[摘要] 在山區風力發電場冬季施工中，根據風電場實際特點，有針對性的提出各種施工措施，確保施工質量和滿足工期要求。
[關鍵詞] 風力發電山區風電場冬季施工
【abstract】wind farm in the mountains in winter construction, according to the physical characteristics of wind farms, to ensure the construction quality and meet the schedule demands
【keywords】wind power mountain wind power wind farm construction in winter
0 引言
風力發電具有清潔、環境效益好、可再生、永不枯竭、施工周期短、裝機規模靈活、技術相對成熟、自動控制水平高、執行管理人員少等優點。「十五」期間，中國的並網風電得到迅速發展。2023年，中國風電累計裝機容量已經達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之後發展風力發電的主要市場之一。
2023年底全國累計裝機約600萬千瓦。到2023年底，新增風電規模就超過1000萬千瓦，2023年，全國風力發電**機容量可超2600萬千瓦。
在我國北方，風資源豐富區域氣候條件基本上時春季短暫多風，夏季多雨，秋季來臨早，加之雨季的影響，有效的施工期主要集中在5∽9月份，有效施工期較短；而在南方，氣候影響主要在夏季預計和颱風季節，情況相對好一些。
由於受工期制約及其它因素影響，許多風電基礎工程的混凝土冬季施工是不可避免的。國內外對混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認為，當環境溫度連續5天平均氣溫低於5℃時，就進入冬季施工期。冬季施工時只要採用適當的施工方法，避免新澆混凝土早期受凍，使外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，也會取得像在天暖施工時的效果。
河北省電力建設第二工程公司近年來已完工和在建的風力發電機組容量已達到150mw，本文結合多年風電工程施工經驗，針對山區風電場冬季施工的各項特點，提出相應的應對策略，確保風電場施工的安全、質量和工期進度滿足要求。
1 山區風電場冬季施工的特點
1.1地理位置偏僻，天氣寒冷，條件惡劣，交通不便，混凝土原材料運輸困難。
理想的山區風電場地理位置都比較偏僻，風力資源豐富，氣溫較低（張家口蔚縣空中草原風電場施工期間極值氣溫-30℃），自然條件相對惡劣，交通不便，施工物資及人員進出很不便利。
1.2連續大體積混凝土澆注，質量要求嚴格
風機基礎鋼筋混凝土量基本在每台150~500m3 左右，屬於獨立大體積混凝土，一般要求一次澆注完成，不留施工縫。在總工期的約束下，挖土、墊層施工、鋼筋綁紮、模板支護、混凝土澆注、混凝土養護等形成多個流水線，風電場內不斷重複著大體積混凝土的施工，單個基礎的連續澆築時間需持續10~30h。不及砼攪拌時要加進早強、防凍等外加劑，而且大體積混凝土工作完成後，其後期養護工作也十分重要。
1.3砼運輸距離較遠，運輸道路較簡易，運輸時間較長
對於建在丘陵、山區等地區的風電場，受自然條件、成本等因素制約，場內通達各風力發電機組的道路多為泥結石道路，坡度大，彎急，路幅狹窄，道路通行能力較差。施工時一般設定混凝土集中拌合站，使用罐車將混凝土運輸至各機位。由於山區風電場一般占地較廣，拌合站至機位的平均距離都在1~4km,路途相對較遠，加之泥結石路面路況較差，罐車運輸速度和運輸能力受到限制，運送時間較長，混凝土熱量散失時間相應較長。
1.4防火責任較重，安全管理難度較大
山區風電場場址區域內一般都有防火區，防火責任較重，不能採用明火施工或者加熱取暖。冬季施工期間，道路多有積雪、結冰情況，車輛行駛隱患較多，材料運輸更加困難。由於各個施工點（機位）較為分散，安全管理難度較大。
2 混凝土冬季施工的一般原理
混凝土拌和物澆灌後之所以能逐漸凝結和硬化，直至獲得最終強度，是由於水泥水化作用的結果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度公升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當溫度降低到0℃時，存在於混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相（水）變為固相（水）。
這時參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢。溫度繼續下降，當存在於混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變為固相時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。水變成冰後，體積約增大9%，同時產生約2500千克每平方厘公尺的冰脹應力。
這個應力值常常大於水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強度。此外，當水變成冰後，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化後，又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。
由此可見，在冬季混凝土施工中，水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵。國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長，強度損失愈小。
混凝土化凍後（即處在正常溫度條件下）繼續養護，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。對於預養期長，獲得初期強度較高（如達到r28的35%）的混凝土受凍後，後期強度幾乎沒有損失。而對於安全預養期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍後，後期強度都有不同程度的損失。
由此可見，混凝土凍結前，要使其在正常溫度下有一段預養期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱臨界強度，即可達到預期效果。對於臨界強度，各國規定取值不等，我國規定為不低於設計標號的30%，也不得低於35千克每平方厘公尺。
3 混凝土冬季施工方法
根據山區風電場冬季施工特點，為確保風電場施工的工期、質量，並兼顧施工的效率和成本，研究適應性強的科學的系統性的方法，可以從以下兩個方面著手：
3.1 施工準備上必須要準備充足、做好各項應對措施和預案。
冬季施工前，應根據施工任務和當地氣象資料，編制冬季施工技術措施和安全技術措施。
3.1.1 對於冬季施工專案所需的各項原材料、物資需提前準備；加熱、保溫設施要經提前試執行，符合要求後方可投入使用。
