風力發(fā)電機組基礎環(huán)防水處理技術研究

高建強，代云峰

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611100)

1 引言

風力發(fā)電是一種可再生的清潔能源，是世界各國大力發(fā)展替代化石能源的有效手段之一。我國近幾年的風機裝機容量和在建風場規(guī)模都一直處于世界領先水平，隨著風機運行時間的推移，也陸續(xù)暴露了不少質量問題，如采用基礎環(huán)預埋形式的風機基礎，就陸續(xù)發(fā)生防水失效后嚴重影響風機運行安全的質量問題，尤其是在我國南方多雨的山地風電場，該現(xiàn)象比較突出，有的甚至是整個風電場都必須全部停機重新進行混凝土基礎探傷、灌漿或加筋加固，再進行基礎環(huán)防水修復處理，造成了較大的發(fā)電損失和經(jīng)濟損失。因此，南方各省的風電場都很有必要對風機基礎防水進行全面檢查，在未造成嚴重后果時迅速進行防水修復處理。

2 風機基礎防水失效原因及后果分析

風機基礎環(huán)防水失效的原因，主要是由于設計、施工、氣候綜合造成。一旦防水失效，雨水將會隨著基礎環(huán)壁下流進入防水縫隙及混凝土裂紋，而風機在運行時，塔筒和基礎環(huán)一直處于高頻振動狀態(tài)，基礎環(huán)壁接觸預留防水縫隙和混凝土裂紋內(nèi)一旦滲水，將會大大降低砼強度，基礎環(huán)長時間振動，就會慢慢造成砼疲勞破壞，破壞后的砼粉末會因為滲水的擠壓活塞效應被帶到地面。因此，隨著時間推移，基礎環(huán)接觸面的縫隙和砼裂紋將會繼續(xù)加深和加大，直至基礎環(huán)底部砼嚴重脫空、鋼筋銹蝕疲勞剪斷，風機倒塌。我國目前各設計單位所設計的基礎環(huán)預埋形式，其典型結構如圖1。

可以看出，圖1中砼基礎頂面至基礎環(huán)鋼筋孔中心距離只有370 mm，而防水槽深20 mm，兩者邊距僅有315 mm，施工中由于上層鋼筋和基礎環(huán)周圍鋼筋很密，綁扎和混凝土澆筑頂面高程誤差都很難控制，并且由于布筋太密且空間狹小，澆筑時不容易振搗到位，造成防水槽深淺不一，混凝土容易出現(xiàn)收縮裂紋。而防水槽位置處于基礎環(huán)砼頂部，正是受振動和彎矩力最大處，又是砼內(nèi)部應力集中處，同時還是基礎環(huán)與砼熱脹冷縮的交匯處，因此，該接觸面砼實際很容易發(fā)生應力裂紋。基礎環(huán)與砼接觸面分段成環(huán)粘貼自粘橡膠，雖然可以吸收基礎環(huán)和砼的熱脹冷縮差異，但減弱了砼對基礎環(huán)側面的承載力，加大了風機運行晃動時對側面砼的擠壓力。若防水失效，裂紋很快會發(fā)展到鋼筋孔，此處內(nèi)外容易貫穿，因此，基礎環(huán)內(nèi)鋼筋孔上部砼也容易受損，一旦內(nèi)外砼接觸面破壞，振動幅度就會明顯變大，破壞面向基礎環(huán)底部和周圍就會繼續(xù)擴大，若雨水流入，很快將會淘空基礎環(huán)周圍砼粉末形成空腔，此時風機繼續(xù)運行就會有倒塌的風險。

圖1 基礎環(huán)預埋典型結構

3 基礎環(huán)防水失效后的修復處理工藝

針對基礎環(huán)防水失效后，基礎環(huán)鋼筋孔以下砼未損壞或初期損壞情況，即基礎環(huán)底部鋼板埋件及安裝支腿周圍砼還未破壞時，此時可采取的防水修復方案，施工容易、修復成本低、停機時間短，發(fā)電經(jīng)濟損失可以降到最低。

3.1 如何判斷基礎環(huán)防水已經(jīng)失效及基礎環(huán)支腿周圍砼未遭到破壞

外觀檢查風機基礎環(huán)頂部周圍防水槽是否有明顯裂縫、風機運行時防水層與基礎環(huán)壁之間是否有縫隙、基礎砼表面是否有灰白色混凝土漿液流痕，若發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象，都證明防水已經(jīng)失效。若發(fā)現(xiàn)灰白色混凝土漿液流痕較少，則可以判斷砼破壞處于早期情況；若發(fā)現(xiàn)灰白色混凝土漿液流痕較多，則需要采用4個以上帶壓力表的液壓千斤沿圓周均勻頂升基礎環(huán)上法蘭，頂升力約等于風機機組及基礎環(huán)總重量，同時使用光學水準儀觀測底塔筒上法蘭面水平度是否有變化，若未變化，則說明基礎環(huán)底部砼未破壞，可以直接修復上部防水部分；若有變化，則底部砼已經(jīng)破壞，需要先采取專業(yè)鉆孔灌漿處理底部砼，才能修復上部防水失效部分。

