浅谈沿海陆地风电风机基础环偏位处理方法

浅谈沿海陆地风电风机基础环偏位处理方法

（作者：施建东1 ， 曾章波2）

关键词：风机 基础环 水平度 处理

摘要：风力发电作为较成熟的新型可再生能源，已在我国风资源较为丰

富的戈壁、沿海、高原等地区得到了大规模的开发。在风力发电机组工程建设过程中，已逐步暴露出该行业的一些常见的施工质量问题。其中风机基础环水平度偏移问题作为风机建设过程中最为困难的质量问题，已引起该行业各参建单位的高度重视，特别是以地质条件较差的沿海高含量淤泥地区，采用预应力管桩作为承载力传导介质的风机基础出现基础环偏移的概率尤为突出。风机作为独立高耸建筑，基础环作为风机的根基，其水平度小范围的偏移将会导致上部结构大范围的倾斜，从而对风机运行带来不可估量的安全隐患。所以寻找、分析风机基础环水平超差的各种原因，并通过原因采取最合理的解决方法，势必对风电行业建设无疑是一种更成熟的表现。

1、基础环出现水平度超出设计允许值的原因

在沿海陆地风电场风机基础施工过程中引起风机基础环水平度超出设计允许值的因素很多且复杂，但其归根结底，最主要原因分为以下几种： 1.1、地质分部布不均匀导致的风机基础环水平度偏差超出设计允许值

在沿海高含量淤泥地区风电场建设中（淤泥层均在地表土以下，厚度5~7m），风机基础一般坐落于淤泥表面，并通过高强预应力管桩作为介质将风机自重及风机运行荷载以点的形式传递至地下持力层。但由于沿海地区地下土层分布较为复杂，地下土层分布不均匀的现象时有发生，普通地质勘测手段无法完全反映其详细情况。风机基础在此种地质条件下极容易产生不均匀沉降现象，同时在桩基施工过程中，若采用机械锤击桩施工，其桩对地下土质扰动较大，桩尖周围土质受扰动后强度大大减弱。风机基础浇筑过程中，随着风机基础混凝土自身重量增加，促使局部桩尖土较软的桩体产生向下滑移，致使整个风机基础产生不均匀沉降，从而导致基础环水平度偏差超过设计允许值。

1.2、风机基础环安装及基础混凝土浇筑过程中的各工序质量控制控制不到位导致风机基础环水平度偏差超出设计允许值。

（1）基础环水平度调节时，未严格按照设计要求进行调平，或调平后未进行校核。

（2）混凝土浇筑过程中，不规范操作致使布料管或振捣棒碰撞到基础环或基础环支撑架，导致基础环水平度产生偏移。

（3）混凝土浇筑过程中，未按时对基础环水平度进行跟踪观测，混凝土对

备注：1施建东 江苏盐城人 男 1964年出生 工程师 中电投江苏新能源有限公司 现从事新能源风电工程建设管理工作。 2曾章波 四川成都人 男 1985年出生 助理工程师 中电建华东勘测设计研究院有限公司 现从事新能源风电工程管理工作。

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基础环支架冲击，使基础环水平度产生偏移。

（4）对于沿海地质条件较差，地表以下均为粉质粘土或淤泥层。设计一般采用在圆盘基础内圈设置相应的预应力桩基础作为基础环支架支撑点，基础开挖露出中心管桩后，基础环直接安装在管桩上。在桩基施工过程中，若对管桩定位精确度不够准确。基础开挖后，管桩出现严重偏位，基础环支架无法完全支撑在管桩上，致使部分支架只能支撑于风机基础垫层上，基础混凝土浇筑过程中，随着混凝土自身重量逐渐增大，基础下垫层受重力影响，出现变形、下沉现象，从而致使处于垫层上的支架发生下沉现象，导致基础环产生倾斜，其水平度偏差超出设计允许范围。

2、基础水平度纠偏处理方法

风机基础浇筑成型后，若基础环水平度偏差超出设计偏差允许范围，为避免凿除风机基础混凝土重新浇筑造成的经济及工期延误损失，往往会对风机基础环或塔筒采取相应处理措施进行补救，目前，根据风机基础环水平度偏差超出设计允许值的大小，其处理方法普遍可以分为以下两种：

2.1、对于基础环水平度偏差绝对高差小于10mm时，由于偏差值较小，基础环与塔筒斜切力较小，所以可简单采用在基础环上法兰与第一节塔筒下法兰之间设置厚薄不一的高强度不锈钢垫片的方法，对其偏差值进行修正，具体操作步骤如下：

（1）、在基础混凝土浇筑完成后，采用高精度水准仪对基础环水平度和基础沉降进行持续观测，待基础环上法兰水平度差值及基础沉降值基本稳定，且沉降速率满足设计要求后，将基础环上法兰面以螺栓孔数量为测量点数量将其等分，并分别测出各点数据，精确寻找出基础环水平偏移方向及偏移规律，根据测量数据可得出以下如图所示（图示一）。

