高聚物無(wú)損灌漿技術(shù)在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)加固工程中的應(yīng)用

范昭勝

（湘水集團(tuán)湖南省水利發(fā)展投資有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)隱患情況

湘南某風(fēng)電場(chǎng)于2011 年10 月開(kāi)工，2014 年9 月完工，第1 臺(tái)風(fēng)機(jī)2013 年10 月30 日發(fā)電，總裝機(jī)容量為49.9 MW。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為基礎(chǔ)環(huán)圓盤(pán)擴(kuò)展式，原土承載，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，基礎(chǔ)直徑為18.5 m，埋深3.1 m。

2019 年10 月份，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)3 臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)偶發(fā)異響，基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)混凝土表面有壓饋、開(kāi)裂掉落現(xiàn)象，基礎(chǔ)環(huán)與混凝土承臺(tái)之間防水破壞，可見(jiàn)明顯裂縫，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)與混凝土結(jié)合部位有脫開(kāi)現(xiàn)象，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外冒漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

2 缺陷原因分析

由于設(shè)計(jì)、施工和長(zhǎng)期運(yùn)行等原因，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)底鋼筋與混凝土握裹不夠密實(shí)，局部骨料架空，使得局部混凝土應(yīng)力過(guò)大被壓碎，造成風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)松動(dòng)。法蘭底部存在破壞空腔三角體，基礎(chǔ)環(huán)混凝土多處骨料周邊膠結(jié)不夠密實(shí)，底法蘭側(cè)面與混凝土之間不是粘結(jié)在一起共同變形，基礎(chǔ)環(huán)的擺動(dòng)使兩者產(chǎn)生豎向相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，破壞了止水，產(chǎn)生破裂面。同時(shí)，滲入基礎(chǔ)內(nèi)的水體逐漸充滿整個(gè)破裂面空隙，在“呼吸”作用下，粗糙的破裂面處混凝土不斷被磨損成粉末顆粒，粉末顆粒分布于水體中成為灰漿，灰漿在“呼吸”作用下，不斷被擠出破裂面，再沿著基礎(chǔ)環(huán)與基礎(chǔ)之間的縫隙通道被擠出基礎(chǔ)，空腔越來(lái)越嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)，產(chǎn)生很大的危害和隱患。

3 工程施工過(guò)程

3.1 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)糾傾

首先準(zhǔn)確測(cè)定風(fēng)機(jī)塔筒傾斜角、基礎(chǔ)環(huán)水平偏差，在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)部基礎(chǔ)環(huán)下放置5 個(gè)100 t 的千斤頂，以風(fēng)機(jī)塔筒傾斜角、基礎(chǔ)環(huán)水平偏差最大值方向?yàn)檩S線呈扇形布置，每個(gè)千斤頂之間至基礎(chǔ)環(huán)中心夾角為30°。見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 千斤頂頂升基礎(chǔ)環(huán)糾傾示意圖

圖2 千斤頂布置平面示意圖

千斤頂放置位置平整且質(zhì)地均勻，千斤頂頂部、底部分別采用一塊20 mm×200 mm×200 mm、20 mm×400 mm×400 mm 鋼板墊平。底部不平整處先鑿除舊基礎(chǔ)再用細(xì)沙找平。利用千斤頂將下沉一側(cè)的基礎(chǔ)環(huán)和塔筒頂起，實(shí)現(xiàn)糾偏目的。

先同步試頂，無(wú)異常現(xiàn)象出現(xiàn)后持續(xù)30 min，對(duì)千斤頂行程讀數(shù)歸零，再同步正式頂升。各個(gè)千斤頂之間的單次頂升高度按其與頂升施工翻轉(zhuǎn)軸心的投影距離呈線性相關(guān)（大致呈1∶0.87∶0.5）。最大頂起（或回落）速度控制在1 mm/min 之內(nèi)。總頂升力控制在300 t 以內(nèi)。每一次同步頂升完成后保持30 min，待塔筒結(jié)構(gòu)和施力系統(tǒng)穩(wěn)定后再進(jìn)行下一次頂升，并做好相應(yīng)的記錄。

通過(guò)配備的施工監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)進(jìn)行控制，當(dāng)最大傾斜方向頂升高程接近基礎(chǔ)環(huán)初始最大偏差值（基礎(chǔ)環(huán)水平度到達(dá)4 mm），且觀測(cè)塔筒傾斜度，其傾斜量小于控制值（0.2%）時(shí)，即為頂升施工完畢。

