风机基础二次灌浆施工质量控制及防裂措施

风机基础二次灌浆施工质量控制及防裂措施

钟彬

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙，410004

摘要：风机基础二次灌浆因其作用及受力特点，对材料本身的强度、收缩性、弹性模量、疲劳性能等指标及施工过程质量控制要求很高。且因强度高、早强、厚度大、环形封闭，容易产生温度裂缝，不仅影响感观质量，而且影响结构的整体性、耐久性和安全性，进而危及风力发电机组的安全运行。越南薄寮三期海上风电总承包项目位于热带地区，工程所在地日照强、温度高、风速高、昼夜温差大，风机基础二次灌浆混凝土更易产生裂缝。本文结合项目二次灌浆质量控制成功经验，为类似工程提供参考。

关键词：热带地区；海上风电；二次灌浆；质量控制；防裂

引言

风机基础与塔筒的连接方式一般采用基础环和预应力锚栓两种方式，我国已建成的风电场大部分采用基础环连接方式，风机基础混凝土可一次浇筑成型，但是此种连接方式随着单台装机容量的提高和塔架高度、叶轮直径的增加，表现出越来越多的缺点，不仅可能导致基础环与混凝土之间的粘结松动，严重的可能导致基础环底部混凝土压碎甚至整体拔出破坏，即便对基础混凝土和配筋做局部加强，效果亦不理想。而预应力锚栓类基础将基础环固定所需要的力直接传递到了深埋在基础中的下法兰盘，采用锚杆传力的方式避免了竖向钢环与混凝土之间的接触与挤压，受力更合理、施工更方便，应用将越来越广泛，风机基础二次灌浆也随之出现。

1 工程简介

1.1 项目概况

越南薄寮三期风电场位于薄寮省东部沿海，与朔庄省交界处海域，装机容量141MW，离岸距离1km~10km，场区泥面标高-2.5~-9m，总面积约62.3km2。安装47台金风GW155-3.3MW机型。

1.2 风机基础二次灌浆概述

为保证风机基础混凝土与锚栓上法兰底板紧密接触并均匀传递荷载，越南薄寮三期海上风电总承包项目风机基础设计预留12cm厚的二次灌浆层，用高强度无收缩胶凝材料填充。

2 设计要求                                                          

越南薄寮三期海上风电总承包项目现场灌浆材料采用预拌的无收缩胶凝材料（Ducorit S5R），要求最小28天龄期抗压强度为80MPa；灌浆施工及养护温度要求在0℃-40℃之间，灌浆料搅拌后流动度控制在300mm，施工之前基础面需储水湿润至少12h；浇筑完成后应覆盖养护至少7天。

3 二次灌浆施工质量控制    

二次灌浆施工工艺为：基础面凿毛、清理→基础面储水养护→基层处理→灌浆→覆盖养护液养护。

3.1 基础面凿毛、清理                

    基础面凿毛是确保灌浆层与结构层紧密粘接的有效措施。该项工作在风机基础混凝土浇筑完成后进行，为保证凿毛过程中不破坏基础外观，一般基础面四周边沿20-30mm范围内不进行凿毛处理，只须将表面浮浆、粉尘清理干净。凿毛采用榔头加凿子纯手工方式，避免破坏锚栓保护套及上法兰表面。

3.2 基础面储水养护

检查基础面清洁度，后采用纯净水储水12h以上，使基础混凝土充分湿润，达到干饱和状态，防止二次灌浆混凝土水分流失。

3.3 基层处理

灌浆前用干净的毛巾或海绵清除基础面积水及其他残留物，并均匀的摊铺一层粘合剂，以加强新老混凝土的结合。

3.4 灌浆

3.4.1 材料的准备

    根据现场进度计划，提前采购符合设计要求的灌浆材料。材料进场要有产品合格证、使用说明书、出厂检验报告等。材料进场后应放置在保温、干燥、防晒且有防雨、防潮措施的仓库内储存。灌浆时再使用运输船运输至现场，尽量做到用多少搬多少。

3.4.2 施工器具

施工现场应准备好柴油发电机、灌（注）浆泵（转速36r/min、灌浆压力2.0~5.0MPa）、纯净水等。其它必用的计量容器、计时器、接料筒、水桶、铁抹子、毛巾、海绵、导流软条、布料等应准备好放置在现场。

