一种风电塔筒基础纠偏及加固方法与流程

1.本发明涉及风电塔筒基础领域，尤其涉及一种风电塔筒基础纠偏及加固方法。


背景技术：

2.风电风机塔筒属于高耸建筑物，其基础环在水平方向上有较小的倾斜，都将引起塔筒顶端较大的水平偏心距，而且塔架垂直度控制也是风机运行的安全保证。随着风机运行时间的推移，风机塔筒基础状态也会发生不同变化，状态偏离正常值范围时，还需要对风机基础结构进行纠偏及加固；当塔筒顶端的水平偏心距还有限时，重新开挖基坑破坏基础并重新浇筑的施工方法过于费事费力，甚至还会对基础内的钢筋造成损害，影响基础结构安全质量；所以，研究一种局部微创的纠偏加固方法，具有重要的工程实际意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种风电塔筒基础纠偏及加固方法，解决当塔筒顶端的水平偏心距还有限时，重新开挖基坑破坏基础并重新浇筑的施工方法过于费事费力，甚至还会对基础内的钢筋造成损害，影响基础结构安全质量的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风电塔筒基础纠偏方法，包括以下步骤：
5.(1)对风机基础环进行水平度检测，通过水准仪测量相对水平度并将测量结果与设计要求进行对比分析；
6.(2)对风机垂直度进行检测，采用经纬仪对风机塔筒倾斜率进行测量，测量结果与设计要求进行对比分析；
7.(3)对风机塔筒基础混凝土进行强度检测，对塔筒基础进行取芯并进行观察和分段抗压强度检测，通过内窥仪对钻孔进行视频探测并记录，测量结果与设计要求进行对比分析；
8.(4)根据步骤(1)(2)(3)得出的结果对塔筒和基础环水平高差及塔筒基础强度进行测量报告分析，并作为后续纠偏目标的参照数据；
9.(5)依据步骤(1)(2)测量结果，确定基础环顶升最低点，进行顶升点、固定点以及监控应变片的布置；
10.(6)使用手动液压千斤顶安放在基础环内侧，支顶位置为上水平度较低一侧的上法兰底部，均匀布置、均匀施力将上法兰水平度调整，当基础环水平满足要求的数值范围后，再使用千斤顶辅助支顶另一侧；
11.(7)基础环水平度达到纠偏目标调整完毕，用多层钢垫板将各顶升点和固定点塞紧；同时在风机塔筒内外，基础环与塔筒基础间的裂缝周围内、外分别插入楔子钢块，使风机塔筒水平相对固定；
12.(8)在步骤(5)(6)顶升纠偏过程中应时刻关注上法兰连接焊缝处的应变值是否保持在合理的弹性范围内，一旦超过应立即停止顶升；
13.(9)根据步骤(4)的参照数据进行加固，加固施工过程中应持续进行基础环水平度测量和记录百分表读数，如出现问题应及时补救。
14.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(1)中，作为优选，在每个塔筒周边布置8个观测点，测量时，先根据视线可观测到的观测点(含基准点)进行水准仪的安置，保证水准仪在观测时的视线无遮挡，采用水准仪读取各测点相对高程，将各测量分别测量2次，取其平均值作为每测点的相对高程，并计算各测点相对水平度，将测量结果与设计要求进行对比分析。
15.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(2)中，作为优选，选择两个相互垂直的方向建立坐标系，分别测出这两个方向风机筒体顶部相对底部的倾斜值，然后将两个方向的倾斜值几何迭加，即得风机筒体的绝对倾斜值δ、倾斜方向α和倾斜率。先将经纬仪架设在风机正南方向，采用半水平角法找出风机底部南侧中线并做好标记，然后采用同样的方法找出在风机筒体顶部南侧中线，沿顶部南侧中线位置用经纬仪向下扫铅垂线，测量铅垂线距离底部南侧中线的距离即为风机东西向偏移
△
a(与x轴正方向同向为正，反向为负)，再将经纬仪架设在风机正东方向，用同样方法测量风机南北向偏移
△
b(与y轴正方向同向为正，反向为负)，风机的绝对倾斜值为方向角α＝arctan
│△
b/
△a│
，倾斜率＝
△
/h
×
1000
‰
(其中h为风机高度)，将测量结果与设计要求进行对比分析。
