张峰浩
中国电建集团核电工程有限公司
摘 要：基础环式风力发电机的基础因为大偏心受力的特性，在使用过程中受内部运动环境的干扰出现缝隙。基础环式风机基础处于室外露天环境，一旦基础开始出现缝隙，缝隙就会降低整个构件的抗渗性和抗冻性，从而加速了钢筋的腐蚀，对整体构件的耐久性和承载力产生负面影响，该影响在多雨雪天气的地方更为严峻。
关键词：缝隙分析；防水结构；优化
一、背景及原因分析
基础环式风力发电机的基础，包括混凝土垫层、防水装置及基础环，防水装置包括固定板、填料及密封材料等。经过观察分析，对于风力发电机组塔筒与风机基础的连接，现在多采用基础环与钢筋混凝土浇筑为一体的方法，由于风力发电机组运行过程中，塔筒从始至终处于振动的状态，使得灌注在基础环外壁与混凝土的密封胶不断被撕扯，从而失去防水功能，最终导致雨水渗入到混凝土基础中，并且塔筒的振动加剧了基础环与混凝土产生摩擦，使得缝隙不断扩大并逐渐向下进行扩散，基础环表面的防腐涂料也被破坏，失去了基本防腐能力，缝隙中不断渗入雨水，侵蚀着基础环及混凝土中的钢筋，加大了风力发电场的安全生产隐患，为了缓解上述现象，特提出一种优化的方案。
二、优化方案
2.1 优化方案设计方向
优化方案包括对基础环和混凝土之间缝隙进行灌浆充填方案优化，首先要加高基础环外侧混凝土高度并施加一定的预应力；其次对基础环和混凝土接缝表面采用柔性防水材料进行防水处理，防止雨水渗入。基础环和混凝土之间缝隙的充填是关键之一，填充材料要求具有较好的抗压强度、粘结强度和防水性能。采用具有强度高、黏度低、防水等特点的环氧树脂灌浆材料进行填充，达到填充缝隙的最佳程度。最后对基础环和基础混凝土之间进行防水处理是关键之二，要求选用最佳的材料进行缝隙处理，并做好表面防水。
2.2 选材
灌浆材料选用初始黏度低、渗透性能好的SK-E环氧树脂灌浆材料，对微细裂缝后续处理上有很好的效果；表面防水材料选用具有防渗能力强、强度高、伸长率大、与混凝土粘结良好、耐候性好等特点的SK单组分聚脲防水涂料，露天使用不发生变色。
2.3施工工艺
填充灌浆重点对基础环和混凝土之间的缝隙进行充填灌浆采用钻孔灌浆法，施工工艺如下：
(1）钻孔
基础环周边布满密集的钢筋结构，这些钢筋横竖都有，呈网状结构，在施工过程中必须避免对钢筋产生破坏，钻孔时要更加关注风机基础，主要灌浆孔布置在主风向和背风向位置，孔深达到基础环。在钻孔时，提前仔细测量布置钻孔位置、多次计算倾斜角度和孔深，争取一次性形成有效的钻孔。为保护钢筋的完整性，可先用水钻钻头打个较大的孔，然后用冲击钻开凿，直到露出穿孔钢筋，通过测量间距确定钻孔附近所有穿孔钢筋的位置，再用直径40mm钻头从距离筒壁200mm处钻孔，深度达到基础环的上表面处。然后慢速钻进，严格把握钻孔角度，当感觉到阻力变化较大时应立即停止操作，多次检查商讨后再做决定是否进一步推进，防止操作失误切断钢筋和避免钻伤基础环。
（2）清孔、安装灌浆嘴
钻孔完成后，采用高压空气机吹出除去钻孔过程中产生的粉末，安装专用灌浆嘴。
（3）灌浆
按照配合比称重配制SK-E环氧树脂灌浆材料，搅拌均匀后待用。
灌浆采用低压灌浆的方式进行，灌浆压力应该控制在0.2MPa以下，灌浆至浆液从基础顶面冒出，静置10～15 min，直到基础环内外侧周边缝浆液不再发生下沉现象，这时停止注浆。
2.4 止水处理
基础立柱顶部基础环和混凝土之间应进行柔性止水处理。
（1）开槽
混凝土浇筑结束7d后，对缝隙位进行开槽处理，开槽宽度3cm、深度2cm，清除槽内粉尘及杂物。
（2）打磨
沿着基础环与混凝土基础缝两侧各30cm宽位置开始打磨，用高压水冲洗表面，清除表面的灰尘等，自然晾干。
（3）嵌填
GB柔性止水材料槽内缝面涂刷界面剂，嵌填GB柔性止水材料直到基础顶面。
2.5 防水处理
为防止雨水等进入基础环和混凝土之间的缝隙，保护GB柔性止水材料，提高其使用耐久性，选用SK单组分聚脲涂料对其表面进行防水处理，聚脲涂层厚度为2～4 mm。
（1）涂刷界面剂
在基础环与混凝土接缝两侧30cm范围内涂刷专用界面剂，注意界面剂涂刷要薄且均匀，确保完整涂刷。配料时采用普通铁锅和硬制拌料铲，材料拌匀后不宜放置太久，所以应在规定时间内完成涂刷。施工时一次配料总量要适量，以免意外爆聚。在常温条件下，界面剂的适用期为1～1.5h，固化时间为4h左右。涂完界面剂后等待20～60 min再开展下道工序的施工，当然，根据现场温度时间可自行调整。以连续3次手触涂刷后的界面剂能拉细丝并在长度为1cm左右断裂的时间为最佳。另外，界面剂易燃，使用时应远离明火及火源。
（2）涂刮
SK单组分聚脲防水涂料在超过环境温度5℃时开始施工，应在界面剂指干后（沾手却不拉丝时）时涂刷；施工方法可采用刮涂或涂刷，斜面或立面的涂刷要反复进行，注意一次涂刷厚度要小于1mm，前一道涂层表干后进行下一步涂刷，涂层厚度应大于4mm，中间复合一层胎基布。
（3）养护
自然养护24h，期间应避免聚脲涂层被雨水浸泡。
三、总结
风力发电机为高耸结构，其高度大、体量大、设备运行行动载、风载各种力的作用，使结构产生自振，传导到结构基础部分；在变形、自振的长期作用下，基础法兰环与混凝土产生摩擦，加大基础法兰环与混凝土的间隙，所以基础环式风机基础的损耗不可避免，但是我们在选材以及施工等方面进行了优化，延长了防水时间，保护了防水效率，降低了风机基础的经济损失，大大减少了风力发电场的安全隐患。
参考文献：
[1] 陈鑫,黄昊,王耀声,郑亚平.某风电场基础环防水加固处理技术[J].中国建筑防水,2018:35-38.
[2] 高建强,代云峰.风力发电机组基础环防水处理技术研究[J].绿色科技,2018:78-79.
[3] 栾凤娇.风机塔筒与基础连接形式的优化设计[J].建材与装饰,2020:123-123.
作者简介：姓名张峰浩（出生年份—1991），性别男，民族?汉，籍贯?山东?济南，职务/职称?助理工程师，学历?本科 ，研究方向??新能源风力发电基础设施建设。