潮濕灌縫膠在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

鄒 政 ,葉劍平 ,張 蘭

(1.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢 430040；2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430040；3.武漢健橋新材料科技有限公司，武漢 430011)

我國(guó)當(dāng)前大力鼓勵(lì)和支持發(fā)展清潔性能源產(chǎn)業(yè)，利用我國(guó)風(fēng)力資源極為豐富的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)機(jī)發(fā)電項(xiàng)目得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展[1]。風(fēng)機(jī)是一種高聳的結(jié)構(gòu)物，通常修建在山頂上，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)主要承受水平荷載，其牢固程度起著至關(guān)重要的作用，直接決定著整個(gè)結(jié)構(gòu)物的安全,所以風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)是風(fēng)電場(chǎng)施工設(shè)計(jì)和運(yùn)行安全的關(guān)鍵因素之一[2]。

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)通常采用混凝土重力式圬工結(jié)構(gòu)形式，但在風(fēng)電建設(shè)的混凝土基礎(chǔ)施工中，由于施工環(huán)境復(fù)雜、施工組織和管理等問(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土塌損過(guò)大、離析現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量[3]。曾經(jīng)在2008年，由于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工質(zhì)量問(wèn)題，風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行中出現(xiàn)基礎(chǔ)破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)倒塌事故[4]。由此可見，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的施工質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵，一旦在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，就亟需采取相應(yīng)措施，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行加固，確保風(fēng)機(jī)的運(yùn)行安全。

1 工程概況

南方某山區(qū)開發(fā)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘繛?9 MW，風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃裝機(jī)容量為49.5 MW，后續(xù)將再開發(fā)49.5 MW。目前已投產(chǎn)11臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，6臺(tái)基礎(chǔ)已施工完畢，準(zhǔn)備吊裝。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋置深度為3.4 m，底板直徑為19.2 m?；A(chǔ)混凝土保護(hù)層厚度50 mm。臺(tái)柱半徑3.75 m，高度1.35 m。風(fēng)機(jī)運(yùn)行1年零8個(gè)月，部分風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)環(huán)與混凝土接觸部位間隙逐漸增大，塔筒晃動(dòng)明顯，甚至出現(xiàn)較為嚴(yán)重的冒漿現(xiàn)象。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)間隙的產(chǎn)生給風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行帶來(lái)極大隱患，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。

2 加固方案設(shè)計(jì)

針對(duì)部分風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)環(huán)與混凝土接觸部位的間隙，設(shè)計(jì)采用灌漿技術(shù)對(duì)間隙填充高強(qiáng)環(huán)氧樹脂，達(dá)到密實(shí)性效果，確保塔筒不產(chǎn)生明顯晃動(dòng)現(xiàn)象。

根據(jù)風(fēng)機(jī)原有基礎(chǔ)的內(nèi)部鋼筋分布情況，在混凝土基礎(chǔ)上布置孔徑為32 mm的灌漿孔，布置在基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外兩側(cè)，每側(cè)各布置一圈深孔和淺孔，每圈分別8個(gè)，如圖1和圖2所示?？醉敳烤嗷A(chǔ)環(huán)內(nèi)壁小于200 mm，深孔底部達(dá)到基礎(chǔ)環(huán)下部的T型板，淺孔底部距基礎(chǔ)頂面約500 mm且達(dá)到筒壁。

3 灌漿材料選擇

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)加固工程施工點(diǎn)海拔約1 500 m，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境大風(fēng)、多霧、空氣濕度大?；A(chǔ)環(huán)與混凝土接觸部位的間隙充滿大量水分，且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法清理干凈并達(dá)到干燥效果。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，灌注間隙所需的高強(qiáng)環(huán)氧樹脂采用K-801潮濕固化型結(jié)構(gòu)膠，該材料的各性能滿足設(shè)計(jì)要求，并且固化時(shí)間約6h，其工作性也滿足施工需要。

潮濕固化型結(jié)構(gòu)膠的物理力學(xué)性能指標(biāo)如表1所示，其膠體性能和粘結(jié)能力均滿足GB50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的A級(jí)膠要求。

表1 K-801結(jié)構(gòu)膠(潮濕固化型)物理力學(xué)性能指標(biāo)

施工中選用潮濕固化型結(jié)構(gòu)膠對(duì)縫隙進(jìn)行灌注，可以克服空隙內(nèi)部水分的干擾，在潮濕環(huán)境下繼續(xù)固化，能夠達(dá)到明顯的加固施工效果，有效保證施工質(zhì)量。

4 施工方法

4.1 鉆孔

1)鉆孔前通過(guò)鋼筋定位技術(shù)探明穿過(guò)基礎(chǔ)環(huán)預(yù)留孔的鋼筋，避免鉆孔過(guò)程中對(duì)原有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的鋼筋造成損傷。

