成果简

万胜永风电场项目于2010年开工、2011年12月投产，设计单位为华北电力设计院，施工单位为河北电建公司和北京电建公司，主机型号为XE82-2000kW型。西桥梁风电场二期项目于2011年8月动工，2014年10月投产，设计单位为华北电力设计院，施工单位为天津电建，主机型号为SE8720 2MW型。河北新能源公司在组织风电机组全面隐患排查中，于2017年12月07日开始陆续发现万胜永风电场31号风机存在基础环内圈堆积灰浆且塔筒外有局部环形压溃及脱开裂缝、20号和35号风机基础环内外圈基础台柱局部裂缝，西桥梁风电场56号风机运行中基础环有窜动现象、57号风机运行中基础有异常响动现象

在对上述风机基础外观检测、混凝土抽芯强度检测、混凝土芯孔视频探测、风机塔筒垂直度检测、基础环上法兰水平度检测、基础探地雷达检测、基础冲击回波检测等一系列检测后，分析产生基础问题的原因如下：基础环下法兰宽度窄、基础环埋深浅，导致锚固能力可能存在不足，同时以基础环穿环钢筋与穿环孔内混凝土形成榫卯抗剪的设计结构，不能有效的保证混凝土对插入基础环进行有效的嵌固。基础环下法兰应力三角区的应力最为集中，对周边混凝土强度提出更高要求，现有设计未充分考虑，容易造成此处产生研磨、压溃；另外，风机经长期运行，基础受风侵、水浸、冻融等自然侵蚀以及风机运行中的动载荷冲击、长期频繁启停造成的振动影响，在基础环和混凝土的结合面产生挤压应力和磨损，长期运行的疲劳载荷导致基础环和混凝土的结合面脱离并出现间隙，基础环与混凝土缝隙的柔性封堵防水材料在风化作用下脱落，加剧侵蚀基础，导致出现风机基础环内圈堆积灰浆、基础台柱局部裂缝及基础有异响等现象

根据原因分析，结合建筑业新技术及风机基础不断完善的设计理念，制定了万胜永20、31、35号风机基础进行基础环纠偏（31号除外）、基础注浆、局部破拆置换、基础台柱加宽加高、栓钉加固基础环、基础防水改进的加固改造方案，西桥梁56、57号风机基础采取灌浆、基础防水改进的加固改造方案，经过专业评审后，于2018年6月份至9月份完成改造施工。基础加固完成后，至今机组安全稳定运行

2.技术创新

本成果是在原风机基础环及混凝土的基础上，对基础环进行顶升纠偏、高性能改性环氧树脂灌浆料灌浆、基础表层破损混凝土清除和破拆、基础环进行局部栓钉焊接、基础环周边局部采用高性能纤维混凝土修复及增高增宽加固以及防水改进，以加大基础环下法兰宽度窄和埋深，提高锚固能力，保证混凝土对插入基础环进行有效的嵌固

3.立项背

河北新能源公司在组织风电机组全面隐患排查中，于2017年12月07日开始陆续发现万胜永风电场31号风机存在基础环内圈堆积灰浆且塔筒外有局部环形压溃及脱开裂缝、20号和35号风机基础环内外圈基础台柱局部裂缝，西桥梁风电场56号风机运行中基础环有窜动现象、57号风机运行中基础有异常响动现象，如下图1所示

图1 问题风机基础图

组织第三方检测单位对上述风机基础外观检测、混凝土抽芯强度检测、混凝土芯孔视频探测、风机塔筒垂直度检测、基础环上法兰水平度检测、基础探地雷达检测、基础冲击回波检测等一系列检测，部分检测图片如图2下

图2 基础检测相关图

根据重力式扩展基础的结构特点，选取基础环下法兰上侧的应力集中三角区域混凝土进行钻孔，按照《钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03_2007》[7]要求选择合适的钻孔直径，成孔后通过岩层探测仪对孔洞进行视频探测，通过上图可看出基础内部部分混凝土密实度不达标，基础环下法兰上、下两侧均存在明显的磨损性空腔，说明基础环下法兰上三角区的破坏。综合检测结果为