16.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(3)中，作为优选，对钻取芯样表面泥浆去除后，观察芯样表面是否有裂缝，混凝土不密实，孔洞等缺陷，并进行记录，记录取芯位置，缺陷高程及缺陷类型等；从上垂直至下取穿，将芯样按照高程高低进行排列；对钻取芯样表面泥浆去除后，观察芯样表面是否有裂缝，混凝土不密实，孔洞等缺陷，并进行记录，记录取芯位置，缺陷高程及缺陷类型等；将每个钻孔芯样，选取上中下3段芯样，芯样高度不小于100mm，应选取具有代表性的芯样，带回实验室进行抗压强度检测；通过内窥仪对钻孔进行视频探测并记录，检测出基础内部混凝土密实度及法兰三角区是否存在缝隙及空腔。
17.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(5)中，作为优选，以顶升最低点作为基准，以基础环中线划分出等分的高处和低处，其中以顶升最低点为低处中点，以此区分出的低处设置5个均布的千斤顶，高处设置3个均布的千斤顶。
18.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(6)中，作为优选，将低处用千斤顶均匀施力将水准测量较低侧基础环的上法兰顶升，同时密切关注应变片的应变值应在合理的弹性范围内；顶升过程中注意监测水平度调整至满足要求的数值范围且间隔测量变化不大时，再用千斤顶均匀施力将水准测量较高侧法兰顶紧即可，以防止风机筒身的异动；之后每天应进行一次水平度测量复核,水平度变化不大且均在允许数值范围内，确保满足纠偏目标。
19.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(7)中，作为优选，为确保在风机基础钻孔过程中塔筒安全，楔子块插入前在风机塔筒外安装百分表，监测塔筒的移位情况，并根据移位情况调整楔子钢块。
20.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(8)中，作为优选，顶升纠偏过程之后间隔2、4、6、6和6小时时间进行水平度测量复核和百分表读数，确认满足纠偏目标。
21.一种风电塔筒基础加固方法，包括有以下步骤：
22.(1)放线定位：在距离基础环外侧200～400mm处沿基础环均匀布置一圈注胶孔，使
用记号笔画出孔的位置；每个注胶孔对应布置一个溢胶孔，溢胶孔贴近基础环；
23.(2)机械成孔：采用钻头，按照步骤(1)标定位置机械成孔，溢胶孔钻入至塔筒基础顶面以下不少于100mm，注胶孔从周边向基础环中心方向斜向下钻入至基础环的下法兰周边；
24.(3)清孔：首先留出一个注水口，三个出水口，均匀分布，其余全部用堵头封堵，然后使用水泵向注水口孔内注入清水，通过压力使孔内水在出水口排出，循环清洗操作直至最后排出水为清水即为完成清孔；
25.(4)控干：向孔内持续压入空气，使基础环与基础间水分充分挥发控干；
26.(5)埋管、封缝：在已机械成孔好的注浆孔和溢胶孔内分别对应埋设注胶管、溢胶管，管上部与孔间隙采用水泥基的高强水泥砂浆进行封闭；
27.(6)低压灌胶：依次将灌缝胶低压灌入孔内，灌缝胶顺孔由底部由下往上的方向灌注，直到灌注饱满至所有溢胶管出胶为止。
28.(7)风机基础防水处理：待灌浆材料完全固化后，在基础环和塔筒基础表面涂刷底涂专用界面剂；待界面剂指触表干后，在基础环和塔筒基础接缝处粘贴弹性密封胶带，涂刷风能塔基专用防水涂层形成防水层。
29.上述风电塔筒基础加固方法，所述步骤(5)中，作为优选，基础环上部与塔筒基础间缝灌缝胶进行封闭，清除基础环外圈防水，沿基础环在于塔筒基础上表面接触处凿出宽10～15mm、深20～25mm的凹槽，清除槽内残渣及残灰然后采用灌缝胶封缝养护。
30.上述风电塔筒基础加固方法，所述步骤(7)中，作为优选，涂刷底涂专用界面剂前前在基础环与塔基交界根部采用胶泥沿基础环周圈连续填注，同时抹成半径为50
㎜
均匀光滑的小圆角。
31.本发明的有益效果是：通过多重检测形成完整的参考数据，确定塔筒基础状况以进行准确的纠偏及加固，纠偏过程对原塔筒基础损伤较小，不触及原基础钢筋网，实现准确良好的纠偏加固，同时为加固后的塔筒基础设置良好的界面防水保护，减少后续维护成本。
附图说明
32.此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，但并不构成对本发明的限定。
33.图1为测点平面布置图。
34.图2为风机倾斜测量示意图。
35.图3为基础上法兰纠偏顶布置图。
36.图4为顶升点/固定点装置图。
