陆上大板式基础锚杆加固结构及施工方法、风机基础结构
阅读说明：本技术 陆上大板式基础锚杆加固结构及施工方法、风机基础结构 (Land large-plate foundation anchor rod reinforcing structure, construction method and fan foundation structure ) 是由 高建辉 谭道光 徐超 孟秀俊 汪德军 徐鸿飞 朱玉瑞 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种陆上大板式基础锚杆加固结构及施工方法、风机基础结构,包括混凝土结构承台,所述混凝土结构承台外侧面上铺设钢筋混凝土层,所述混凝土结构承台外侧面上开设若干孔洞,所述孔洞内设置预应力锚杆,所述预应力锚杆一端插入所述孔洞内,另一端设置在所述钢筋混凝土层中,所述孔洞与所述预应力锚杆之间的孔隙注入使预应力锚杆与所述混凝土结构承台和钢筋混凝土层粘结的灌浆体。本发明的陆上大板式基础锚杆加固结构可以产生较大的抗拔力,共同抵御上部传递下来的荷载,增加了风机基础原有结构的稳定性,本发明能够满足更换不同风电机组或增加塔筒高度基础安全要求。(The invention discloses a land large-plate foundation anchor rod reinforcing structure, a construction method and a fan foundation structure, which comprise a concrete structure bearing platform, wherein a reinforced concrete layer is paved on the outer side surface of the concrete structure bearing platform, a plurality of holes are formed in the outer side surface of the concrete structure bearing platform, prestressed anchor rods are arranged in the holes, one ends of the prestressed anchor rods are inserted into the holes, the other ends of the prestressed anchor rods are arranged in the reinforced concrete layer, and grouting bodies for bonding the prestressed anchor rods with the concrete structure bearing platform and the reinforced concrete layer are injected into the holes between the holes and the prestressed anchor rods. The onshore large-plate foundation anchor rod reinforcing structure can generate larger uplift resistance, commonly resists the load transmitted from the upper part, increases the stability of the original structure of the wind turbine foundation, and can meet the foundation safety requirements of replacing different wind turbine generators or increasing the height of the tower.)
技术领域
本发明涉及风力发电机组基础技术领域，特别涉及一种陆上大板式基础锚杆加固结构及施工方法、风机基础结构。
背景技术
