风力发电机组基础环防水处理技术研究

高建强，代云峰

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 611100)

1 引言

风力发电是一种可再生的清洁能源，是世界各国大力发展替代化石能源的有效手段之一。我国近几年的风机装机容量和在建风场规模都一直处于世界领先水平，随着风机运行时间的推移，也陆续暴露了不少质量问题，如采用基础环预埋形式的风机基础，就陆续发生防水失效后严重影响风机运行安全的质量问题，尤其是在我国南方多雨的山地风电场，该现象比较突出，有的甚至是整个风电场都必须全部停机重新进行混凝土基础探伤、灌浆或加筋加固，再进行基础环防水修复处理，造成了较大的发电损失和经济损失。因此，南方各省的风电场都很有必要对风机基础防水进行全面检查，在未造成严重后果时迅速进行防水修复处理。

2 风机基础防水失效原因及后果分析

风机基础环防水失效的原因，主要是由于设计、施工、气候综合造成。一旦防水失效，雨水将会随着基础环壁下流进入防水缝隙及混凝土裂纹，而风机在运行时，塔筒和基础环一直处于高频振动状态，基础环壁接触预留防水缝隙和混凝土裂纹内一旦渗水，将会大大降低砼强度，基础环长时间振动，就会慢慢造成砼疲劳破坏，破坏后的砼粉末会因为渗水的挤压活塞效应被带到地面。因此，随着时间推移，基础环接触面的缝隙和砼裂纹将会继续加深和加大，直至基础环底部砼严重脱空、钢筋锈蚀疲劳剪断，风机倒塌。我国目前各设计单位所设计的基础环预埋形式，其典型结构如图1。

可以看出，图1中砼基础顶面至基础环钢筋孔中心距离只有370 mm，而防水槽深20 mm，两者边距仅有315 mm，施工中由于上层钢筋和基础环周围钢筋很密，绑扎和混凝土浇筑顶面高程误差都很难控制，并且由于布筋太密且空间狭小，浇筑时不容易振捣到位，造成防水槽深浅不一，混凝土容易出现收缩裂纹。而防水槽位置处于基础环砼顶部，正是受振动和弯矩力最大处，又是砼内部应力集中处，同时还是基础环与砼热胀冷缩的交汇处，因此，该接触面砼实际很容易发生应力裂纹。基础环与砼接触面分段成环粘贴自粘橡胶，虽然可以吸收基础环和砼的热胀冷缩差异，但减弱了砼对基础环侧面的承载力，加大了风机运行晃动时对侧面砼的挤压力。若防水失效，裂纹很快会发展到钢筋孔，此处内外容易贯穿，因此，基础环内钢筋孔上部砼也容易受损，一旦内外砼接触面破坏，振动幅度就会明显变大，破坏面向基础环底部和周围就会继续扩大，若雨水流入，很快将会淘空基础环周围砼粉末形成空腔，此时风机继续运行就会有倒塌的风险。

图1 基础环预埋典型结构

3 基础环防水失效后的修复处理工艺

针对基础环防水失效后，基础环钢筋孔以下砼未损坏或初期损坏情况，即基础环底部钢板埋件及安装支腿周围砼还未破坏时，此时可采取的防水修复方案，施工容易、修复成本低、停机时间短，发电经济损失可以降到最低。

3.1 如何判断基础环防水已经失效及基础环支腿周围砼未遭到破坏

外观检查风机基础环顶部周围防水槽是否有明显裂缝、风机运行时防水层与基础环壁之间是否有缝隙、基础砼表面是否有灰白色混凝土浆液流痕，若发现以上现象，都证明防水已经失效。若发现灰白色混凝土浆液流痕较少，则可以判断砼破坏处于早期情况；若发现灰白色混凝土浆液流痕较多，则需要采用4个以上带压力表的液压千斤沿圆周均匀顶升基础环上法兰，顶升力约等于风机机组及基础环总重量，同时使用光学水准仪观测底塔筒上法兰面水平度是否有变化，若未变化，则说明基础环底部砼未破坏，可以直接修复上部防水部分；若有变化，则底部砼已经破坏，需要先采取专业钻孔灌浆处理底部砼，才能修复上部防水失效部分。

