一种风机基础改造结构及施工方法

1.本发明涉及风机基础技术领域，尤其涉及一种风机基础改造结构及施工方法。


背景技术：

2.风机基础的薄弱部位一般为基础台柱部分，随着更换新风机的功率增大，基础上部承受的设计荷载也增大，因此需要对风机基础进行改造。现有技术公开了一种既有基础环式风机基础改造方法及结构，其通过挖空既有基础环内部原有钢筋混凝土，在既有基础环内部底部钻孔植筋；挖空既有基础环内部原有钢筋混凝土，在既有基础环内部底部钻孔植筋；向挖空后的既有基础环内部重新浇筑新的钢筋混凝土。
3.上述方案虽然利用原风机机位进行既有基础的改造，但是基础环内部混凝土的凿除十分困难，增加了施工难度和成本。既有风场改造后一般更换大功率风机，风机塔筒的外径一般增大，基础环内部凿除混凝土需采用大功率破碎设备，容易引起基础环和外部混凝土的缝隙，大大降低基础环和基础的连接强度，影响风机运行安全；而且采用内复合连接不能满足要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种风机基础改造结构及施工方法，通过在基础环外侧与既有基础外扩结构之间设置钢筋笼、后浇混凝土形成加固结构，增加基础的连接强度。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明的实施例提供了一种风机基础改造结构，包括超出既有基础设定高度的基础环，基础环周向安装外伸板，外伸板与既有基础之间设置钢筋笼，钢筋笼通过后浇混凝土与既有基础固定；垂直于外伸板方向设有多圈经后浇混凝土插入既有基础的锚栓组件。
7.作为进一步的实现方式，所述锚栓组件包括锚栓、连接于锚栓末端的端板。
8.作为进一步的实现方式，所述锚栓套设有弹簧，且弹簧设于端板与既有基础之间。
9.作为进一步的实现方式，所述后浇混凝土与既有基础的交界面设有防护层。
10.作为进一步的实现方式，所述防护层为橡胶层或碳纤维布。
11.作为进一步的实现方式，所述基础环外壁固定有与其轴线垂直的栓钉或加劲板。
12.作为进一步的实现方式，所述后浇混凝土沿径向布置于基础环与既有基础外扩段之间，对应于既有基础外扩段的后浇混凝土内埋设锚栓。
13.作为进一步的实现方式，所述外伸板一端与基础环顶部边缘连接，另一端与既有基础外扩段平齐。
14.第二方面，本发明的实施例还提供了一种风机基础改造结构的施工方法，包括：
15.基于基础环连接强度验算、基础台柱验算，确定增设锚栓组件的参数，确定台柱增径大小及配筋；
16.进行基坑开挖，清理残渣碎屑；并在既有基础表面进行橡胶或者碳纤维布的粘贴；
17.采用锚杆钻机成孔，埋入锚栓并进行注浆作业；
18.在既有基础上方和外扩段放入钢筋笼并浇筑混凝土至外伸板底部标高处；
19.混凝土养护设定时间后形成基础改造结构。
20.作为进一步的实现方式，在浇筑完混凝土后增大基础的埋深，使地面线位于基础环连接法兰下方。
21.本发明的有益效果如下：
22.本发明在基础环外侧与既有基础外扩结构之间设置钢筋笼、后浇混凝土，并结合外伸板、锚栓实现后浇混凝土与既有基础的连接，增加了基础连接强度和承载能力，能够适用于大功率风机的更换；不需要凿除既有基础的混凝土，降低施工难度和成本。
23.本发明对应于既有基础中心凸起部分通过锚栓组件连接既有基础和后浇混凝土，对应于既有基础外扩段上方的后浇混凝土设置锚栓，通过锚栓组件、锚栓配合钢筋笼提高承载力；同时基础环外侧固定有栓钉或加劲板，提高径向连接强度。