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图示一

（2）、根据基础环倾斜最高点与最低点形成的斜面计算出基础环倾斜斜面从最高点和最低点相邻高差在0.5mm的范围内的各螺栓孔的数量，各0.5mm范围内螺栓孔垫片厚度为同种规格。通过上述计算方式确定各种垫片的规格和数量后，交垫片加工工厂进行加工、制作，可根据实际情况多加工一定数量的0.5mm厚度的基准垫片，便于现场出现微弱变化后，用于临时调整。下图为垫片布置示意图（图示二）。

图示二

（3）、垫片制作完成后到达现场安装前，首先要检查基础环和垫片平面是否有翻边和毛刺，垫片是否平整，清洁基础环及垫片平面。用游标卡尺检查每种垫

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片的厚度。在基础环最高位置固定激光测平仪（打开水平按钮），将接收器靠近测平仪，校准0位，放置每组垫片。垫片的规格及数量严格按事前计算好放置。将接收器的吸铁座放在垫片上，并靠近法兰外圆（每个孔的位置应基本相同），吸铁处于吸合状态并用力压紧，每个孔位接收器的读数应小于±0.5mm，否则需增减垫片以满足要求；垫片调整完成后需复测一次水平度，保证每个相邻范围高差水平度均在±0.5mm 以内。

（4）、涂胶水（采用乐泰415或可赛新1415金属粘接胶）粘贴垫片，胶水应均匀，胶水不要流到基础环法兰螺栓孔内，厚的垫片应放在最上面（垫片最上一面不涂胶水），垫片孔与基础环孔对准，垫片要粘贴端正，两孔间垫片不得有交叉，再次检查粘贴工序的正确性，确认无误后令其自然固化。

（5）电工平台及电器柜安装完成后，垫片间槽涂抹密封硅胶，在垫片最上面螺孔外径的圆周涂硅胶，圆周的硅胶必须连续，保证法兰密封。第一段塔筒吊装过程中，塔筒就位时不能使垫片产生移动。

（6）以上图示一、二中，均以最高与最低点相对于基础环圆心对称为例，操作中以实际测量值为准，确定安置垫片的数量及型号。各测量点与基准点高度差控制在0.5mm内，最终所有垫片与基准点高度差控制在1mm内。

2.2、对于基础环水平度偏差绝对高差超过10~20mm时，其偏差值较大，基础环与塔筒的横向剪切力较大，此时若采用垫片调平的方法，可能因垫片较厚导致塔筒与基础环间螺栓紧固达不到要求，从而导致风机在运行过程中基础环与塔筒产生滑移。所以此种情况可采用工厂对第一节塔筒下法兰切削打磨，使第一节塔筒的下法兰与基础环上法兰吻合的方法，具体操作步骤如下：

（1）现场精确测量基础环法兰每个螺栓孔位边的高差值，列出数据表，并绘出平面位置布置图，图表结合，数据必须精确，每次测量更新数据图表。在基础砼浇筑完成后，持续测量其水平度和沉降量，必须确保法兰水平度差值基本稳定后，且沉降速率满足设计要求，再确定最终数据。

（2）最终数据提供给塔筒厂家，厂家根据图纸，定做加厚的第一节塔筒下法兰（具体增加厚度，根据水平度偏差值确定）。

（3）按照现场提供的数据，厂家对第一节塔筒的下法兰进行反向对应切削打磨，使塔筒第一节下法兰的水平度与基础环上法兰水平度相匹配，下图为基础环法兰与塔筒异形法兰对接示意图：

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（4）根据法兰片厚度增值，定做对应增长塔筒连接高强螺栓。 （5）现场安装时，注意螺栓孔位对应，塔筒门位置对应。

（6）风机安装完成后，基础环法兰与第一节塔筒法兰的间隙需满足安装要求。螺栓预紧后用塞尺测量法兰间隙。（参考值：厚度为0.2mm塞尺推入法兰接触面内，测量规进入的深度小于20mm）。 2.3、对于以上两种处理方法的后期观测要求

风机吊装完成后，须按设计及规范要求对风机基础进行沉降观测。在风机在刚开始运行时，受阶段性限功率影响，可能会引起基础不均匀沉降，在此期间需加强沉降观测频率，待风机运行稳定后，测量工作恢复正常。

3、总结

风机基础不均匀沉降导致基础环水平度偏差的现象，在风电场工程中时有发生。沉降原因有多方面，主要有地基不均匀沉降、基础环安装工艺不当、基础混凝土浇筑工艺不当等。根据偏差程度，相应处理方法也有打磨基础环上法兰、打磨底段塔筒下法兰及设置调节垫片等。不论何种原因造成基础环水平度超偏，采用何种方法处理，都需要谨慎细密的理论研究分析，通过现场监测得出的数据，选择最简单、得当解决办法。风电机组基础环水平度微小的偏差都将引起塔筒顶端机舱较大的偏差，从而直接影响风机的吊装和运行安全，因此在采取一系列的措施纠正了基础环偏差后，安装和运行期间，及时、反复、准确的测量工作必须

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到位，确保安装和运行的安全、稳定。

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