3.2 高聚物無(wú)損灌漿施工

頂升施工完成后，需立即進(jìn)行有效支撐，并跟進(jìn)采用A、B 雙組份非水反應(yīng)高聚物化學(xué)漿材灌注。高聚物灌漿技術(shù)的基本原理是按照一定配比，向病害處治區(qū)內(nèi)注射多組份高聚物液體材料，材料迅速發(fā)生反應(yīng)后體積微膨脹并固化，達(dá)到快速填充脫空、加固結(jié)構(gòu)、防滲堵漏等目的。高聚物注漿材料基本指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 高聚物注漿材料基本指標(biāo)

注漿施工可分為清表、孔位布置、鉆孔、埋管、灌前檢查、化學(xué)灌漿、表面恢復(fù)等幾個(gè)步驟。在基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)承臺(tái)上垂直鉆孔, 沿基礎(chǔ)環(huán)周邊均勻地分別布置4～8個(gè)鉆孔，孔徑32 mm，孔壁距基礎(chǔ)環(huán)120～300 mm，孔深1.7～1.8 m（至基礎(chǔ)環(huán)底法蘭，避開(kāi)鋼筋）。注漿時(shí)最大壓力設(shè)定為0.4～0.5 MPa。灌漿結(jié)束待漿液初凝后，切除孔口封孔段，采用硅酮等材料進(jìn)行封水處理。對(duì)于基礎(chǔ)環(huán)與承臺(tái)交接處采用刮刀找平。鉆孔布置示意如圖3，注漿示意如圖4。

圖3 鉆孔布置示意圖

3.3 局部加強(qiáng)混凝土施工

本方案同時(shí)考慮在原有混凝土基礎(chǔ)上加強(qiáng)一層鋼筋混凝土。露在基礎(chǔ)頂面以上的基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)部分采取植筋和環(huán)內(nèi)高壓灌漿的方式，提供預(yù)加應(yīng)力，抵消塔筒對(duì)基礎(chǔ)的擠壓和沖切，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)加固。加高混凝土頂與基礎(chǔ)環(huán)頂平齊，寬度為基礎(chǔ)環(huán)外邊沿至原基礎(chǔ)邊沿處。除布置鋼筋外，還放置2 圈高壓灌漿環(huán)，間距取300 mm，見(jiàn)圖5。每圈高壓灌漿環(huán)上設(shè)有2 個(gè)帶閥螺紋灌漿管。

圖4 注漿示意圖

圖5 局部加強(qiáng)混凝土加高措施配筋示意圖

3.4 防水涂料施工

在塔筒壁與混凝土基礎(chǔ)表面交界處圍一周橡膠管，并用密封膏涂滿間隙。防水涂料采用1.5 mm 厚合成高分子聚氨酯密封膠，防水卷材采用2 道1.5 mm 厚天然瀝青防水卷材，兩道防水卷材裁剪后粘貼，上下層防水卷材搭接的位置要求錯(cuò)開(kāi)。

4 施工期監(jiān)測(cè)

本工程施工精度要求高、施工工期緊，高聳結(jié)構(gòu)對(duì)傾斜反應(yīng)敏感等原因，需通過(guò)先進(jìn)可靠的手段，建立一個(gè)嚴(yán)密的、科學(xué)的、合理的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，通過(guò)科學(xué)的監(jiān)測(cè)工作，達(dá)到確保施工順利進(jìn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，保障施工精度要求等目的。本工程使用監(jiān)測(cè)設(shè)備情況如表2 所示。

表2 主要監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備

5 工程實(shí)施效果

注漿過(guò)程快捷，不需要特別養(yǎng)護(hù)。經(jīng)檢測(cè)高聚物注漿48 h 抗壓強(qiáng)度高于60 MP，2 h 強(qiáng)度達(dá)到70%以上。工程竣工6 個(gè)月來(lái)，材料未發(fā)生收縮和變質(zhì)，防水性能優(yōu)良，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)穩(wěn)定，對(duì)結(jié)構(gòu)基本無(wú)損傷，沒(méi)出現(xiàn)冒漿開(kāi)裂等異常現(xiàn)象。

在最短的時(shí)間內(nèi)，恢復(fù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)到原有的設(shè)計(jì)狀態(tài)，滿足風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的條件，工程施工對(duì)風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行影響極小，減少了發(fā)電量損失，工程效益良好。

6 結(jié) 語(yǔ)

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)加固遵循先評(píng)估、后整治和非開(kāi)挖、非破壞修復(fù)的原則。根據(jù)高聚物注漿及工程特點(diǎn)，科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理地安排施工程序及施工工藝，使各項(xiàng)工作安排周密，切實(shí)可行。在制度、管理、方案等方面，遵循“安全第一”的原則，確保施工安全，確保徹底整治，不留后患。