風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)防水處理技術(shù)研究

高建強(qiáng)，代云峰

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611100)

1 引言

風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的清潔能源，是世界各國(guó)大力發(fā)展替代化石能源的有效手段之一。我國(guó)近幾年的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量和在建風(fēng)場(chǎng)規(guī)模都一直處于世界領(lǐng)先水平，隨著風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的推移，也陸續(xù)暴露了不少質(zhì)量問(wèn)題，如采用基礎(chǔ)環(huán)預(yù)埋形式的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，就陸續(xù)發(fā)生防水失效后嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全的質(zhì)量問(wèn)題，尤其是在我國(guó)南方多雨的山地風(fēng)電場(chǎng)，該現(xiàn)象比較突出，有的甚至是整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)都必須全部停機(jī)重新進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)探傷、灌漿或加筋加固，再進(jìn)行基礎(chǔ)環(huán)防水修復(fù)處理，造成了較大的發(fā)電損失和經(jīng)濟(jì)損失。因此，南方各省的風(fēng)電場(chǎng)都很有必要對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)防水進(jìn)行全面檢查，在未造成嚴(yán)重后果時(shí)迅速進(jìn)行防水修復(fù)處理。

2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)防水失效原因及后果分析

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)防水失效的原因，主要是由于設(shè)計(jì)、施工、氣候綜合造成。一旦防水失效，雨水將會(huì)隨著基礎(chǔ)環(huán)壁下流進(jìn)入防水縫隙及混凝土裂紋，而風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，塔筒和基礎(chǔ)環(huán)一直處于高頻振動(dòng)狀態(tài)，基礎(chǔ)環(huán)壁接觸預(yù)留防水縫隙和混凝土裂紋內(nèi)一旦滲水，將會(huì)大大降低砼強(qiáng)度，基礎(chǔ)環(huán)長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)，就會(huì)慢慢造成砼疲勞破壞，破壞后的砼粉末會(huì)因?yàn)闈B水的擠壓活塞效應(yīng)被帶到地面。因此，隨著時(shí)間推移，基礎(chǔ)環(huán)接觸面的縫隙和砼裂紋將會(huì)繼續(xù)加深和加大，直至基礎(chǔ)環(huán)底部砼嚴(yán)重脫空、鋼筋銹蝕疲勞剪斷，風(fēng)機(jī)倒塌。我國(guó)目前各設(shè)計(jì)單位所設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)預(yù)埋形式，其典型結(jié)構(gòu)如圖1。

可以看出，圖1中砼基礎(chǔ)頂面至基礎(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(chǔ)環(huán)砼頂部，正是受振動(dòng)和彎矩力最大處，又是砼內(nèi)部應(yīng)力集中處，同時(shí)還是基礎(chǔ)環(huán)與砼熱脹冷縮的交匯處，因此，該接觸面砼實(shí)際很容易發(fā)生應(yīng)力裂紋。基礎(chǔ)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(chǔ)環(huán)和砼的熱脹冷縮差異，但減弱了砼對(duì)基礎(chǔ)環(huán)側(cè)面的承載力，加大了風(fēng)機(jī)運(yùn)行晃動(dòng)時(shí)對(duì)側(cè)面砼的擠壓力。若防水失效，裂紋很快會(huì)發(fā)展到鋼筋孔，此處內(nèi)外容易貫穿，因此，基礎(chǔ)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(dòng)幅度就會(huì)明顯變大，破壞面向基礎(chǔ)環(huán)底部和周圍就會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，若雨水流入，很快將會(huì)淘空基礎(chǔ)環(huán)周圍砼粉末形成空腔，此時(shí)風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行就會(huì)有倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 基礎(chǔ)環(huán)預(yù)埋典型結(jié)構(gòu)

3 基礎(chǔ)環(huán)防水失效后的修復(fù)處理工藝

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

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

外觀檢查風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)頂部周圍防水槽是否有明顯裂縫、風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)防水層與基礎(chǔ)環(huán)壁之間是否有縫隙、基礎(chǔ)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(gè)以上帶壓力表的液壓千斤沿圓周均勻頂升基礎(chǔ)環(huán)上法蘭，頂升力約等于風(fēng)機(jī)機(jī)組及基礎(chǔ)環(huán)總重量，同時(shí)使用光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測(cè)底塔筒上法蘭面水平度是否有變化，若未變化，則說(shuō)明基礎(chǔ)環(huán)底部砼未破壞，可以直接修復(fù)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(fù)上部防水失效部分。

3.2 基礎(chǔ)環(huán)防水修復(fù)施工工藝技術(shù)