（1）31号风机基础环水平度为1.0mm，满足正常使用要求。基础混凝土总体上较为完整，但混凝土结构和连接部位均存在一定的缺陷。混凝土结构缺陷表现为表面径向裂缝和内部缺陷；连接部位缺陷表现为存在一定的脱空现象。基础混凝土中存在气孔、孔洞、蜂窝等问题，均匀性和密实度均较差，部分混凝土芯样抗压强度值略小于设计值35MPa，最小值为33.5MPa

（2）35号风机基础环水平度为7.1mm，大于5.0mm的正常使用要求。基础混凝土总体上较为完整，但混凝土结构和连接部位均存在一定的缺陷。混凝土结构缺陷表现为局部破损开裂和内部缺陷；连接部位缺陷表现为存在一定的脱空现象。基础混凝土中存在气孔、孔洞、蜂窝等问题，均匀性和密实度均较差，部分混凝土芯样抗压强度值略小于设计值35MPa，最小值为34.4MPa

图3 万胜永风电场XE82型风机基础示意

（3）20号风机基础环水平度为9.9mm，大于5.0mm的正常使用要求。基础混凝土总体上较为完整，但混凝土结构和连接部位均存在一定的缺陷。混凝土结构缺陷表现为局部径向裂缝、破损开裂和内部缺陷；连接部位缺陷表现为存在一定的脱空现象。基础混凝土中存在气孔、孔洞、蜂窝等问题，均匀性和密实度均较差，部分混凝土芯样抗压强度值略小于设计值35MPa，最小值为30.7MPa

（4）56号风机基础环水平度值为3.6mm，可满足正常使用要求；基础混凝土总体上较为完整，但混凝土结构和连接部位均存在一定的缺陷。混凝土结构缺陷表现为局部破损开裂和内部缺陷；连接部位缺陷表现为存在一定的脱空现象。基础混凝土中存在气孔、孔洞、蜂窝等问题。混凝土强度经抽芯检测能满足C40设计强度要求

（5）57号风机基础环水平度值为3.9mm，可满足正常使用要求；基础混凝土总体上较为完整，但混凝土结构和连接部位均存在一定的缺陷。混凝土结构缺陷表现为局部径向裂缝、破损开裂和内部缺陷；连接部位缺陷表现为存在一定的脱空现象。基础混凝土中存在气孔、孔洞、蜂窝等问题。混凝土强度经抽芯检测能满足C40设计强度要求

根据检测结果，结合设计院及专家意见，分析产生基础问题的原因如下分析产生基础问题的原因如下：基础环下法兰宽度窄、基础环埋深浅，导致锚固能力可能存在不足，同时以基础环穿环钢筋与穿环孔内混凝土形成榫卯抗剪的设计结构，不能有效的保证混凝土对插入基础环进行有效的嵌固。基础环下法兰应力三角区的应力最为集中，对周边混凝土强度提出更高要求，现有设计未充分考虑，容易造成此处产生研磨、压溃；另外，风机经长期运行，基础受风侵、水浸、冻融等自然侵蚀以及风机运行中的动载荷冲击、长期频繁启停造成的振动影响，在基础环和混凝土的结合面产生挤压应力和磨损，长期运行的疲劳载荷导致基础环和混凝土的结合面脱离并出现间隙，基础环与混凝土缝隙的柔性封堵防水材料在风化作用下脱落，加剧侵蚀基础，导致出现风机基础环内圈堆积灰浆、基础台柱局部裂缝及基础有异响等现象

根据原因分析，结合建筑业新技术及当前风机新机型基础的设计理念，需要对目前存在基础问题的风机进行基础设计优化并实施加固，以确保风机安全稳定运行，避免发生风机倒塔事故