24.本发明的锚栓连接端板，可提高锚栓埋置于混凝土内的锚固强度，减小钻孔深度；为了减小锚栓端板位置的应力集中效应，在端板和既有基础顶部之间设置弹簧。
25.本发明在新旧混凝土的交界面粘贴橡胶或碳纤维布，避免了基础凿毛等步骤，降低施工难度和工期。
附图说明
26.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
27.图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；
28.图2是图1的a处局部放大图；
29.图3是本发明根据一个或多个实施方式的俯视图；
30.图4是本发明根据一个或多个实施方式的锚栓组件结构示意图；
31.其中，1、基础环，2、外伸板，3、栓钉，4、风机筒壁，5、锚栓，6、钢筋笼，7、后浇混凝土，8、交界面，9、防护层，10、地面线，11、端板，12、弹簧，13、既有基础。
具体实施方式
32.实施例一：
33.本实施例提供了一种风机基础改造结构，因更换新风机时原有基础的台柱部位属于薄弱部位，对该部位进行加固改造以提高承载力；通过外伸板2与基础环1和锚栓5组合连接加强新风机与基础的连接强度。
34.具体的，如图1和图2所示，包括基础环1、外伸板2、钢筋笼6、锚栓组件，基础环1顶部超出既有基础13一定高度，外伸板2沿基础环1周向设置；在本实施例中，外伸板2沿基础环1顶部边缘朝外侧布置，且外伸板2平行于既有基础13顶面。
35.图1中，l1为基础埋深，l2为基础底板直径，2％表示排水坡度。
36.外伸板2顶部连接风机筒壁4；为了适应基础环1形状，外伸板2呈环形结构，其内圈与基础环1顶部边缘固定，例如通过螺栓固定。外伸板2可以为钢板或其他金属板，只要能够
满足强度要求即可。
37.既有基础13的台柱结构具有中心凸起和设于中心凸起底部的台柱扩径结构，中心凸起和台柱扩径结构的交界处形成外扩段。外扩段的长度通过基础环连接强度验算以及基础台柱验算确定。
38.如图2和图3所示，外伸板2远离基础环1的一端与既有基础外扩段边缘(远离中心凸起的一端)平齐，二者之间形成加固区域。加固区域内设置钢筋笼6，钢筋笼6端部同样与既有基础外扩段边缘平齐，通过在加固区域内设置后浇混凝土7形成加固结构，提高台柱承载能力。
39.既有基础外扩段横向长度根据更换风机基础作用力设计。
40.由于外伸板2径向长度与既有基础13外扩段边缘对齐，增大外伸板2与后浇混凝土7的接触面积，有效减少风机对表面混凝土产生的作用力，同时满足连接构造的要求。
41.后浇混凝土7强度等级不低于既有基础13混凝土强度等级，可加入钢纤维、碳纤维等材料来改善混凝土性能。
42.为了增强后浇混凝土7与既有基础13之间的连接强度，外伸板2环向设置多圈锚栓组件，锚栓组件沿既有基础13中心凸起间隔设置多圈，锚栓组件依次连接外伸板2、后浇混凝土7和既有基础13中心凸起。
43.由于既有基础13具有外扩段，外伸板2与外扩段之间的后浇混凝土7设置一圈或多圈锚栓5，此处锚栓5不伸入既有基础13内。
44.本实施例通过后浇混凝土7与既有基础13的中心凸起通过锚栓组件连接，既有基础13外扩段对应的后浇混凝土7部分设置锚栓5，使基础作用力由基础环1和锚栓5共同传递至基础上，进而传递至地基。
45.如图4所示，锚栓组件包括锚栓5和弹簧12，连接既有基础13中心凸起与外伸板2的锚栓5以及对应于既有基础13外扩段上方的锚栓5末端均连接端板11，端板11为直径大于锚栓5直径的圆形板，通过端板11提高锚栓5埋置于混凝土内的锚固强度，减小钻孔深度。端板11可以为钢板或其他金属板。