3.2.1 防水修復(fù)施工作業(yè)準(zhǔn)備

編制防水修復(fù)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)；作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底；材料和施工器具準(zhǔn)備見(jiàn)表1，應(yīng)注意材料采購(gòu)必須具有合格證，進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、驗(yàn)收、存放防雨防潮。

表1 材料和施工器具

3.2.2 防水修復(fù)施工工藝

(1)清理防水槽原有防水材料。施工時(shí)首先清除槽內(nèi)以往填充的防水密封材料。必須經(jīng)過(guò)吹掃、確保基面無(wú)油、無(wú)渣、無(wú)明水、使之保持清潔，必要時(shí)進(jìn)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(duì)需要利用千斤頂頂升判斷的基礎(chǔ)環(huán)，先進(jìn)行頂升作業(yè)，確定是否需要大型鉆孔灌漿機(jī)先期進(jìn)行基礎(chǔ)環(huán)底部鉆孔灌漿。然后采取以下措施：在基礎(chǔ)環(huán)砼頂部距基礎(chǔ)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(dá)基礎(chǔ)環(huán)鋼筋孔頂部即可)，不得傷害鋼筋，孔間距距600 mm，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外均勻?qū)ΨQ布孔，布孔后清理、吹掃干凈，預(yù)埋灌漿管，用堵漏王封堵2 h后，用灌漿機(jī)將調(diào)配好的高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料灌入，以基礎(chǔ)環(huán)與混凝土縫之間溢出灌漿料為準(zhǔn)，灌漿及灌漿后48 h內(nèi)風(fēng)機(jī)必須停機(jī)(或參照高強(qiáng)灌漿料說(shuō)明書(shū)要求)。

(3)填充嵌縫。小孔注漿完成后，立即按高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料說(shuō)明書(shū)用水量再次調(diào)配高強(qiáng)灌漿料，并在調(diào)配后30 min內(nèi)將高強(qiáng)灌漿料倒入基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外防水槽內(nèi)，若不能自流找平時(shí)可以人工輔助找平，灌至距槽頂面約20 mm處。灌漿時(shí)及灌漿后48 h內(nèi)風(fēng)機(jī)必須停機(jī)(或參照高強(qiáng)灌漿料說(shuō)明書(shū)要求)。

(4)填充密封膠。高強(qiáng)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(dāng)密封材料灌至凹槽頂面時(shí)，用刮板將密封材料壓實(shí)、抹平，雨雪天氣禁止施工硅酮密封膠。必需在灌漿停機(jī)期間完成該項(xiàng)工作。

(5)做保護(hù)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(hù)層。在基礎(chǔ)環(huán)壁和砼基礎(chǔ)表面分別采取分段涂刷一層氯丁橡膠瀝青→及時(shí)鋪設(shè)一層玻璃纖維→再次在已鋪設(shè)好的玻璃纖維表面及時(shí)涂刷一層氯丁橡膠瀝青漆→再次及時(shí)鋪設(shè)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(shè)必須連續(xù)，且連續(xù)施工3層玻璃纖維布和瀝青)，保護(hù)層鋪設(shè)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(zhǎng)度約20 mm。保護(hù)層涂刷時(shí)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(duì)所有風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)排水管應(yīng)進(jìn)行清理，并在塔筒內(nèi)基礎(chǔ)混凝土頂面選取低洼處開(kāi)鑿引水斜槽至風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)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(chǔ)環(huán)內(nèi)部防水槽干燥不被積水浸泡。并對(duì)引水斜槽刷瀝青漆進(jìn)行防腐處理，施工時(shí)應(yīng)避開(kāi)并注意保護(hù)內(nèi)部電纜。

3.3 施工注意事項(xiàng)

進(jìn)入風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)作業(yè)、在箱變內(nèi)或塔筒內(nèi)接電、需停機(jī)作業(yè)的工序，必須按風(fēng)電場(chǎng)管理規(guī)定開(kāi)具工作票并嚴(yán)格執(zhí)行；雷電天氣禁止在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)外作業(yè)和逗留；由于風(fēng)電場(chǎng)處于開(kāi)放區(qū)域，防水保護(hù)層容易遭到人為破壞或牛羊等其他動(dòng)物損壞，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理人員應(yīng)定期對(duì)防水保護(hù)層進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時(shí)修復(fù)，以確保防水有效。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上防水施工工藝在我國(guó)南方幾個(gè)山地風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)施，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)都取得了較好的基礎(chǔ)環(huán)防水修復(fù)效果，現(xiàn)場(chǎng)施工工藝簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)效益明顯，在處理同類問(wèn)題時(shí)可供參考借鑒。