風電機組基礎裂縫處理方法探討

呂祥云 張艷江 程良超

摘要：針對風電機組基礎出現的裂縫問題，本文對基礎裂縫開展的形態進行匯總，裂縫開展的原因進行分析，并結合實際工程實施的成功案例對裂縫的處理方法進行總結。針對風電機組基礎結構性裂縫與非結構性裂縫的特點，采取針對性的裂 縫處理方案進行處理。

關鍵詞：風電機組;基礎;裂縫;處理方法

風電作為新能源的主力軍之一，截至2020年底累計裝機突破2.8億千瓦。受“3060目標”的影響，中國風電累計裝機容量有望在2035年達到8億千瓦，2060年達到30億千瓦，風電的發展前景廣闊。風電行業經過多年的發展，存量風場多，機型多，隨著機組運行時間的累積，風電機組基礎的健康問題對風電機組的可持續運行帶來了挑戰。

目前，我國大部分風電場的風機基礎采用的是基礎環和預應力錨栓這兩種形式[1]。經過對大量風場風電機組基礎的檢查，已運行的基礎環基礎和錨栓基礎都存在裂縫開展的現象，水順著裂縫進入基礎內部，致使基礎鋼筋銹蝕，嚴重影響基礎的整體工作性能，給風電機組的安全有效運行帶來了巨大的隱患。

針對風電機組基礎出現的裂縫問題，本文對基礎裂縫開展的形態進行匯總，裂縫開展的原因進行分析，并結合實際工程實施的成功案例對裂縫的處理方法進行總結。

1風電機組基礎裂縫現狀

1.1結構性裂縫

結構性裂縫的出現，與風電機組基礎所受的外載荷有關，裂縫的分布多集中出現在主風向方位，其寬度及深度與機組所受載荷大小相關。風電機組基礎長期承受動荷載的特性，若基礎施工質量存在缺陷，更易導致裂縫的開展?；A環式風電機組基礎因連接結構的特點，未考慮預應力的約束，更易出現裂縫開展的情況?；A臺柱表面的結構性裂縫分布一般呈現寬度較大，沿臺柱環形分布，如圖1所示。

1.2非結構性裂縫

風電機組基礎臺柱表面的非結構性裂縫的出現，與基礎施工時混凝土澆筑環境有關，究其原因，與以下幾點有關：a.混凝土施工時，混凝土內外溫差過大;b.混凝土施工養護措施不到位;c.混凝土自收縮導致的裂縫開展。非結構性裂縫對風電機組基礎的承載力影響較小，但對結構的耐久性仍有一定的影響，為保證基礎的可持續有效運行，需要針對此類裂縫進行針對性處理。非結構性裂縫的開展，一般呈現無規律分布，裂縫的寬度較小，裂縫的開展與冬季田地的龜裂類似，如圖2所示。

2裂縫處理方法

根據風電機組基礎裂縫處理的相關成功案例，裂縫修補材料的相關性能宜參照《混凝土裂縫用環氧樹脂灌漿材料》（JCT 1041-2007）[2]的要求執行，裂縫處理方案應依據詳細的檢測結果進行編制，裂縫修補后應做好表觀處理。

2.1結構性裂縫處理方法

結構性裂縫的出現，表明基礎結構的承載能力可能不足或者其他更嚴重的問題，在對此類裂縫進行處理前，應對風電機組基礎進行全面的檢測，以確認基礎的實際損傷情況，結構性裂縫的處理應在基礎主要損傷加固處理后進行。

針對結構性裂縫的處理，宜采用環氧樹脂類裂縫膠用壓力灌注法進行處理。具體施工工藝要求如下：a. 針對臺柱表面的裂縫進行標注;b.采用鋼絲刷或電動打磨工具清除混凝土裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，吹走浮灰，用丙酮擦拭干凈;c.在裂縫交錯處、裂縫較寬處及裂縫端部等部位埋設灌漿嘴，在一條裂縫上設置進漿、排氣或出漿口，并封縫處理;d.按照裂縫膠的材料要求配制漿液，隨配隨用;e.采用注漿機進行壓力灌注裂縫膠，在灌漿過程中注意控制壓力，裂縫寬度較大時，如果進漿通暢，壓力宜控制在0.2MPa，如果裂縫進漿不暢，可把壓力控制在0.4MPa，灌注至逐一排氣冒漿關閥，直至最后一個閥即可;f.待漿液固化后將灌漿嘴一一拆除，并將粘貼灌漿嘴處用環氧樹脂膠泥或環氧砂漿抹平封口。

2.2非結構性裂縫處理方法

非結構性裂縫的處理方法應結合裂縫的實際寬度采用不同的處理方法，現針對不同寬度裂縫的處理分別進行說明：

1）寬度小于0.15mm的裂縫，宜采用表面封閉法進行處理。施工處理工藝如下：a. 針對臺柱表面裂縫進行標注;b.沿裂縫處兩邊鑿開混凝土，可鑿成U字形或V字形，寬度約40mm左右，深度根據現場裂縫情況確定，且不小于10mm，槽長兩端超出裂縫長度50mm;c.用鋼絲刷清理裂縫表面灰塵、浮渣及松散物，然后采用鼓風機吹掃后，用丙酮擦拭干凈;d.按照封縫膠材料要求進行配制;e.沿裂縫方向涂刮膠泥，注意防止氣泡產生，可分次涂刮，并保證填縫膠泥的涂刮飽滿。

2）寬度在0.1～1.5mm、數量較多的裂縫，宜采用低壓自動滲注法進行處理。低壓滲注前的施工處理工藝參照結構性裂縫的前述要求，該類裂縫的處理采用低壓自動注膠器進行滲注處理，待漿液固化后拆除注膠器，采用環氧樹脂膠泥或環氧砂漿抹平封口。

3結論

1）風電機組基礎臺柱表面的結構性裂縫處理時，應結合基礎損傷加固處理方案綜合考慮，裂縫的處理應在損傷加固處理后進行，可考慮采用壓力灌注法進行處理。

2）風電機組基礎臺柱表面的非結構性裂縫處理時，宜根據裂縫的寬度及分布形態，采用表面封閉法或者低壓自動滲注法進行處理。

參考文獻

[1]黃冬平， 何桂榮. 風力發電塔基礎預應力錨栓的抗疲勞性能研究. 特種結構， 2011;28（5）： 13-15

[3]Huang Dongping， He Guirong. Research on prestressed bolt fatigue properties in the foundation of wind power tower. Special Structures， 2011;28（5）： 13-15

[3]JCT 1041-2007 ?混凝土裂縫用環氧樹脂灌漿材料. 北京： 中國建材工業出版社， 2007

作者簡介：呂祥云（1986.11.15），性別：男;籍貫：湖北仙桃;民族：漢;學歷：本科、學士;職稱：工程師;研究方向：風電基礎結構及建筑工程技術。