在役风电机组基础环水平偏差纠正与加固方法的应用

万攀 毛江波 谭佳文

近几年，随着大批量风电机组相继退出质保期，部分地区的风电场出现了已投运风电机组基础环水平偏差过大的情况，尤其以云贵区域山地风电场的风电机组偏多。然而对于此种情况，行业内暂无成熟且经济的处理方案。

以贵州地区某风电场为例，该风电场安装了132台1.5MW风电机组，基础设计水平度偏差范围为±1mm，在并网投运三年后有37%的风电机组基础环水平度超过允许偏差，偏差平均达到5mm，严重影响机组运行，部分偏差严重的机组被迫限功甚至停机，极大影响了机组的发电效能。在比选多种纠偏方案（重建成本高、垫片调平治标不治本、基础环堆焊打磨可靠性不高）的基础上，最终选择了成本可控、治标治本、可靠性更高的人工纠偏方法。

本文详细介绍了该风电场风电机组基础环水平偏差的人工纠偏与基础加固的施工方法，该方法可极大降低基础环水平偏差处理成本，防止基础环水平偏差的进一步恶化。

案例原因分析

一、混凝土质量问题

对基础环水平偏差过大机组的基础环底部、基础面混凝土进行钻孔取样，采集样品如图1所示，从样品外观看，混凝土非常松散、中间存在很多气孔；检测结果发现混凝土标号为C30，未达到基础设计的混凝土强度要求。

混凝土损坏区域如图2所示。由于长期在恶劣的环境中满负荷运行，风电机组经常会发生不规则的上下移动及左右摆动，所产生的载荷力全部传递到地基基础，导致地基基础因长时间受到不规则的冲击力而逐步损坏，基础环受偏移力的影响出现非正常移动，并牵动下面的混凝土区域，致使混凝土损坏区域不断增大。

二、环境及养护问题

追溯项目建设情况发现，项目在基础浇筑期间恰逢雨季，多处基础在养护期间被大量积水浸泡（图3）。基础虽需洒水养护，但是该项目将基础泡在水中养护的情况，显然不符合规范要求。这将导致混凝土碳化，失去对钢筋的保护作用。

三、基础地层暗藏空洞

在对基础偏差进行处理的过程中发现，超过了1m3混凝土的空洞分布在基础地层。该项目山体溶洞较多，地形也较为复杂，风电基础建造时未能充分识别空洞情况，当机组投运后机组振动催生了基础平台的不均匀沉降。

纠偏与加固

对于已经投运的风电机组，将机舱风轮偏航至基础环平整偏差最大测量点，使用5只100吨手动液压千斤顶安放在基础环内侧，支顶位置为水平度较低一侧的法兰底部，如图4所示。人工纠偏分多次进行，支顶时千斤顶均匀施力使得每次调整量不大于1mm，调整完毕后静置24小时观察水平度较调整前有无变化，如无变化则继续进行纠偏作业，如水平度发生变化，则在原支顶位置使用辅助支撑物进行支撑，待千斤顶位置调整完毕后再静置24小时观察水平度变化，在水平度调整满足要求后进行灌胶加固施工。

基础加固施工分为环氧类灌胶加固和基础台柱扩大加固两个过程。

一、环氧类灌胶加固

该项施工是采用环氧类灌浆料将基础环与基础混凝土缝隙填堵密实，具体施工流程如图5所示。

（1）注浆工艺程序

该施工工艺包括：表面处理-注浆孔位置设定-钻孔-压力清孔-注浆孔验收检查-注浆-封孔。钻孔和加注位置如图6和图7所示。

①表面处理：清除混凝土表面的水泥浮浆、薄膜、松散砂石、软弱混凝土层、油污等，并不得有积水。

②注浆孔位置标定：按加固设计图纸标定注浆孔位置。

③钻孔：剔凿基础混凝土，直至确定受力钢筋位置，特别是穿孔筋位置。钻孔直径30mm，深度抵达基础环表面与混凝土缝隙处。

④压力清孔：成孔后用压缩空气进行清孔作业，清除灌浆区域的粉尘、渣屑等。

⑤注浆孔验收检查：检查注浆孔清洁及干燥情况是否满足化学注浆要求。

⑥注浆：采用环氧类注浆料，每个注浆孔在液面稳定后，保持压力1～2min，注胶总量约为150kg。

——封孔：灌浆孔灌浆结束后，进行封孔作业。

（2）注浆施工质量检验

本次注浆加固主要是将塔筒基础环与基础混凝土之间的缝隙填堵密实，施工过程中通过观察贯通孔的注浆流量和不贯通孔的注浆完成量来判断注浆效果，最后根据运行管理单位的测振结果检验风电机组自振频率是否恢复正常。

在检查记录表中对每个注浆孔进行单独编号，记录每个孔的灌浆时间及灌浆量等数据。

二、基础台柱扩大混凝土浇筑加固

该项施工是通过增大基础平台体积，提高机组承载能力，避免基础环应力集中。具体方法是将基础台柱外侧半径由 3m 加大到 4.2m，台柱顶部加高至基础环顶面以下 5cm位置，扩大效果如图8所示。对扩大的台柱用C40 钢筋混凝土（二级配）进行浇筑，混凝土灌浆量约为52m3。灌浆要点包括原材料质量检查、灌浆前孔内有无积水现象检查、灌浆前基础环水平度检查、搅拌均匀程度检查、配比检查、灌浆料流动性检查、灌浆顺序及方式的选择（本案例宜采用自流平式注浆）。

对下法兰位置处混凝土受力进行建模分析发现，相比加固前，加固后基础环下法兰处混凝土受力（图9、图10）获得大幅度改善。

結论

本文以贵州某风电场为例，介绍了基础环偏差人工纠偏和加固方法在已投运风电机组中的应用。该方法可有效降低风电机组基础重建产生的高昂费用，减少风电机组停机经济效益损失，快速实现基础偏差问题处理。此外，通过基础和基础环载荷计算分析发现，基础加固后基础环的载荷余量得到进一挖掘，可以实现对较大功率机组的替换。例如，本案例中的1.5MW机型，经基础扩大加固后可以更换为同机型2MW机组，相比重新修建2MW机组基础节约了翻新成本。

（作者单位：中车株洲电力机车研究所有限公司）