37.图5为上法兰焊缝应变布置图。
38.图6为灌注浇筑结构示意图。
39.图7为防水施工结构示意图。
40.其中：1为塔筒基础，2为基础环，21为上法兰，22为下法兰，23为监控应变片，3为塔筒，4为分配钢板，5为多层钢垫板，6为千斤顶，7为百分表，8为灌胶管，9为溢胶管，10为防水层，11为弹性密封胶带。
具体实施方式
41.结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
42.一种风电塔筒基础纠偏方法，包括以下步骤：
43.(1)对风机基础环2进行水平度检测，通过水准仪测量相对水平度并将测量结果与设计要求进行对比分析；
44.(2)对风机垂直度进行检测，采用经纬仪对风机筒体倾斜率进行测量，测量结果与设计要求进行对比分析；
45.(3)对风机塔筒基础1混凝土进行强度检测，对基础环2的下法兰22上侧的应力集中三角区域采用专业钻探用机械对塔筒基础1进行取芯并进行观察和分段抗压强度检测，通过内窥仪对钻孔进行视频探测并记录，测量结果与设计要求进行对比分析；
46.(4)根据步骤(1)(2)(3)得出的结果对塔筒3和基础环2水平高差及塔筒基础1强度进行测量报告，并作为后续纠偏目标的参照数据；
47.(5)依据步骤(1)(2)测量结果，确定基础环2顶升最低点，进行顶升点、固定点以及监控应变片23的布置，如图4～6所述；
48.(6)使用手动液压千斤顶6安放在基础环2内侧，支顶位置为水平度较低一侧的上法兰21底部，均匀布置、均匀施力将上法兰21水平度调整，当基础环2水平满足要求的数值范围后，再使用千斤顶6辅助支顶另一侧；
49.(7)基础环2水平度达到纠偏目标调整完毕，用多层钢垫板5将各顶升和固定点塞紧；同时在风机塔筒3内外，基础环2与塔筒基础1间的裂缝周围内、外分别插入楔子钢块，使风机塔筒3水平相对固定，确保在以下风机基础钻孔过程中，塔筒3安全，楔子块插入前在风机塔筒3外安装百分表7，监测塔筒的移位情况，并根据移位情况调整楔子钢块；
50.(8)在步骤(6)(7)顶升纠偏过程中应时刻关注上法兰连接焊缝处的应变值是否保持在合理的弹性范围内，一旦超过应立即停止顶升，之后间隔2、4、6、6和6小时时间进行水平度测量复核和百分表7读数，确认满足纠偏目标；
51.(9)根据步骤(4)的参照数据进行加固，加固施工过程中应持续进行基础环2水平度测量和记录百分表7读数，如出现问题应及时补救。
52.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(1)中，具体实施时，为了保证测量精度，在每个塔筒3周边布置8个观测点，并绘制如图1所示的测点平面布置图，测量时，先根据视线可观测到的观测点(含基准点)进行水准仪的安置，保证水准仪在观测时的视线无遮挡，采用水准仪读取各测点相对高程，将各测量分别测量2次，取其平均值作为每测点的相对高程，并计算各测点相对水平度，将测量结果与设计要求进行对比分析。
53.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(2)中，具体实施时，选择两个相互垂直的方向建立坐标系，分别测出这两个方向风机筒体顶部相对底部的倾斜值，然后将两个方向的倾斜值几何迭加，即得风机筒体的绝对倾斜值δ、倾斜方向α和倾斜率。先将经纬仪架设在风机正南方向，采用半水平角法找出风机底部南侧中线并做好标记，然后采用同样的方法找出在风机筒体顶部南侧中线，沿顶部南侧中线位置用经纬仪向下扫铅垂线，测量铅垂线距离底部南侧中线的距离即为风机东西向偏移
△
a(与x轴正方向同向为正，反向为负)，再将经纬仪架设在风机正东方向，用同样方法测量风机南北向偏移
△
b(与y轴正方向同向
为正，反向为负)，风机的绝对倾斜值为方向角α＝arctan
│△
b/
△a│
，倾斜率＝
△
/h
×
1000
‰
(其中h为风机高度)，将测量结果与设计要求进行对比分析，测量示意图如图2所示。
54.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(3)中，具体实施时，对钻取芯样表面泥浆去除后，观察芯样表面是否有裂缝，混凝土不密实，孔洞等缺陷，并进行记录，记录取芯位置，缺陷高程及缺陷类型等；从上垂直至下取穿，将芯样按照高程高低进行排列；对钻取芯样表面泥浆去除后，观察芯样表面是否有裂缝，混凝土不密实，孔洞等缺陷，并进行记录，记录取芯位置，缺陷高程及缺陷类型等；将每个钻孔芯样，选取上中下3段芯样，芯样高度不小于100mm，应选取具有代表性的芯样，带回实验室进行抗压强度检测；通过内窥仪对钻孔进行视频探测并记录，检测出基础内部混凝土密实度及法兰三角区是否存在缝隙及空腔。