3.2 基礎環(huán)防水修復施工工藝技術

3.2.1 防水修復施工作業(yè)準備

編制防水修復作業(yè)指導書；作業(yè)人員進行技術交底和安全交底；材料和施工器具準備見表1，應注意材料采購必須具有合格證，進場檢驗、驗收、存放防雨防潮。

表1 材料和施工器具

3.2.2 防水修復施工工藝

(1)清理防水槽原有防水材料。施工時首先清除槽內(nèi)以往填充的防水密封材料。必須經(jīng)過吹掃、確保基面無油、無渣、無明水、使之保持清潔，必要時進行表面鑿槽修整：鑿槽厚度控制在20 mm以內(nèi)(不得傷害鋼筋)。

(2)針對需要利用千斤頂頂升判斷的基礎環(huán)，先進行頂升作業(yè)，確定是否需要大型鉆孔灌漿機先期進行基礎環(huán)底部鉆孔灌漿。然后采取以下措施：在基礎環(huán)砼頂部距基礎環(huán)壁150 mm位置采用手電鉆鉆φ12斜孔，孔深約300 mm(斜孔深度到達基礎環(huán)鋼筋孔頂部即可)，不得傷害鋼筋，孔間距距600 mm，基礎環(huán)內(nèi)外均勻對稱布孔，布孔后清理、吹掃干凈，預埋灌漿管，用堵漏王封堵2 h后，用灌漿機將調(diào)配好的高強無收縮灌漿料灌入，以基礎環(huán)與混凝土縫之間溢出灌漿料為準，灌漿及灌漿后48 h內(nèi)風機必須停機(或參照高強灌漿料說明書要求)。

(3)填充嵌縫。小孔注漿完成后，立即按高強無收縮灌漿料說明書用水量再次調(diào)配高強灌漿料，并在調(diào)配后30 min內(nèi)將高強灌漿料倒入基礎環(huán)內(nèi)外防水槽內(nèi)，若不能自流找平時可以人工輔助找平，灌至距槽頂面約20 mm處。灌漿時及灌漿后48 h內(nèi)風機必須停機(或參照高強灌漿料說明書要求)。

(4)填充密封膠。高強灌漿料灌注工作完成12 h之后，再次清除槽內(nèi)積水等雜物，清潔完畢后將密封材料硅酮密封膠用膠槍注入到槽內(nèi)，不能產(chǎn)生空腔。當密封材料灌至凹槽頂面時，用刮板將密封材料壓實、抹平，雨雪天氣禁止施工硅酮密封膠。必需在灌漿停機期間完成該項工作。

(5)做保護層。硅酮密封膠作業(yè)完成12 h后，可以用氯丁橡膠瀝青(氯丁膠乳瀝青)成品及玻璃纖維施作保護層。在基礎環(huán)壁和砼基礎表面分別采取分段涂刷一層氯丁橡膠瀝青→及時鋪設一層玻璃纖維→再次在已鋪設好的玻璃纖維表面及時涂刷一層氯丁橡膠瀝青漆→再次及時鋪設第2層玻璃纖維和涂刷第2層氯丁橡膠瀝青漆(所有涂刷和鋪設必須連續(xù)，且連續(xù)施工3層玻璃纖維布和瀝青)，保護層鋪設寬度為：從防水槽處向上和向外分別延伸約200 mm，玻璃纖維搭接長度約20 mm。保護層涂刷時要注意天氣情況，雨雪天禁止施工，涂刷完成后24 h內(nèi)要防止雨水沖刷。

(6)鑿排水槽。對所有風機基礎環(huán)內(nèi)排水管應進行清理，并在塔筒內(nèi)基礎混凝土頂面選取低洼處開鑿引水斜槽至風機基礎排水管，使塔筒內(nèi)部積水能夠順利排出，排水口加濾網(wǎng)，避免堵塞，確保基礎環(huán)內(nèi)部防水槽干燥不被積水浸泡。并對引水斜槽刷瀝青漆進行防腐處理，施工時應避開并注意保護內(nèi)部電纜。

3.3 施工注意事項

進入風機塔筒內(nèi)作業(yè)、在箱變內(nèi)或塔筒內(nèi)接電、需停機作業(yè)的工序，必須按風電場管理規(guī)定開具工作票并嚴格執(zhí)行；雷電天氣禁止在風機塔筒內(nèi)外作業(yè)和逗留；由于風電場處于開放區(qū)域，防水保護層容易遭到人為破壞或牛羊等其他動物損壞，風電場運行管理人員應定期對防水保護層進行檢查，發(fā)現(xiàn)損壞應及時修復，以確保防水有效。

4 結語

通過以上防水施工工藝在我國南方幾個山地風電場的實施，經(jīng)實踐檢驗都取得了較好的基礎環(huán)防水修復效果，現(xiàn)場施工工藝簡單易行，經(jīng)濟效益明顯，在處理同類問題時可供參考借鑒。