風力發電機組基礎環防水處理技術研究

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

風力發電是一種可再生的清潔能源，是世界各國大力發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，也陸續暴露了不少質量問題，如采用基礎環預埋形式的風機基礎，就陸續發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，再進行基礎環防水修復處理，造成了較大的發電損失和經濟損失。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，塔筒和基礎環一直處于高頻振動狀態，基礎環壁接觸預留防水縫隙和混凝土裂紋內一旦滲水，將會大大降低砼強度，基礎環長時間振動，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，基礎環接觸面的縫隙和砼裂紋將會繼續加深和加大，直至基礎環底部砼嚴重脫空、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，混凝土容易出現收縮裂紋。而防水槽位置處于基礎環砼頂部，正是受振動和彎矩力最大處，又是砼內部應力集中處，同時還是基礎環與砼熱脹冷縮的交匯處，因此，該接觸面砼實際很容易發生應力裂紋。基礎環與砼接觸面分段成環粘貼自粘橡膠，雖然可以吸收基礎環和砼的熱脹冷縮差異，但減弱了砼對基礎環側面的承載力，加大了風機運行晃動時對側面砼的擠壓力。若防水失效，裂紋很快會發展到鋼筋孔，此處內外容易貫穿，因此，基礎環內鋼筋孔上部砼也容易受損，一旦內外砼接觸面破壞，振動幅度就會明顯變大，破壞面向基礎環底部和周圍就會繼續擴大，若雨水流入，很快將會淘空基礎環周圍砼粉末形成空腔，此時風機繼續運行就會有倒塌的風險。

圖1 基礎環預埋典型結構

3 基礎環防水失效后的修復處理工藝

針對基礎環防水失效后，基礎環鋼筋孔以下砼未損壞或初期損壞情況，即基礎環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，發電經濟損失可以降到最低。

3.1 如何判斷基礎環防水已經失效及基礎環支腿周圍砼未遭到破壞

外觀檢查風機基礎環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，若發現以上現象，都證明防水已經失效。若發現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；若發現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上法蘭，頂升力約等于風機機組及基礎環總重量，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，則底部砼已經破壞，需要先采取專業鉆孔灌漿處理底部砼，才能修復上部防水失效部分。

3.2 基礎環防水修復施工工藝技術

3.2.1 防水修復施工作業準備

編制防水修復作業指導書；作業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以往填充的防水密封材料。必須經過吹掃、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(不得傷害鋼筋)。

(2)針對需要利用千斤頂頂升判斷的基礎環，先進行頂升作業，確定是否需要大型鉆孔灌漿機先期進行基礎環底部鉆孔灌漿。然后采取以下措施：在基礎環砼頂部距基礎環壁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鋼筋孔頂部即可)，不得傷害鋼筋，孔間距距600 mm，基礎環內外均勻對稱布孔，布孔后清理、吹掃干凈，預埋灌漿管，用堵漏王封堵2 h后，用灌漿機將調配好的高強無收縮灌漿料灌入，以基礎環與混凝土縫之間溢出灌漿料為準，灌漿及灌漿后48 h內風機必須停機(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配高強灌漿料，并在調配后30 min內將高強灌漿料倒入基礎環內外防水槽內，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，不能產生空腔。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，且連續施工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內要防止雨水沖刷。

(6)鑿排水槽。對所有風機基礎環內排水管應進行清理，并在塔筒內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，使塔筒內部積水能夠順利排出，排水口加濾網，避免堵塞，確保基礎環內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部電纜。

3.3 施工注意事項

進入風機塔筒內作業、在箱變內或塔筒內接電、需停機作業的工序，必須按風電場管理規定開具工作票并嚴格執行；雷電天氣禁止在風機塔筒內外作業和逗留；由于風電場處于開放區域，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，發現損壞應及時修復，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，經實踐檢驗都取得了較好的基礎環防水修復效果，現場施工工藝簡單易行，經濟效益明顯，在處理同類問題時可供參考借鑒。