风电机组基础裂缝处理方法探讨

吕祥云 张艳江 程良超

摘要：针对风电机组基础出现的裂缝问题，本文对基础裂缝开展的形态进行汇总，裂缝开展的原因进行分析，并结合实际工程实施的成功案例对裂缝的处理方法进行总结。针对风电机组基础结构性裂缝与非结构性裂缝的特点，采取针对性的裂 缝处理方案进行处理。

关键词：风电机组;基础;裂缝;处理方法

风电作为新能源的主力军之一，截至2020年底累计装机突破2.8亿千瓦。受“3060目标”的影响，中国风电累计装机容量有望在2035年达到8亿千瓦，2060年达到30亿千瓦，风电的发展前景广阔。风电行业经过多年的发展，存量风场多，机型多，随着机组运行时间的累积，风电机组基础的健康问题对风电机组的可持续运行带来了挑战。

目前，我国大部分风电场的风机基础采用的是基础环和预应力锚栓这两种形式[1]。经过对大量风场风电机组基础的检查，已运行的基础环基础和锚栓基础都存在裂缝开展的现象，水顺着裂缝进入基础内部，致使基础钢筋锈蚀，严重影响基础的整体工作性能，给风电机组的安全有效运行带来了巨大的隐患。

针对风电机组基础出现的裂缝问题，本文对基础裂缝开展的形态进行汇总，裂缝开展的原因进行分析，并结合实际工程实施的成功案例对裂缝的处理方法进行总结。

1风电机组基础裂缝现状

1.1结构性裂缝

结构性裂缝的出现，与风电机组基础所受的外载荷有关，裂缝的分布多集中出现在主风向方位，其宽度及深度与机组所受载荷大小相关。风电机组基础长期承受动荷载的特性，若基础施工质量存在缺陷，更易导致裂缝的开展。基础环式风电机组基础因连接结构的特点，未考虑预应力的约束，更易出现裂缝开展的情况。基础台柱表面的结构性裂缝分布一般呈现宽度较大，沿台柱环形分布，如图1所示。

1.2非结构性裂缝

风电机组基础台柱表面的非结构性裂缝的出现，与基础施工时混凝土浇筑环境有关，究其原因，与以下几点有关：a.混凝土施工时，混凝土内外温差过大;b.混凝土施工养护措施不到位;c.混凝土自收缩导致的裂缝开展。非结构性裂缝对风电机组基础的承载力影响较小，但对结构的耐久性仍有一定的影响，为保证基础的可持续有效运行，需要针对此类裂缝进行针对性处理。非结构性裂缝的开展，一般呈现无规律分布，裂缝的宽度较小，裂缝的开展与冬季田地的龟裂类似，如图2所示。

2裂缝处理方法

根据风电机组基础裂缝处理的相关成功案例，裂缝修补材料的相关性能宜参照《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》（JCT 1041-2007）[2]的要求执行，裂缝处理方案应依据详细的检测结果进行编制，裂缝修补后应做好表观处理。

2.1结构性裂缝处理方法

结构性裂缝的出现，表明基础结构的承载能力可能不足或者其他更严重的问题，在对此类裂缝进行处理前，应对风电机组基础进行全面的检测，以确认基础的实际损伤情况，结构性裂缝的处理应在基础主要损伤加固处理后进行。

针对结构性裂缝的处理，宜采用环氧树脂类裂缝胶用压力灌注法进行处理。具体施工工艺要求如下：a. 针对台柱表面的裂缝进行标注;b.采用钢丝刷或电动打磨工具清除混凝土裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，吹走浮灰，用丙酮擦拭干净;c.在裂缝交错处、裂缝较宽处及裂缝端部等部位埋设灌浆嘴，在一条裂缝上设置进浆、排气或出浆口，并封缝处理;d.按照裂缝胶的材料要求配制浆液，随配随用;e.采用注浆机进行压力灌注裂缝胶，在灌浆过程中注意控制压力，裂缝宽度较大时，如果进浆通畅，压力宜控制在0.2MPa，如果裂缝进浆不畅，可把压力控制在0.4MPa，灌注至逐一排气冒浆关阀，直至最后一个阀即可;f.待浆液固化后将灌浆嘴一一拆除，并将粘贴灌浆嘴处用环氧树脂胶泥或环氧砂浆抹平封口。

2.2非结构性裂缝处理方法

非结构性裂缝的处理方法应结合裂缝的实际宽度采用不同的处理方法，现针对不同宽度裂缝的处理分别进行说明：

1）宽度小于0.15mm的裂缝，宜采用表面封閉法进行处理。施工处理工艺如下：a. 针对台柱表面裂缝进行标注;b.沿裂缝处两边凿开混凝土，可凿成U字形或V字形，宽度约40mm左右，深度根据现场裂缝情况确定，且不小于10mm，槽长两端超出裂缝长度50mm;c.用钢丝刷清理裂缝表面灰尘、浮渣及松散物，然后采用鼓风机吹扫后，用丙酮擦拭干净;d.按照封缝胶材料要求进行配制;e.沿裂缝方向涂刮胶泥，注意防止气泡产生，可分次涂刮，并保证填缝胶泥的涂刮饱满。

2）宽度在0.1～1.5mm、数量较多的裂缝，宜采用低压自动渗注法进行处理。低压渗注前的施工处理工艺参照结构性裂缝的前述要求，该类裂缝的处理采用低压自动注胶器进行渗注处理，待浆液固化后拆除注胶器，采用环氧树脂胶泥或环氧砂浆抹平封口。

3结论

1）风电机组基础台柱表面的结构性裂缝处理时，应结合基础损伤加固处理方案综合考虑，裂缝的处理应在损伤加固处理后进行，可考虑采用压力灌注法进行处理。

2）风电机组基础台柱表面的非结构性裂缝处理时，宜根据裂缝的宽度及分布形态，采用表面封闭法或者低压自动渗注法进行处理。

参考文献

[1]黄冬平， 何桂荣. 风力发电塔基础预应力锚栓的抗疲劳性能研究. 特种结构， 2011;28（5）： 13-15

[3]Huang Dongping， He Guirong. Research on prestressed bolt fatigue properties in the foundation of wind power tower. Special Structures， 2011;28（5）： 13-15

[3]JCT 1041-2007  混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料. 北京： 中国建材工业出版社， 2007

作者简介：吕祥云（1986.11.15），性别：男;籍贯：湖北仙桃;民族：汉;学历：本科、学士;职称：工程师;研究方向：风电基础结构及建筑工程技术。