3.4.3 作业人员

参与作业的人数应确保施工连续进行，为保证质量，参与灌浆的技术骨干应固定。作业前进行详细的技术交底，拆包放料、计量加水、搅拌、灌注、导流及监护等人员职责分工必须明确，并有书面记录。

3.4.4 灌浆施工

本项目根据风机厂家建议、业主要求及现场试拌试验，选择了Ducorit S5R高强度胶凝材料，该材料具有大流动度、无收缩、早强及高强等特点 , 28 d抗压强度可达100MPa以上。具体过程如下：

a、用计量工具盛11.9kg纯净水倒入洁净的灌浆机中（使用前已加冰降温）；

b、用计量工具将150kg 灌浆缓慢加入灌浆机内，开启搅拌机均匀搅拌5-7分钟；

c、灌注是确保灌浆质量最为关键的步骤，为了防止夹带空气和水，严禁四周多点随意浇灌，现场采用灌浆料从法兰外侧固定角缓慢倾倒，沿外侧向内侧流淌的方式灌浆，通常情况下，依靠灌浆料自身重力自行流动即“自重法”就能达到灌浆的要求，为保险起见灌浆时可用导流软条轻缓引导，保证灌浆料流动通畅，并引出气泡；

d、分层进行灌浆，保证每层厚度不超过50mm，持续灌浆至超过上法兰底部约1cm，使用导流软条辅助排出法兰底部可能存在的气泡；

e、灌浆过程中对灌浆材料间隔取样制作3组共15个混凝土立方块试件，以备后续进行3天、7天、28天龄期的立方体抗压强度试验。

3.5 储水养护

待灌浆层表面硬化后喷洒养护液、覆盖一层薄膜和一层隔热保温保湿布料，外加一层防雨布，避免太阳直晒、风吹，养护龄期至少7天。

4 二次灌浆裂缝产生原因及防裂措施

4.1 二次灌浆裂缝产生原因

热带地区气温高、昼夜温差大，二次灌浆材料强度高、早强、水化热大，大量水化热集聚在混凝土内部不易散发，而混凝土表面散热较快，温度相对较低，形成内外温差，产生温度应力，导致混凝土裂缝。过早解开表面覆盖物结束养护，混凝土表面温度进一步降低，内外温差进一步加大，导致出现裂缝。

4.2 二次灌浆防裂措施

4.2.1 降低原材料温度

（1）加强二次灌浆材料温度控制，现场设置专门储存灌浆材料的冷柜，控制灌浆材料本身温度，现场施工前再搬运至现场；

（2）控制搅拌用水温度，现场施工前在搅拌用水内加冰，降低水温。

4.2.2 降低施工段环境温度

将二次灌浆时间定在晚上十点以后，控制大气环境温度，减小温差。

4.2.3 加强养护

（1）待灌浆层表面硬化后喷洒养护液、覆盖一层薄膜和一层隔热保温保湿布料，外加一层防雨布，避免太阳直晒、风吹，养护龄期至少7天。

5 结论

越南薄寮三期海上风电总承包项目位于热带地区，工程所在地炎热高温、昼夜温差大，风机基础二次灌浆材料强度高、早强、水化热大、风速大等因素给混凝土质量控制带来了很大难度。但通过事前、事中、事后三阶段采取各项控制措施，特别是降低灌浆材料温度、搅拌用水温度及施工环境温度，加强各施工工序质量控制，加强养护等措施，有效控制了二次灌浆的质量通病及裂缝，保证了风机基础二次灌浆混凝土的施工质量。

参考文献：

[1] 李乾南, 张忠杰. 自流无收缩灌浆料在设备基础二次灌浆中的应用[J]. 土工基础, 1995, 9(2): 46-48.

[2] 元国凯, 汤东升, 刘晋超, 等. 海上风电机组基础灌浆技术应用与发展[J]. 南方能源建设, 2017, 1: 002.

[3] 鲁进亮, 张羿, 任敏. 海上风电重力式基础结构灌浆工艺[J]. 电力建设, 2012, 33(7): 95-98.

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