2)鉆孔深度接近基礎(chǔ)環(huán)時(shí)，降低鉆進(jìn)速度，緩慢鉆至基礎(chǔ)環(huán)側(cè)壁或T型板上表面，以免損傷基礎(chǔ)環(huán)。

3)鉆孔完成后，將注漿嘴安裝在孔口，并采用粘結(jié)材料固定，確保在承受一定壓力條件下，粘結(jié)注漿嘴的孔口周邊不出現(xiàn)冒漿、漏漿現(xiàn)象。安裝的注漿嘴必須設(shè)置有便于灌漿施工操作的控制開關(guān)閥門[5]。

4.2 縫隙清洗及處理

1)縫隙清洗前，將基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外側(cè)混凝土表面上的冒漿粉末、雜物等清理干凈，同時(shí)做好在清洗過(guò)程中及時(shí)清理從預(yù)埋注漿嘴、基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外側(cè)與混凝土之間縫隙中流出的污水的準(zhǔn)備。

2)對(duì)于已經(jīng)冒漿的基礎(chǔ)，采用清水清洗。開始清洗時(shí)可采用較小的壓力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，逐級(jí)加壓清洗，總壓力不超過(guò)0.4 MPa[6]。當(dāng)清洗時(shí)基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)側(cè)、外側(cè)縫隙及孔口均有較多污水排出，則維持該壓力一直清洗，直至排出清水為止。

3)對(duì)于沒(méi)有冒漿的基礎(chǔ)，采用空壓機(jī)直接連接注漿嘴，通過(guò)往注漿孔內(nèi)注入壓縮空氣，將基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)側(cè)和外側(cè)縫隙內(nèi)的水從縫隙表面出口排除，在排水過(guò)程中需要及時(shí)清理污水，防止再次流入縫隙。

4)縫隙中的水體清理后，需要對(duì)縫隙進(jìn)行干燥處理。通過(guò)注漿嘴不停地注入壓縮空氣，采用風(fēng)干方式對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)部縫隙進(jìn)行干燥，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況控制好具體風(fēng)干時(shí)間。

4.3 灌漿

1)灌漿施工必須在風(fēng)電塔相對(duì)靜止的情況下進(jìn)行。

2)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該工程的灌漿材料采用潮濕固化灌縫膠。

3)漿液灌注前做好試配試驗(yàn)，然后按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)配方配置結(jié)構(gòu)膠液。

4)灌漿順序由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行，對(duì)深孔逐個(gè)進(jìn)行灌漿，灌漿壓力控制在0.3～0.6 MPa。當(dāng)灌漿壓力維持在0.6 MPa，5 min后方可判定無(wú)法灌進(jìn)，然后進(jìn)行下一個(gè)深孔的灌漿，直到所有的深孔完成。所有深孔灌漿完成后按照同樣的工序完成所有淺孔的灌漿。

5)灌漿時(shí)及時(shí)將灑落或溢出的灌縫膠液清理干凈。

5 灌漿加固效果

灌漿加固主要是通過(guò)結(jié)構(gòu)膠液對(duì)基礎(chǔ)環(huán)與混凝土之間縫隙進(jìn)行填充，通過(guò)固化后的抗壓作用來(lái)提高塔筒的穩(wěn)定性。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)灌漿加固施工完成后，填充的縫隙不再發(fā)生冒漿現(xiàn)象，看不到塔筒的明顯晃動(dòng)。并且利用風(fēng)機(jī)扇葉偏航轉(zhuǎn)動(dòng)，在塔筒內(nèi)部采用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行全方位測(cè)量，各測(cè)點(diǎn)高程差均在5 mm以內(nèi)，表明灌漿加固效果達(dá)到預(yù)期要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的牢靠性對(duì)于風(fēng)電結(jié)構(gòu)物的安全是非常關(guān)鍵的，一旦風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)出現(xiàn)病害，就必須立刻引起重視，采取相應(yīng)措施加以補(bǔ)救，特別是當(dāng)基礎(chǔ)環(huán)與混凝土之間縫隙逐漸增大時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取灌漿措施進(jìn)行加固。實(shí)踐表明，針對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)與混凝土之間縫隙的加固，施工選用的方法和材料都是可行的，通過(guò)灌漿技術(shù)可有效保證塔筒的穩(wěn)定性，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的加固是一種非常有效的處理方法，可以為類似工程的病害治理提供施工依據(jù)。

[1] 蘇紹禹．風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2007．

[2] 趙衛(wèi)全，楊 鋒．灌漿技術(shù)在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)加固工程中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù)，2009(9)：75-77．

[3] 杜永海，潘秀艷．淺談風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制[J].建筑與預(yù)算，2009，26(3)：33-34．

[4] 李艷慧．風(fēng)電基礎(chǔ)混凝土與鋼環(huán)粘結(jié)應(yīng)力傳遞試驗(yàn)及分析[D].長(zhǎng)沙：湖南科技大學(xué)，2012.

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