46.弹簧12套设于锚栓5外侧并介于端板11与既有基础13顶面之间，通过弹簧12降低端板11附近应力集中效应。
47.为了增加基础环1与后浇混凝土7之间的连接强度，基础环1外壁固定有与其轴线垂直的栓钉3或加劲板，栓钉3或加劲板沿基础环1高度方向间隔设置多层。
48.在本实施例中，后浇混凝土7与既有基础13的交界面8设有防护层，防护层为橡胶层或碳纤维布，橡胶或碳纤维布自身弹性模量高，对温度裂缝、锈胀裂缝等细微变形有较好的控制效果。通过新旧混凝土交界面8设置橡胶或者碳纤维布，可以避免采用凿毛方式，降低施工难度。碳纤维布还起到套箍效应，减少原有台柱部分混凝土的开裂。
49.本实施例在不破坏原有基础的情况下，通过在基础环1外侧至既有基础13外扩段设置后浇筑混凝土7，且后浇筑混凝土7与既有基础13通过锚栓组件连接，与基础环1通过栓钉3或加劲板连接，可显著提高基础承载能力。
50.本实施例的基础作用力由基础环1、原有台柱锚栓结构(锚栓组件)和扩径台柱锚栓结构(对应于外扩段的锚栓)三部分共同承担，可根据新风机基础作用力的大小设置锚栓圈数、每圈锚栓数量以及锚栓直径。通过设置台柱增径部分(外扩段)可显著提高台柱整体
刚度，降低混凝土应力水平，控制裂缝宽度。
51.实施例二：
52.本实施例提供了一种风机基础改造结构的施工方法，包括以下步骤：
53.步骤1：采用新风机基础作用力，进行基础环1连接强度验算以及基础台柱验算，确定增设锚栓5的数量及圈数等参数，确定台柱增径大小及配筋。
54.步骤2：进行基坑开挖，清理残渣碎屑。
55.步骤3：在既有基础13表面进行橡胶或者碳纤维布的粘贴，确保新旧混凝土连接结构的粘贴强度。
56.在本实施例中，沿既有基础13周边粘贴橡胶或者碳纤维布，处理混凝土表面，刷涂底胶，做好局部表面找平工作，配置浸渍胶并粘贴橡胶或碳纤维布。
57.步骤4：采用锚杆钻机成孔，然后埋入锚栓5并进行注浆作业。
58.为了保证灌浆施工的质量，锚栓5与锚孔壁之间应有足够大空间，锚孔直径不易小于锚筋直径的2.5倍。
59.锚杆钻机在既有基础13上进行钻孔，锚杆钻机具有扩孔功能，可将锚孔底部或者中部进行扩孔，然后埋入锚栓5并进行注浆作业，在既有基础13与后浇混凝土7之间以及外扩段设置锚栓5，可根据实际情况，设置锚栓的圈数。
60.在本实施例中，采用静力钻孔方式钻孔，按照设计要求标示钻孔位置、型号，一般垂直基础表面钻孔，深度不小于15d，钻孔完毕后清除孔内灰尘。
61.步骤5：在既有基础13上方和基础台柱外扩段放入钢筋笼6并浇筑混凝土至外伸板2底部标高处。
62.步骤6：混凝土养护完后吊装风机塔筒的第一段(包括外伸板2)。
63.在浇筑完混凝土后可对基础进行覆土，一般为600mm左右，该措施可增大基础的埋深。
64.当混凝土强度达到要求后方可进行风机筒安装。安装时，应分别进行锚栓5连接和基础环1连接。
65.由于风机基础在水平荷载与弯矩的作用下，易出现变形倾覆等问题，在浇筑完混凝土后可增大基础的埋深，地面线10位于基础环连接法兰下方即可，有助于提高基础的抗倾覆能力。
66.本实施例通过增大外伸板2与后浇混凝土7的接触面积，减少风机对基础产生的压应力，满足锚栓结构连接要求，风机壁外侧钢板可采用较薄钢板，保证连接强度减少材料用量。
67.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。