊與錨板尺寸相同，但錨孔精度更高
的錨板作為工裝（此錨板可重復利用），用于保證三點
一線。這樣既便于調(diào)整錨栓，而且也能避免在鋼筋安
裝和混凝土澆筑過程中引起的錨栓變形，致使錨栓頂
部歪斜，這樣就能控制超高預應力錨栓的安裝質(zhì)量和
安裝精度。
４）測量過程不斷糾偏。如果完成了超高預應力
錨栓及其組合件的安裝，那么之后的操作必然會影響
到已經(jīng)穩(wěn)定的錨栓安裝位置。為此，施工者不僅僅需
要采取辦法規(guī)避影響，還要不斷在測量的時候進行跟
進調(diào)整。詳細步驟如下：完成對錨栓的安裝后，分別對
上錨板的四個不同象限進行標記，然后執(zhí)行第一次數(shù)
據(jù)讀取，從此處開始，在基礎施工的每一道工序后（如
鋼筋綁扎、安裝模板、澆筑混凝土操作等等）都需要對
數(shù)據(jù)進行檢查對比，一旦誤差超過標準要求，立即進行
調(diào)節(jié)，防止偏移，測量過程不斷糾偏可以有效控制錨栓
組合件的精度。
５ 結 語
采用板梁式基礎的預應力錨栓有著高效優(yōu)秀的功
能性，已經(jīng)被全國范圍內(nèi)的多家風電場使用，隨著風機
高度越來越高，超高預應力錨栓也會越來越多，但是該
錨栓在安裝時控制精度的難度，也要求安裝過程更加
科學可靠。本人經(jīng)過多次的項目施工，發(fā)現(xiàn)了一些在
錨栓安裝過程中高效控制安裝質(zhì)量和精度的辦法，特
此舉出，在后續(xù)的超高預應力錨栓應用中能有效降低
問題概率，讓預應力錨栓基礎形式越來越廣泛地獲得
應用。
參考文獻：
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