風(fēng)電機(jī)組基坑滲水解決方案

咬登尚，王勃

（國投哈密風(fēng)電有限公司，新疆 哈密 839000）

1 引言

在風(fēng)電場(chǎng)陸地開發(fā)建設(shè)中，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)大體積混凝土施工質(zhì)量直接影響風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行及使用壽命；同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)混凝土施工由于會(huì)受到地基、原材料選擇、配合比合理性、施工設(shè)計(jì)合理性、施工工藝、養(yǎng)護(hù)、防腐等因素影響，因此在施工過程中，必須要對(duì)其的每個(gè)環(huán)節(jié)層層把關(guān)，以更好地保證風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)質(zhì)量。

2 工程概況

某風(fēng)電場(chǎng)處于新疆哈密市戈壁灘上，風(fēng)電場(chǎng)具體位于東經(jīng)94°9′48.2″～94°27′40.8″、北緯41°34′59.6″～41°53′54.1″，海拔高度在1 085～1 260 m，地勢(shì)東南高西北低，場(chǎng)址區(qū)域地形相對(duì)較為平坦。

項(xiàng)目總裝機(jī)容量300 MW，安裝120 臺(tái)2.5 MW 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，輪轂高度90 m，輪轂直徑121 m，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)采用擴(kuò)展基礎(chǔ)，風(fēng)電場(chǎng)按1 臺(tái)風(fēng)電機(jī)組配置1 個(gè)箱式變電站，風(fēng)電機(jī)組出口電壓690 V 通過箱式變電站升壓至35 kV，然后，通過13 條35 kV 集電線路匯集送至本風(fēng)電場(chǎng)自建110 kV升壓站。

3 故障現(xiàn)象

風(fēng)電場(chǎng)按照工程施工進(jìn)度計(jì)劃開展風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)施工作業(yè)，某臺(tái)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)開挖后發(fā)現(xiàn)基坑南側(cè)局部濕潤，待風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)墊層澆筑后濕潤部位逐漸有水滲出，滲水量逐漸增大。隨著時(shí)間推移基坑水位逐漸升高至距基坑地面1.2 m，隨后水位停止上升。圖1 為風(fēng)電機(jī)組基坑現(xiàn)場(chǎng)圖。

圖1 風(fēng)電機(jī)組基坑現(xiàn)場(chǎng)圖

4 原因分析

4.1 風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)介紹

依據(jù)場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件，結(jié)合該地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)一般有擴(kuò)展基礎(chǔ)、格構(gòu)式基礎(chǔ)和預(yù)應(yīng)力筒形基礎(chǔ)3 種形式。本風(fēng)電場(chǎng)選用安全可靠度高、技術(shù)成熟的“擴(kuò)展基礎(chǔ)”作為風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)形式。該風(fēng)電機(jī)組擴(kuò)展基礎(chǔ)采用C40F150 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)體型為圓形，基礎(chǔ)底部直徑19.9 m，總高度3.5 m，由底板、圓臺(tái)、臺(tái)柱組成，各部分高度分別為1.0 m、1.8 m、0.7 m，臺(tái)柱直徑6.4 m。

4.2 原因分析

4.2.1 地質(zhì)情況分析

依據(jù)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開挖情況并結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)鉆孔資料，判定地質(zhì)情況如下：（1）該臺(tái)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)經(jīng)開挖至設(shè)計(jì)建基面后，實(shí)際地層為基巖層，該層厚度8.0 m，前期微觀選址期間未揭穿，而通過判斷可知，該地基承載力特征值fak=600 kPa（未浸泡），故滿足地基承載力要求；（2）地下水位呈現(xiàn)季節(jié)性變動(dòng)，深度為2.1～1.1 m，由于該地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性，因而必須采取必要的防腐措施。

4.2.2 水文情況分析

根據(jù)水文資料顯示，場(chǎng)址區(qū)域每年10 月為地下水水位最高。經(jīng)初步推測(cè)，此臺(tái)風(fēng)電機(jī)組基坑積水高度將再上升1 m，最高水位距離原地面為1.1 m。由于基礎(chǔ)開挖后未采取有效的防水措施，因此，其承載力有所下降。但經(jīng)分析判斷后可知，該地基承載力特征值為fak=500 kPa，依然滿足地基承載力要求。

4.2.3 抗傾覆性分析

地下水往往會(huì)存在導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)產(chǎn)生上浮力，從而給風(fēng)電機(jī)組抗傾覆性帶來不利影響，加之地下水對(duì)于風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)和低壓電纜具有腐蝕性，因此，在其他計(jì)算條件相同的其他前提下，需結(jié)合基坑水位情況對(duì)原風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)方案結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，以進(jìn)一步得出風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行負(fù)載工況不滿足要求的結(jié)論，即原風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)方案不能滿足風(fēng)電機(jī)組抗傾覆的要求，故需制訂解決方案。表1 為風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)底面脫開計(jì)算表。

