陆上风机基础常见缺陷与修复

陆上风机基础常见缺陷与修复

谢红生

华润新能源（内黄）有限公司  455000

摘要：本文首先介绍了陆上风机基础结构中常见缺陷的类型，如裂缝、空洞等，接着分析了造成上述缺陷的主要原因，并探讨了相应的修复流程。最后，文章详细介绍了增大截面、植筋、注浆和预应力四种通用修复方法，为相关领域的研究和实践提供参考。

关键词：陆上风机；基础结构；缺陷；修复方法；增大截面

风能作为可再生能源的重要组成部分，在近年来得到了广泛的关注和推广。陆上风机基础是风电场建设的重要组成部分，其质量和稳定性对风机的运行和性能有着重要影响[1]。然而，在风机基础建设中，由于多种因素的影响，会导致风机基础存在缺陷。这些缺陷不仅会影响风机基础的完整性和稳定性，还可能引发安全问题。因此，对陆上风机基础缺陷进行修复十分必要。

1常见缺陷种类

1.1低强

低强度是风机基础结构中常见的问题之一。这是由于原材料质量不佳、混凝土配合比不当、施工工艺不良或环境因素等多种原因导致的。低强会导致结构承载能力不足，容易发生变形或破坏。

1.2冷缝

冷缝是指在风机基础结构施工中，由于施工时间或温度变化，在两个不同浇筑时间之间的界面上出现垂直于界面、宽度和深度较大的裂缝，需要引起重视。

1.3空洞或不密实

空洞或不密实是指风机基础结构中存在空洞、松散或未充分填充的区域。这会导致结构承载能力不足，并且容易发生裂缝和变形。

1.4裂缝

裂缝是风机基础结构中常见的问题之一，是由原材料质量、结构设计、施工工艺、环境因素等多种原因引起。裂缝会导致渗水、空气渗透和化学侵蚀等问题，影响结构的完整性。

2出现缺陷的主要原因

2.1风机控制策略问题

风机控制策略问题会导致风机运行不稳定或不正确，从而对风机基础产生负面影响。例如，控制算法的不合理或控制参数的不适宜会导致风机运行振动过大或负载不均衡，对基础产生额外的压力和应力。

2.2设计问题

设计问题会导致风机基础在结构上存在缺陷。例如，基础的尺寸、形状和布局设计不合理，引起基础的承载能力不足或应力集中，从而出现裂缝和变形等问题。

2.3施工问题

施工问题也会造成风机基础存在缺陷。例如，原材料的质量低劣、混凝土配合比不当、施工工艺不良或养护不当等，都可能会导致风机基础结构存在空洞、冷缝、不密实等缺陷，从而影响基础的稳定性。

3修复流程

3.1调查

在进行修复之前，需要进行详细且全面的调查，了解缺陷的性质、程度和分布情况。调查阶段可以查阅图纸等设计资料，了解原始设计的意图和参数。这有助于比对实际情况与设计要求之间的差距。收集环境信息如使用环境、使用条件、结构现状等信息，全面了解环境因素可能对基础的缺陷和损害产生的影响。现场调查或检测的深度和准确性应满足后续检测、鉴定或加固等工作的需要。任何遗漏或不准确的信息都可能影响修复方案的制定和实施。

3.2检测及监测

在此过程中通过使用各种无损检测技术对风机基础结构进行深入的评估。可以通过敲击风机基础结构，听声音或观察表面是否有裂缝、空洞等进行判断。也可目视检查，可以仔细观察风机基础结构的表面，寻找裂缝、空洞或其他异常情况。非破坏性测试则可以使用各种无损检测技术，如超声波检测、射线检测等，对风机基础结构进行深入的评估，确定缺陷的位置、形状和深度[2]。

3.3评估鉴定

基于检测结果，对风机基础结构进行全面的评估，确定问题的性质和严重性。评估可以包括结构承载能力分析和抗震分析等。结构承载能力分析可以通过计算和分析风机基础结构的承载能力，确定其是否能够满足设计要求。鉴于风机基础的设计使用年限一般不会超过30年，通常归类为A类建筑，抗震能力分析显得尤为重要。抗震分析则是根据确定的抗震设防烈度、抗震设防类别和后续工作年限等进行抗震能力验算分析，旨在验证基础在地震等外部震荡荷载下的抗震能力。抗震分析可揭示风机基础在地震条件下的变形和变位情况，帮助确保基础的稳定性和完整性。