由於基礎多要求連續澆築並一次澆注完成，因此，在混凝土開盤前，需對施工時所需的機具、原材料的準備（儲備）情況進行檢查，滿足條件的方能開盤，並做好應急預案，因故中斷澆築必須採取補救措施。
3.1.2 檢查機械、車輛狀況。更換車輛油料，加設車輛防滑裝置，對混凝土幫浦罐車加設保溫設施，保證車輛在冬季施工期能連續有效運轉，
3.1.3時時監控道路（包括外部運輸道路）的情況。排走路面積水，以保證路面乾燥不結冰；及時清掃積雪，以保證車輛行駛安全。
3.2 選擇合適的混凝土冬季施工方法
從混凝土冬季施工一般原理可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個問題：一是如何確定混凝土最短的養護齡期，二是如何防止混凝土早期凍害，三是如何保證混凝土後期強度和耐久性滿足要求。在實際工程中，要根據施工時的氣溫情況，工程結構狀況（工程量、結構厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及**，早強劑、減少劑、抗凍劑的效能及**，保溫材料的效能及**，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。
一般來說，對於同乙個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。乙個理想的方案，應當用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量，也就是工期、費用、質量最佳化。目前，基本上採用以下5種方法。
3.2.1 調整配合比方法
主要適用於在0℃左右的混凝土施工。具體做法：①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。
試驗結果表明，應使用早強矽酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當於普通矽水泥7天的強度，效果較明顯。②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間。
③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑後生成的氣泡，相應增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩衝混凝土內水結冰所產生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。④摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。
應用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和ms—f復合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹係數和周圍砂漿膨脹係數相近。
3.2.2 蓄熱法
主要用於氣溫—10℃左右。做法是：對原材料（水、砂、石）進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以後，還儲備有相當的熱量，以使水泥水化放熱較快，並加強對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。
此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養護齡期。
3.2.3 摻加外加劑
在—15℃以上的氣溫中，對混凝土拌和物摻加一種能降低水的冰點的化學劑，使混凝土在負溫下仍處於液相狀態，水化作用能繼續進行，從而使混凝土強度繼續增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉復合抗凍劑。
3.2.4 外部加熱法
主要用於氣溫—10℃以上。通過加熱混凝土構件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，使混凝土處於正溫條件下能正常硬化。①火爐加熱。
一般需搭設暖棚，方法較為簡單，但室內比較乾燥，放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質量。且容易引發火災，故在此法在林區使用受限。②蒸氣加熱。
用蒸氣使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需專門的鍋爐裝置，費用較高。
且熱損失較大，勞動條件亦不理想。③電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，使電能變為熱能，以提高混凝土的溫度。
此法簡單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗量大。④紅外線加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發生器，對混凝土進行密封幅射加熱。
3.2.5 加強覆蓋養護
風力發電機基礎為大體積混凝土獨立基礎，控制好混凝土內外溫差，減少溫度裂縫成為施工的重點。因此，在混凝土澆注後，要著重複蓋養護。一般對於山區風電場嚴寒氣候來講，覆蓋物不得少3層，第一層為保濕層，第二層為保溫層，第三層為防風層。
保濕層一般採用塑料薄膜，作用在於防風保濕，控制混凝土水汽帶著熱量散失；保溫層用來防止基礎內部熱量散失，隔斷外部寒氣入侵，減緩混凝土表面溫差，防止溫度裂縫的產生。保溫層一般可以採用草袋、棉被等保溫材料，具體厚度可以根據混凝土熱工計算得出；第三層主要作用為防風，可採用苫布、厚塑料布等材料，考慮山區風電場冬季風力較大，該層最好能用整張材料覆蓋整個基礎，儘量減少搭接數量，一方面可以防止熱量的散失，一方面也防止風從搭接處吹進，刮翻整個保溫材料。
風電場冬季施工方案
一 施工說明 根據氣象條件，進入10月底以後，日平均氣溫逐漸降低到5 以下。本工程於2008年9月20日開始施工。為按照業主進度的要求，投入3個施工組。我標段共113基基礎，砼量為1747.4m3部份處於冬施範圍內。為保證工程質量，確保本工程施工的順利進行，專案部針對施工現場實際情況及冬期對基礎 組...
風電場冬季施工安全措施
河北張北油簍溝元山子風電場工程場址，位於河北省張北縣境內，地處壩上小二台鄉與油簍溝鄉，位於n 41 04 20 n 41 08 e 114 46 30 e 114 56 20 平均海拔高程為1500m。地形主要為分散起伏的丘陵，最大海拔高程差為70m 地表多為草場，其間分布有自然村落 農田和林地。張...
風電場綠色施工
目錄一 工程概況 1 二 編制依據 1 三 施工部署 1 四 主要施工方案 2 五 保證措施 10 1.1工程概況 大唐國際豐寧大灘風電場200mw工程，本期工程為200mw風電場工程，本工程計畫擬安裝100臺2000kw風電機組，機規模為200mw，風電場土建工程主要包括公升壓站基礎及主體 風機基...