表1 風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)底面脫開計(jì)算表

5 處理方案

業(yè)主組織設(shè)計(jì)院、施工單位、監(jiān)理各方相關(guān)專業(yè)人員對(duì)風(fēng)電機(jī)組基坑滲水情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)研討，從風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、低壓電纜、集電線路和檢修道路、發(fā)電量角度綜合考慮提出風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)滲水解決方案并論證其合理性，最終形成方案如下：

1）在原有風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)上，采取加大風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)體型尺寸方式處理，增加原基礎(chǔ)混凝土工程量。由于該基礎(chǔ)采用錨栓連接塔筒，增加基礎(chǔ)方量時(shí)需擴(kuò)大底盤直徑并調(diào)整基礎(chǔ)高度尺寸，保證承臺(tái)總高度不變，錨桿組件不受影響。經(jīng)計(jì)算風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)直徑將由19.9 m 增加至22.0 m，增加混凝土263 m3。

2） 考慮風(fēng)電機(jī)組基坑地下水對(duì)混凝土澆筑的影響，施工過程中采取降水措施。根據(jù)GB/T 50046—2018《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]，混凝土采用C40 F150 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，保護(hù)層厚度50 mm；為防止裂縫在混凝土中加入螺旋形聚乙烯醇纖維材料，在基礎(chǔ)外表面采用環(huán)氧瀝青涂刷厚度≥1 mm；墊層采用碎石灌瀝青，厚度150 mm，增加墊層耐腐蝕性。

3）原風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用預(yù)計(jì)116 萬元，加大風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)體型尺寸后，建設(shè)費(fèi)用預(yù)計(jì)187 萬元。圖2 為加大風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)體型尺寸后基礎(chǔ)體型剖面圖。

圖2 加大風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)體型尺寸后基礎(chǔ)體型剖面圖（單位：mm）

6 方案實(shí)施及效果

6.1 方案實(shí)施

在方案實(shí)施的過程中，重點(diǎn)需關(guān)注以下內(nèi)容：

1）風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)尺寸外徑擴(kuò)大開挖至22.0 m，基坑作業(yè)面開挖至24.0 m。

2）在風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)南側(cè)2 m 處開挖引水積水坑，將風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)內(nèi)的滲水抽干。

3）在風(fēng)電機(jī)組基坑四周潑灑熱瀝青3 遍，并鋪設(shè)1 層復(fù)合土工布，土工布鋪設(shè)范圍需覆蓋整個(gè)積水坑底部及四周回填區(qū)域，進(jìn)行基坑防滲水、防腐處理。

4）開展鋼筋制作安裝、錨栓籠安裝和基礎(chǔ)混凝土澆筑。

5）對(duì)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)涂刷3 層瀝青油，中間加2 次玻璃絲布，進(jìn)行基礎(chǔ)防腐處理。

6）采用黏性土對(duì)降水積水坑進(jìn)行回填壓實(shí)，回填高度與外側(cè)已澆筑混凝土齊平，每層填筑≤20 cm，壓實(shí)度≥0.95，含水率控制在5%。用原土進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)回填。

7）在風(fēng)電機(jī)組附近設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)4 個(gè)，持續(xù)觀測(cè)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)沉降變化情況。

6.2 實(shí)施效果

通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)滲水處理，基坑滲水情況得到了有效的治理，且風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)周圍再無滲水。經(jīng)設(shè)計(jì)院、施工方、監(jiān)理方以及業(yè)主驗(yàn)收合格后，該項(xiàng)目還進(jìn)行了基礎(chǔ)回填。三方一致認(rèn)為該風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)滲水處理各項(xiàng)工藝滿足技術(shù)要求。另外，經(jīng)持續(xù)3 a 對(duì)該臺(tái)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)進(jìn)行沉降觀測(cè)后可知，風(fēng)電機(jī)組沉降穩(wěn)定。

7 結(jié)語

“十四五”是實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰的關(guān)鍵期，也是風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的又一個(gè)黃金期，風(fēng)電開發(fā)迎來新的發(fā)展時(shí)期，陸地風(fēng)電建設(shè)中也會(huì)出現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)滲水類似問題。此次風(fēng)電機(jī)組基坑滲水處理對(duì)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)施工具有一定的借鑒意義，同時(shí)，也對(duì)風(fēng)電建設(shè)前期勘察設(shè)計(jì)階段提出更高的要求，要對(duì)每個(gè)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)，以避免發(fā)生類型事件。