一种风机基础多维度加固结构的制作方法

本实用新型属于风力发电机组基础结构技术领域,具体涉及一种风机基础多维度加固结构。

背景技术：

风力发电机组塔筒与底部钢筋混凝土基础的锚固常采用在基础钢筋混凝土墩中预埋带有穿孔的基础环、布设穿孔钢筋加强基础环与基础钢筋混凝土墩的连接作用。然而，在风电机组频繁动荷载作用下，由于不同材质的刚性碰触，导致基础环与基础钢筋混凝土墩接触部位出现裂缝，并造成局部混凝土疲劳损伤。在长期往复疲劳荷载作用下，裂隙不断发展，致使基础环在基础混凝土墩中形成较大幅度的摇晃，超出了风电机组塔筒本身的固有振动频率。

目前，用于对风机基础的加固处理多局限于单向的加固模式，比如，在一个方向施加锚杆或预应力筋来锚固加强。这样的加固方式未能综合考虑风电机组所受风荷载的复杂性、变化性、多样性等因素，因而无法适应风电机组在复杂运行工况下的锚固需求，加固一段时间之后往往会再次出现裂缝，为风电机组的长期运行留下了一定的安全隐患。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种加固能力强，避免出现二次裂缝的用于风机基础的多维度加固结构。该结构既能适应风电机组在复杂运行工况下的锚固需求，又能满足风电机组在长期疲劳荷载作用下的安全运行要求。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种风机基础多维度加固结构，包括基础混凝土墩、预埋于基础混凝土墩中的基础环，基础环的顶部高于基础混凝土墩的顶面，所述基础混凝土墩与基础环的交界位置处存在间隙，在基础混凝土墩与基础环之间的间隙处灌浆填充，基础环的顶部与基础混凝土墩的顶面之间的高度差空间通过混凝土层填充；

在竖直方向上设有扩头锚杆，该扩头锚杆从混凝土层顶部插入，直至基础混凝土墩内部，将混凝土层与基础混凝土墩竖向锚固；

所述混凝土层内环绕基础环预埋有多个由预应力筋构成的预应力筋环，预应力筋环留有自由端，且所述自由端延伸穿出基础混凝土墩的外壁，自由端穿出基础混凝土墩外壁的位置处设有对预应力筋进行张拉的锚固头。

上述方案中，加高的混凝土层既增加基础环的嵌固深度，又能与扩头锚杆、预应力筋形成共同受力的整体。采用从竖向与环向两个方向的加固处理方式，更能较好地适应风机在复杂运行工况下的锚固需求。

优选的，所述预应力筋为缓粘结预应力筋,其结构包括套管、置于套管内的钢绞线、以及涂覆在套管内的缓粘结剂；所述套管延伸至基础混凝土墩外壁处截止。在混凝土层强度达到设计强度后，对体内预埋的缓粘结预应力筋施加预应力，属于后张法施工。缓粘结剂在张拉阶段可自由滑动，1年内完全固化。

进一步的，每一个预应力筋环由在同一平面上的两根预应力筋拼接构成；两根预应力筋各自围成半圆，且第一根预应力筋的两个自由端与第二根预应力筋的两个自由端对应交叉，所有钢绞线的自由端均延伸穿出基础混凝土墩的外壁；第一根预应力筋的自由端与第二根预应力筋的自由端朝向相反的方向延伸；所有预应力筋的钢绞线自由端穿出基础混凝土墩外壁的位置均设有对钢绞线进行张拉的锚固头。

该进一步改进的方案中，对预应力筋环中的第一根预应力筋的自由端和第二根预应力筋的自由端分别朝向相反的方向张拉，加强锚固效果。而且，每一个预应力环的所有自由端均采用锚固头锚固，这种多头锚固方式可根据风电机组的主风向调节锚固头所在方位，并监测风电机组基础在不同运行阶段的锚固效果。

优选的，为增强加固效果，所述预应力筋环围绕基础环以不同半径环向均布于混凝土层内,且预应力筋环在混凝土层的竖直方向上平铺有多层。

所述锚固头为现有技术中的常用工具，其结构包括承压板、用于夹持钢绞线的夹片、用于维持夹片夹持力的防松弛装置；

在基础混凝土墩上预留有用于安装锚固头的穴模。

优选的，在基础混凝土墩外壁上开凿有灌浆通道，该灌浆通道末端延伸至基础混凝土墩与基础环之间交界处间隙的底部。这种灌浆通道的设置方式可以避开原有主钢筋，不破坏基础混凝土墩。灌浆时，从间隙底部往上灌浆，直至填满缝隙。

所述混凝土层与基础混凝土墩之间还设有竖向植筋。

所述混凝土层与基础环外壁之间预埋有防水密封层。

本实用新型的显著效果是：

1.加固结构形式简单、受力合理、施工方便，用于对已建成运营风电机组基础环锚固功能衰退或失效后的加固。采用从竖向与环向两个方向的加固处理方式，更能较好地适应风机在复杂运行工况下的锚固需求。

