高聚物无损灌浆技术在风机基础加固工程中的应用

2020-11-12范昭胜

湖南水利水电 2020年5期

范昭胜

（湘水集团湖南省水利发展投资有限公司，湖南长沙 410007）

1 风机基础隐患情况

湘南某风电场于2011 年10 月开工，2014 年9 月完工，第1 台风机2013 年10 月30 日发电，总装机容量为49.9 MW。风机基础为基础环圆盘扩展式，原土承载，现浇钢筋混凝土结构，基础混凝土强度等级C35，基础直径为18.5 m，埋深3.1 m。

2019 年10 月份，陆续发现风电场3 台风机发电运行时偶发异响，基础环外侧混凝土表面有压馈、开裂掉落现象，基础环与混凝土承台之间防水破坏，可见明显裂缝，基础环内与混凝土结合部位有脱开现象，基础环内外冒浆现象比较严重。

2 缺陷原因分析

由于设计、施工和长期运行等原因，风机基础环底钢筋与混凝土握裹不够密实，局部骨料架空，使得局部混凝土应力过大被压碎，造成风机基础环松动。法兰底部存在破坏空腔三角体，基础环混凝土多处骨料周边胶结不够密实，底法兰侧面与混凝土之间不是粘结在一起共同变形，基础环的摆动使两者产生竖向相对错动，破坏了止水，产生破裂面。同时，渗入基础内的水体逐渐充满整个破裂面空隙，在“呼吸”作用下，粗糙的破裂面处混凝土不断被磨损成粉末颗粒，粉末颗粒分布于水体中成为灰浆，灰浆在“呼吸”作用下，不断被挤出破裂面，再沿着基础环与基础之间的缝隙通道被挤出基础，空腔越来越严重，形成恶性循环，产生很大的危害和隐患。

3 工程施工过程

3.1 风机基础纠倾

首先准确测定风机塔筒倾斜角、基础环水平偏差，在风机塔筒内部基础环下放置5 个100 t 的千斤顶，以风机塔筒倾斜角、基础环水平偏差最大值方向为轴线呈扇形布置，每个千斤顶之间至基础环中心夹角为30°。见图1、图2。

图1 千斤顶顶升基础环纠倾示意图

图2 千斤顶布置平面示意图

千斤顶放置位置平整且质地均匀，千斤顶顶部、底部分别采用一块20 mm×200 mm×200 mm、20 mm×400 mm×400 mm 钢板垫平。底部不平整处先凿除旧基础再用细沙找平。利用千斤顶将下沉一侧的基础环和塔筒顶起，实现纠偏目的。

先同步试顶，无异常现象出现后持续30 min，对千斤顶行程读数归零，再同步正式顶升。各个千斤顶之间的单次顶升高度按其与顶升施工翻转轴心的投影距离呈线性相关（大致呈1∶0.87∶0.5）。最大顶起（或回落）速度控制在1 mm/min 之内。总顶升力控制在300 t 以内。每一次同步顶升完成后保持30 min，待塔筒结构和施力系统稳定后再进行下一次顶升，并做好相应的记录。

通过配备的施工监测反馈系统进行控制，当最大倾斜方向顶升高程接近基础环初始最大偏差值（基础环水平度到达4 mm），且观测塔筒倾斜度，其倾斜量小于控制值（0.2%）时，即为顶升施工完毕。

3.2 高聚物无损灌浆施工

顶升施工完成后，需立即进行有效支撑，并跟进采用A、B 双组份非水反应高聚物化学浆材灌注。高聚物灌浆技术的基本原理是按照一定配比，向病害处治区内注射多组份高聚物液体材料，材料迅速发生反应后体积微膨胀并固化，达到快速填充脱空、加固结构、防渗堵漏等目的。高聚物注浆材料基本指标见表1。

表1 高聚物注浆材料基本指标

注浆施工可分为清表、孔位布置、钻孔、埋管、灌前检查、化学灌浆、表面恢复等几个步骤。在基础环外侧承台上垂直钻孔, 沿基础环周边均匀地分别布置4～8个钻孔，孔径32 mm，孔壁距基础环120～300 mm，孔深1.7～1.8 m（至基础环底法兰，避开钢筋）。注浆时最大压力设定为0.4～0.5 MPa。灌浆结束待浆液初凝后，切除孔口封孔段，采用硅酮等材料进行封水处理。对于基础环与承台交接处采用刮刀找平。钻孔布置示意如图3，注浆示意如图4。

图3 钻孔布置示意图

3.3 局部加强混凝土施工

本方案同时考虑在原有混凝土基础上加强一层钢筋混凝土。露在基础顶面以上的基础环外侧部分采取植筋和环内高压灌浆的方式，提供预加应力，抵消塔筒对基础的挤压和冲切，实现基础加固。加高混凝土顶与基础环顶平齐，宽度为基础环外边沿至原基础边沿处。除布置钢筋外，还放置2 圈高压灌浆环，间距取300 mm，见图5。每圈高压灌浆环上设有2 个带阀螺纹灌浆管。