3.2 基础环防水修复施工工艺技术

3.2.1 防水修复施工作业准备

编制防水修复作业指导书；作业人员进行技术交底和安全交底；材料和施工器具准备见表1，应注意材料采购必须具有合格证，进场检验、验收、存放防雨防潮。

表1 材料和施工器具

3.2.2 防水修复施工工艺

(1)清理防水槽原有防水材料。施工时首先清除槽内以往填充的防水密封材料。必须经过吹扫、确保基面无油、无渣、无明水、使之保持清洁，必要时进行表面凿槽修整：凿槽厚度控制在20 mm以内(不得伤害钢筋)。

(2)针对需要利用千斤顶顶升判断的基础环，先进行顶升作业，确定是否需要大型钻孔灌浆机先期进行基础环底部钻孔灌浆。然后采取以下措施：在基础环砼顶部距基础环壁150 mm位置采用手电钻钻φ12斜孔，孔深约300 mm(斜孔深度到达基础环钢筋孔顶部即可)，不得伤害钢筋，孔间距距600 mm，基础环内外均匀对称布孔，布孔后清理、吹扫干净，预埋灌浆管，用堵漏王封堵2 h后，用灌浆机将调配好的高强无收缩灌浆料灌入，以基础环与混凝土缝之间溢出灌浆料为准，灌浆及灌浆后48 h内风机必须停机(或参照高强灌浆料说明书要求)。

(3)填充嵌缝。小孔注浆完成后，立即按高强无收缩灌浆料说明书用水量再次调配高强灌浆料，并在调配后30 min内将高强灌浆料倒入基础环内外防水槽内，若不能自流找平时可以人工辅助找平，灌至距槽顶面约20 mm处。灌浆时及灌浆后48 h内风机必须停机(或参照高强灌浆料说明书要求)。

(4)填充密封胶。高强灌浆料灌注工作完成12 h之后，再次清除槽内积水等杂物，清洁完毕后将密封材料硅酮密封胶用胶枪注入到槽内，不能产生空腔。当密封材料灌至凹槽顶面时，用刮板将密封材料压实、抹平，雨雪天气禁止施工硅酮密封胶。必需在灌浆停机期间完成该项工作。

(5)做保护层。硅酮密封胶作业完成12 h后，可以用氯丁橡胶沥青(氯丁胶乳沥青)成品及玻璃纤维施作保护层。在基础环壁和砼基础表面分别采取分段涂刷一层氯丁橡胶沥青→及时铺设一层玻璃纤维→再次在已铺设好的玻璃纤维表面及时涂刷一层氯丁橡胶沥青漆→再次及时铺设第2层玻璃纤维和涂刷第2层氯丁橡胶沥青漆(所有涂刷和铺设必须连续，且连续施工3层玻璃纤维布和沥青)，保护层铺设宽度为：从防水槽处向上和向外分别延伸约200 mm，玻璃纤维搭接长度约20 mm。保护层涂刷时要注意天气情况，雨雪天禁止施工，涂刷完成后24 h内要防止雨水冲刷。

(6)凿排水槽。对所有风机基础环内排水管应进行清理，并在塔筒内基础混凝土顶面选取低洼处开凿引水斜槽至风机基础排水管，使塔筒内部积水能够顺利排出，排水口加滤网，避免堵塞，确保基础环内部防水槽干燥不被积水浸泡。并对引水斜槽刷沥青漆进行防腐处理，施工时应避开并注意保护内部电缆。

3.3 施工注意事项

进入风机塔筒内作业、在箱变内或塔筒内接电、需停机作业的工序，必须按风电场管理规定开具工作票并严格执行；雷电天气禁止在风机塔筒内外作业和逗留；由于风电场处于开放区域，防水保护层容易遭到人为破坏或牛羊等其他动物损坏，风电场运行管理人员应定期对防水保护层进行检查，发现损坏应及时修复，以确保防水有效。

4 结语

通过以上防水施工工艺在我国南方几个山地风电场的实施，经实践检验都取得了较好的基础环防水修复效果，现场施工工艺简单易行，经济效益明显，在处理同类问题时可供参考借鉴。