2.加高的混凝土层与原有混凝土基础的竖向连接，既增加基础环的嵌固深度，又能使新浇筑混凝土层与锚杆、预应力筋形成共同受力的整体，充分发挥混凝土抗压强度高的性能，达到基础混凝土墩对基础环的多维度锚固效果。

3.采取在平面内相反两个方向对预应力筋分别进行锚固的多头锚固方式，可根据风电机组主风向调节锚头所在方位，并监测风电机组基础在不同运行阶段的锚固效果。

4.锚杆、预应力筋施作和预应力施加与新浇混凝土层施工及养护不交叉，操作简捷，施工方便。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型多维度加固结构主视图。

图2为本实用新型预应力筋环向加固平面示意图。

图3为本实用新型锚杆竖向加固平面示意图。

图4为本实用新型预应力筋锚固示意图。

图中：1-基础环、2-基础混凝土墩、3-混凝土层、4-灌浆通道、5-扩头锚杆、6-预应力筋、7-竖向植筋、8-穴模、9-夹片、10-防松弛装置、11-螺旋筋、12-钢筋网片、13-承压板、14-预应力筋环、15-锚固头。

具体实施方式

如图1～4所示，一种风机基础多维度加固结构，包括基础混凝土墩2、预埋于基础混凝土墩2中的基础环1，基础环1的顶部高于基础混凝土墩2的顶面。所述基础混凝土墩2与基础环1的交界位置处存在间隙。在基础混凝土墩2外壁上开凿有灌浆通道4，该灌浆通道4末端延伸至基础混凝土墩2与基础环1之间交界处间隙的底部。在基础混凝土墩2与基础环1之间的间隙处灌浆填充。灌浆时，从间隙底部往上灌浆，直至填满缝隙。

基础环1的顶部与基础混凝土墩2的顶面之间的高度差空间通过混凝土层3填充。在竖直方向上设有扩头锚杆5，该扩头锚杆5从混凝土层3顶部插入，直至基础混凝土墩2内部，将混凝土层3与基础混凝土墩2竖向锚固。所述混凝土层3与基础混凝土墩2之间还设有竖向植筋7。所述混凝土层3与基础环1外壁之间预埋有防水密封层。

所述混凝土层3内环绕基础环1预埋有多个由预应力筋6构成的预应力筋环14。预应力筋环14留有自由端，且所述自由端延伸穿出基础混凝土墩2的外壁，自由端穿出基础混凝土墩2外壁的位置处设有对预应力筋6进行张拉的锚固头15。

所述预应力筋6优选为缓粘结预应力筋,其结构包括套管、置于套管内的钢绞线、以及涂覆在套管内的缓粘结剂；所述套管延伸至基础混凝土墩2外壁处截止。

每一个预应力筋环14由在同一平面上的两根预应力筋6拼接构成。两根预应力筋6各自围成半圆，且第一根预应力筋的两个自由端与第二根预应力筋的两个自由端对应交叉，所有钢绞线自由端均延伸穿出基础混凝土墩2的外壁；第一根预应力筋的自由端与第二根预应力筋的自由端朝向相反的方向延伸；所有预应力筋6的钢绞线自由端穿出基础混凝土墩外壁的位置均设有对钢绞线进行张拉的锚固头15。

所述锚固头15包括承压板13、用于夹持钢绞线的夹片9、用于维持夹片9夹持力的防松弛装置10。在基础混凝土墩2上预留有用于安装锚固头15的穴模8。

所述预应力筋环14围绕基础环1以不同半径环向均布于混凝土层3内,且预应力筋环14在混凝土层3的竖直方向上平铺有多层。

该加固结构的具体施工步骤如下：

（1）在基础混凝土墩2侧壁沿不同方位打横向或斜向灌浆孔，用高压水枪对钻孔及裂缝进行清洗并用空压机清孔干燥后，向灌浆孔内灌注高强灌浆材料，填充基础环1与基础混凝土墩2的裂隙区域；

（2）在原有基础混凝土墩2顶面钻锚杆孔，用高压水枪对钻孔进行清洗并用空压机清孔干燥后，预埋扩头锚杆组件，并对锚固段灌浆；

（3）在基础混凝土墩2顶面植入竖向植筋7、螺旋筋11、钢筋网片12等，形成环向和竖向的封闭钢筋网，对基础混凝土墩2进行抬高加固；

（4）在钢筋网内预埋缓粘结预应力筋组件；

（5）在基础环1外壁预埋防水密封材料后，浇筑抬高部分的混凝土层3；

（6）待新浇筑混凝土层3达到设计强度后，对竖向扩头锚杆5和环向预应力筋6分别进行张拉锚固，并对锚固头进行防腐保护处理。