雷東

摘 要：結合工程實際，對張拉不合格的預應力錨栓風機基礎混凝土，從預應力錨栓松動原因、處理思路和注意事項等方面進行分析，并提出處理方案。相關成果可為類似質量缺陷處理提供參考。

關鍵詞：預應力；錨栓基礎；張拉；風機；灌漿加固處理

中圖分類號：TV543；TU47 文獻標志碼：A

近幾年，風電建設發(fā)展迅速，從風機基礎、塔筒到主機和升壓站內設備都在不斷優(yōu)化創(chuàng)新。因便于安裝、運輸和后期維護更換，預應力錨栓風機基礎已成為最常見的基礎形式，但在澆筑過程中，如果質量控制不當，可能導致基礎內部錨板、錨桿與混凝土結合不緊密，出現空洞等現象，后期預應力拉伸不合格，也可能使基礎混凝土強度不達標，整個處理過程控制難度較大。單個基礎造價較高，為保留整個基礎，必須采取科學有效的措施對基礎進行處理。

1 工程概述

某風電場共布置25臺高原型2000-105風力發(fā)電機組，塔架高度80 m，采用現澆圓形鋼筋混凝土擴展基礎，基礎主體混凝土設計強度為C40，采用反向平衡法蘭、預應力錨栓組件與上部塔筒連接結構形式（見圖1）。

預應力錨栓設計預拉力為440 kN（對應拉伸油壓為52 MPa），實際拉伸驗收中發(fā)現該風機30顆錨栓預拉力達不到設計值，具體為：

（1）外圈（共88顆）：1#～13#基礎緊固值為66 MPa，松動值為20～30 MPa；17#、18#基礎緊固值為66 MPa，松動值為40 MPa；86#～88#基礎緊固值為66 MPa，松動值為50 MPa。

（2）內圈（共88顆）：1#～10#基礎緊固值為66 MPa，松動值為20～30 MPa；11#、12#基礎緊固值為66 MPa，松動值為40 MPa。

2 錨栓松動原因分析及處理思路

圖2為風機基礎錨栓松動俯視圖?？芍?，松動錨栓具有成區(qū)域、連片出現的特點；部分錨栓松動值較低，且松動位置內外圈具有一致性，主要集中在1#～10#錨栓區(qū)域。

根據工程經驗并結合理論分析，產生風機基礎錨栓松動的原因主要有以下幾個方面：預應力錨栓組件材料性能不滿足要求；錨栓螺帽存在問題；基礎混凝土存在缺陷。

根據風機基礎錨栓松動的特點，基本可以排除預應力錨栓組件、錨栓螺帽大量存在問題的情況。為保險起見，可在松動區(qū)域選擇拆除1～2顆錨桿與原設計長度尺寸進行比較，如無差別即可最終確定。結合相關工程處理經驗，可以認為基礎混凝土缺陷是造成預應力錨栓松動的主要原因。下錨板上部不密實混凝土以及錨栓所在區(qū)域附近混凝土裂縫應是基礎加固處理的關鍵對象。

3 處理方案

3.1 處理原則

基礎加固處理應遵循以下原則：

（1）盡量減少對基礎及周圍土體的破壞，對基礎的承載性能不產生較大的影響。

（2）避免拆卸風機主機或塔筒等部件。

（3）加固時采用的灌注材料結石體（固結體）性能指標（如彈性模量）與基礎混凝土盡量處于同一水平，避免在加固后產生較大的變形或在長期動荷載作用下產生破壞，風機基礎不密實區(qū)域、裂縫擴展范圍一旦灌注，后續(xù)將沒有更好的手段再次進行處理。

（4）嚴格控制水泥基漿液水灰比。大水灰比下水泥基漿液有較好的流動性和可灌性，但會產生體積收縮、析水和分層等不利現象。

（5）避免全部采用環(huán)氧漿液進行填充灌注。基礎混凝土標號為C40，其彈性模量應為25～35 GPa，常用環(huán)氧樹脂凝膠體彈性模量一般在1.5 GPa以下，且大多在1.0 GPa左右，混凝土彈性模量是環(huán)氧漿液凝膠體彈性模量的10～20倍[1]，在長期壓應力作用下，環(huán)氧膠凝體會產生長期變形，導致錨栓預應力松弛，尤其采用快速凝結、環(huán)氧含量較低的漿液配比時，該現象可能更為突出。

（6）在風機基礎塔筒外壁外側、內壁內側鉆孔，孔徑20～35 mm，將待加固錨栓預應力解除后（螺帽不拆除），才能灌注漿液，以提高錨栓附近混凝土的承載性能。

（7）加固完成后，風機應具備盡快運行發(fā)電條件。

3.2 確定處理區(qū)域

為避免加固后混凝土仍存在不密實區(qū)、裂縫以及一段時間后錨栓預應力發(fā)生松弛[2] 現象，加固時需根據多次拉伸結果判斷基礎混凝土缺陷區(qū)域，對缺陷區(qū)域進行整體加固[3]，初步確定的該風機基礎加固區(qū)域如圖3所示。

3.3 孔位布置

考慮到風機基礎松動錨栓區(qū)域內外側部分可能存在缺陷混凝土，內外排控制性鉆孔設在松動錨栓兩側，具體孔位布設如圖4所示。

以上孔位為初步設計孔位，可根據現場灌注壓力、灌注量進行孔位調整，對于高壓下吃漿量較小區(qū)域可適當減少孔數，對于重點灌注區(qū)域應適當增加孔數，以保證加固效果。