55.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(5)中，具体实施时，以顶升最低点作为基准，以基础环2中线划分出等分的高处和低处，其中以顶升最低点为低处中点，以此区分出的低处设置5个均布的千斤顶6，高处设置3个均布的千斤顶6，如图4所示。
56.上述风电塔筒基础纠偏方法，所述步骤(6)中，具体实施时，将低处用千斤顶6均匀施力将水准测量较低侧基础环2的上法兰21顶升，同时密切关注监控应变片23的应变值应在合理的弹性范围内；顶升过程中注意监测水平度调整至满足要求的数值范围且间隔测量变化不大时，再用千斤顶6均匀施力将水准测量较高侧上法兰21顶紧即可，以防止风机筒身的异动；之后每天应进行一次水平度测量复核，水平度变化不大且均在允许数值范围内，确保满足纠偏目标。
57.一种风电塔筒基础加固方法，包括有以下步骤：
58.(1)放线定位：在距离基础环2外侧200mm处沿基础环2均匀布置一圈注胶孔，使用记号笔画出孔的位置；每个注胶孔对应布置一个溢胶孔，溢胶孔贴近基础环2；
59.(2)机械成孔：采用φ32钻头，按照步骤(1)标定位置机械成孔，溢胶孔钻入至塔筒基础1顶面以下不少于100mm，注胶孔从周边向基础环2中心方向斜向下钻入至基础环2的下法兰23周边；
60.(3)清孔：首先留出一个注水口，三个出水口，均匀分布，其余全部用堵头封堵，然后使用水泵向注水口孔内注入清水，通过压力使孔内水在出水口排出，循环清洗操作直至最后排出水为清水即为完成清孔；
61.(4)控干：向孔内持续压入空气，使基础环2与塔筒基础1间水分充分挥发控干；
62.(5)埋管、封缝：在已机械成孔好的注胶孔和溢胶孔内分别对应埋设注胶管8、溢胶管9，管径为12mm且管底部留出10cm空腔，管外漏长度200mm，管上部与孔间隙采用水泥基的高强水泥砂浆进行封闭；基础环2上部与塔筒基础1间缝灌缝胶进行封闭，清除基础环2外圈防水，沿基础环2在塔筒基础1顶面接触处凿出宽10mm、深20mm的凹槽，清除槽内残渣及残灰然后采用灌缝胶封缝养护，基础环2内圈若原防水做法完好可作为封缝使用，若已破坏做法同外圈；
63.(6)低压灌胶：开始时使用1台注胶泵，正常开始了采用2台高压注浆泵同时向两侧作业，依次将灌缝胶低压灌入注胶孔内，灌缝胶顺孔由底部由下往上的方向灌注，直到灌注饱满至所有溢胶管9出胶为止。从返浆最明显位置的孔开始灌胶，依次向两侧进行。最近的
溢胶孔如果出胶了，再挪向下一个孔进行注胶。注胶时每个溢胶孔需要出胶两至三分钟且其中没有夹杂气泡的情况，再封堵此溢胶孔。
64.(7)风机基础防水处理：待灌浆材料完全固化后，对接缝表面两侧各原防水范围的塔筒基础1进行打磨，清除表面的灰尘、浮渣及松散层在接缝两侧涂刷底涂专用界面剂，涂刷界面剂要求薄而均匀，无漏涂。待界面剂指触表干后，在接缝处粘贴弹性密封胶带11，涂刷风能塔基专用防水涂层形成防水层10。
65.上述风电塔筒基础加固方法，所述步骤(4)中，具体实施时，首先采用排水设备将孔内大体积明水排出，直至排水设备未能进一步排出水为止；其次采用海绵顺孔至孔底将孔底及下法兰周圈内明水吸净吸干，直至孔内不现明水；最后通过烘干装置依次持续向各孔内压入热风，使基础环2与塔筒基础1间隙内水分挥发控干达到灌浆要求；烘干过程中及烘干完毕都要设置好各孔的护孔工作，防止各孔在灌浆前掉渣入孔。
66.上述风电塔筒基础加固方法，所述步骤(6)中，具体实施时，注浆前必须对压力表流量计等计量器具进行率定，保证仪器的灵敏度，防止因灌胶压力过大对塔筒基础1土造成破坏；每台注胶机独立安装压力表一块，确保每个注浆孔注浆稳压值达到要求且便于观察。在沿环钻孔中选定一处为起始灌浆孔，同时打开所有灌浆管阀门开始注浆，灌浆时尽快升至预设压力，若相邻的灌浆孔内出浆则需关闭相应孔口阀门，继续原孔灌注，直至达到灌浆结束标准后，方可结束该孔灌浆。单孔灌浆结束后，依次进行邻孔灌注(如单孔灌浆时多孔出浆，可移至最后出浆灌浆管进行灌注)，直至所有灌浆孔达到灌浆结束标准。