3.4修复方案制定及实施

根据评估结果和实际情况，制定合适的修复方案。修复方案需要考虑到技术可行性、经济合理性和修复时间等因素。在制定修复方案时，需要考虑风机基础结构的实际情况和修复目标。在修复过程中，需要遵循相应的施工规范和质量控制标准，确保修复工作的质量和安全性。同时，在修复完成后，需要进行验收和测试，确保修复效果符合预期。修复工作完成后，也需要进行定期的检查和维护，避免出现新的缺陷。

4通用修复方案

4.1增大截面

增大截面是一种常用的修复方法，通过增加风机基础结构的横截面积，提高其承载能力和稳定性[3]。这种方法适用于结构存在承载能力不足或应力集中等问题的情况。在实施增大截面修复方案之前，需要进行详细的调查和评估，确定需要增大的部位和面积。同时，需要考虑到新增部分与原有结构的匹配和连接问题，确保修复工作的质量和安全性。在增大截面的过程中，可以采用加固筋或新增构件等方式进行，加固筋可以用作连接新增部分和原有结构，新增构件则可以扩大结构的横截面积，增加其承载能力和稳定性。

4.2植筋

植筋是指在风机基础结构中植入钢筋，以提高结构的整体性和稳定性。这种方法适用于结构存在裂缝或空洞等情况的情况。在实施植筋修复方案之前，需要确定裂缝或空洞的位置和形状，以及需要植入的钢筋的数量和位置。同时，要考虑到钢筋与混凝土的匹配和连接问题，确保修复工作的质量和安全性。在植筋的过程中，可以采用钻孔、清孔、钢筋植入和化学胶水注入等方式进行。钻孔要精确控制孔的深度和角度，清孔需要清理孔中的碎屑和杂物，钢筋植入应确保钢筋与混凝土紧密结合，化学胶水注入需要按照规定的比例和流程进行。

4.3注浆

注浆是指在风机基础结构中注入高强度水泥浆或化学浆液，以填充结构中的空隙和裂缝，提高结构的完整性和稳定性。这种方法适用于结构存在裂缝、空洞或其他缺陷的情况。在实施注浆修复方案之前，需要确定需要注浆的部位和注入的材料，以及注浆的方式和流程。同时，要考虑到注浆对周围结构的影响和安全性问题，确保修复工作的质量和安全性。在注浆的过程中，可以采用高压注浆、低压注浆或自流注浆等方式进行。高压注浆可以增加浆液的填充能力和渗透性，低压注浆可以减少注浆的压力和风险，自流注浆可以利用浆液的自流平性进行填充。

4.4施加预应力

预应力是指在风机基础结构中施加一定的预应力，以增强其抵抗应力和应变的能力。这种方法适用于结构受到重复载荷或大变形等情况的情况。在实施预应力修复方案之前，要确定需要施加预应力的部位和大小，以及采用的预应力方式和设备。同时，充分考虑预应力对结构的影响和安全性问题，确保修复工作的质量和安全性。在施加预应力的过程中，可以采用体外预应力、体内预应力和短时预应力等方式进行。体外预应力可以通过体外预应力筋或撑杆进行施加，体内预应力可以通过内置预应力筋或千斤顶进行施加，短时预应力可以通过短时加载设备进行施加。预应力完成后，需要进行验收和测试，确保修复效果符合预期。

结束语

综上，风机基础的稳定性和强度对于风能设施的可靠运行至关重要。在风能不断发展的背景下，应加强风机基础的设计、施工和定期维护，及早发现并采取修复措施，以确保风机基础的可靠性和长期稳定性，为风能的持续利用提供坚实的支撑。

参考文献:

[1]李进平,王振扬,陈加兴,等.陆上风机基础缺陷分析与灌浆加固研究[J].华中科技大学学报:自然科学版,2021,49(11):107-112.

[2]刘超,刘帅.关于几种常见陆上风机基础型式的探讨[J].中国科技投资,2020(25):196-196.

[3]朱则昊,仝福生,国振,等.重力式基础陆上风机结构长期动力特性试验研究[J].浙江大学学报:工学版,2021,55(9):1744-1751.