由于風機電纜從下錨板下部穿出基礎，在穿纜附近區(qū)域鉆孔會對電纜造成潛在威脅，應根據電纜圖紙確認電纜位置，盡量避開電纜，并在附近補孔。

3.4 鉆孔

塔筒外部，場地較為寬闊，對鉆孔施工無明顯影響；塔筒內部，基礎混凝土頂面與進塔門平臺間凈空較小，需拆除加固區(qū)域的進塔門平臺鋼板，待加固完成后恢復原樣?？咨?.15 m，孔徑范圍20～40 mm，開孔孔位偏差不得大于3 cm（若遇到鋼筋，可適當調整孔位），孔口管埋設深度按伸入混凝土段8～15 cm控制。鉆孔時，先鉆外排加固區(qū)域外側孔，再鉆內排加固區(qū)域外側孔，以上鉆孔灌注完畢待凝12～24 h后，再按兩端剩余孔、中間孔的順序進行鉆孔、灌注，鉆孔完成灌注后仍需進行待凝。

3.5 灌漿

3.5.1 主要材料

為改善漿液流動性、析水性，減少用水量，選擇摻加外加劑的水泥基漿液。為提高壓力作用下滲透性，提高固結體彈性模量，選擇高滲透性改性環(huán)氧漿液。先采用可控性施工方法灌注水泥基材料對較大的裂隙或不密實區(qū)進行充填加固，再灌注環(huán)氧漿液對細微裂隙進行充填加固。

3.5.2 灌漿

鉆孔完成后，埋設孔口管，進漿管接灌漿泵，開始全孔灌漿。灌漿壓力小于3 MPa（暫定），具體情況根據P—Q曲線和實際灌漿情況調整。灌漿開始時先打開進漿閥門，進行填壓式灌漿，灌漿壓力逐步升至設計壓力。正常情況下，灌注作業(yè)應連續(xù)進行，以利充填密實和節(jié)約漿材。灌漿過程中對基礎進行監(jiān)測，一旦基礎或周圍土體出現異常，立即停止灌漿。

3.5.3 結束灌漿

灌漿結束標準原則上應保證基礎混凝土裂隙完全填充，施工現場可采用“設計灌漿壓力下注入率小于0.05 L/min”作為結束標準。灌漿結束后，保持壓力下閉漿，漿液待凝后，卸除阻塞設備，結束灌漿。

3.5.4 注意事項

（1）灌漿前采用五彩布或塑料布對風機塔筒及機柜進行防護，施工完成后進行拆除。

（2）灌漿過程中，根據吸漿需求量，現場調制漿液。對于高滲透性改性環(huán)氧漿液，將主液和固化劑溶液按質量（或體積）比例混合均勻，倒入貯漿桶即可灌注。

（3）主液和固化劑溶液混合過程中，注意固化劑溶液緩慢注入主液中，邊注入邊攪拌，控制注液速度以保持漿液溫度在30 ℃以下，若溫度過高，固化劑加入過程中，攪拌桶應放入水中冷卻。

（4）必須分批配制漿液，隨用隨配，以保持漿液低黏度，提高灌漿質量，節(jié)約漿材。

3.6 特殊情況處理

（1）灌漿中，如發(fā)現有串漿現象，應及時采取并聯(lián)灌漿等措施處理。

（2）灌漿中，如漿液溫升過高，出現暴聚征兆，應立即調換新漿，必要時還要沖洗設備和管路，然后再繼續(xù)灌漿作業(yè)。

（3）灌漿作業(yè)因故中斷，應盡快恢復灌漿。

4 效果檢查

待凝28 d后，對處理過的風機基礎預應力錨栓做超張拉實驗，力矩打到66 MPa（張拉力510 kN）一周后進行52 MPa拉伸驗收，在52 MPa檢查油壓下無松動即為合格。

5 結束語

近年來，風電工程建設項目越來越多，實施過程中出現了各種各樣的質量缺陷，而風機基礎質量缺陷危害較大，處理不當將會造成不可估量的損失。本文提供了預應力錨栓基礎質量缺陷分析方法和加固處理方案，并結合實例加以說明，對類似工程預應力錨栓基礎質量缺陷處理有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] GB 50367—2013，混凝土結構加固設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 劉嬪，張立英，崔振磊，等.風電機組預應力錨栓基礎局部承壓分析[J].西北水電，2015（4）：99-101.

[3] 徐軍，馮又全.風力發(fā)電塔預應力錨栓基礎環(huán)向預應力加固方法研究[J].葛洲壩集團科技，2019（4）：11-16.

Grouting Reinforcement for Concrete Foundation of Prestressed Anchor Blower

LEI Dong

（China Yangtze Power Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：In line with project practice，this paper analyzes and provides solutions for the concrete foundation with unqualified prestressed anchor bolts in tension from three aspects：causes of prestressed anchor bolts loosening，handling techniques，and precautions. Our findings offer reference for addressing similar quality defects.

Key words：prestress；anchor bolt foundation；tension；blower；grouting reinforcement treatment

作者簡介：雷 東，男，工程師，本科，主要研究方向為風機基礎形式和關鍵技術應用。E-mail：lei_dong@ctg.com.cn