新时代的中国能源发展，实现碳达峰、碳中和是一场硬仗。风机也趋向大型化，高塔筒长叶片逐步成为主流风机。某些风电场原采用的0.75～2兆瓦等容量较低的风机因选址等问题无法满足发电要求，为了解决风机低效问题需要更换风机或更换更高的塔筒，因此会带来较大的载荷改变。原有未加固基础结构若直接更换风机或更换更高的塔筒，整个风电机组会有倾覆的风险，原基础结构已不能满足安全性要求，需要对原有基础结构进行更高效加固处理。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供了一种陆上大板式基础锚杆加固结构及施工方法、风机基础结构，提高了风机基础原有结构的稳定性，能够满足更换不同风电机组或增加塔筒高度的基础安全要求。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种陆上大板式基础锚杆加固结构，包括钢筋混凝土层和预应力锚杆；所述钢筋混凝土层铺设在风机基础结构的混凝土结构承台外侧面上，所述预应力锚杆一端插入所述混凝土结构承台外侧面开设的孔洞内，另一端设置在所述钢筋混凝土层中；所述孔洞与所述预应力锚杆之间的孔隙注入使预应力锚杆与所述混凝土结构承台和钢筋混凝土层粘结的灌浆体。
进一步的，所述预应力锚杆另一端穿过所述钢筋混凝土层并在锚固端通过垫板和螺母固定，所述预应力锚杆的杆体为螺纹结构。
进一步的，在所述钢筋混凝土层的预应力锚杆上套设套管。
进一步的，所述钢筋混凝土层边缘延伸伸入地面，所述伸入地面的钢筋混凝土层末端向远离所述混凝土结构承台的径向方向延伸形成加固台。
进一步的，所述钢筋混凝土层厚度不小于0.5m，伸入地面的深度不小于0.5m，所述加固台的宽度不小于1m。
进一步的，所述孔洞呈若干同心圆结构均匀分布在所述混凝土结构承台外侧面上。
进一步的，所述孔洞的直径为50mm～300mm，深度不小于0.5m。
作为本发明的另一目的，本发明提出了一种应用陆上大板式基础锚杆加固结构的风机基础结构，包括混凝土结构承台和锚栓组合件，所述锚栓组合件下部埋设于所述混凝土结构承台内；在所述锚栓组合件下部外围的所述混凝土结构承台上开设环形凹槽，所述环形凹槽内灌入灌浆料。
进一步的，所述环形凹槽厚度为40mm～200mm，环宽为200～800mm。
作为本发明的又一目的，本发明提出了一种陆上大板式基础锚杆加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：在混凝土结构承台外侧面上钻孔形成孔洞；
步骤2：将预应力锚杆插入所述孔洞内,所述预应力锚杆上部露出混凝土结构承台表面，在所述孔洞与所述预应力锚杆之间的孔隙灌入灌浆体，通过粘聚力将预应力锚杆与混凝土结构承台粘结形成整体结构；
步骤3：在混凝土结构承台外侧面上绑扎加固钢筋网，绑扎加固钢筋网时避开所述预应力锚杆，所述加固钢筋网边缘延伸伸入地面，并将伸入地面的加固钢筋网末端向远离所述混凝土结构承台的径向方向延伸；
步骤4：在露出所述混凝土结构承台表面的预应力锚杆上套入套管，形成自由端；然后支模版，浇筑加固混凝土，加固混凝土要满铺混凝土结构承台外侧面和加固钢筋网的地面延伸段，通过粘结力使加固钢筋网和加固混凝土形成钢筋混凝土层；
步骤5：在加固混凝土完成后，在预应力锚杆露出钢筋混凝土层的一端安装垫板，然后拧紧螺母。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用在混凝土结构承台上铺设钢筋混凝土层，将预应力锚杆一端插入混凝土结构承台外侧面开设的孔洞内，另一端设置在钢筋混凝土层中；并在孔洞与预应力锚杆之间的孔隙注入灌浆体的设计结构，通过粘聚力使得预应力锚杆将混凝土结构承台和钢筋混凝土层紧密结合，此加固结构可以产生较大的抗拔力，共同抵御上部传递下来的荷载，增加了风机基础原有结构的稳定性，能够满足更换不同风电机组或增加塔筒高度基础安全要求。
进一步的，通过采用将预应力锚杆穿过钢筋混凝土层并在锚固端通过垫板和螺母固定的设计结构，可以用于抵抗张拉时产生的局部压力。
进一步的，通过在钢筋混凝土层的预应力锚杆上套设套管，使得预应力锚杆的上部有自由端，利于后期的张拉。
进一步的，通过采用将钢筋混凝土层边缘延伸伸入地面，并将伸入地面的钢筋混凝土层末端向远离混凝土结构承台的径向方向延伸形成加固台的设计结构，增加了风机基础结构与地基接触面积，进一步提高了风机基础原有结构的稳定性。
进一步的，通过将孔洞呈若干同心圆结构均匀分布在混凝土结构承台外侧面上，提高了该加固结构的抗拔力。
进一步的，通过在锚栓组合件外围的混凝土结构承台上开设环形凹槽，在环形凹槽内灌入灌浆料，可以用于抵抗塔筒底部传递的竖向力，防止局部破坏。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的预应力锚杆结构示意图；
图中：1-锚栓组合件，2-环形抗局压灌浆体结构，3-混凝土结构承台，4-孔洞，5-预应力锚杆，6-灌浆体，7-套管，8-垫板，9-加固混凝土，10-加固钢筋网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
如图1所示，一种陆上大板式基础锚杆加固结构，包括钢筋混凝土层和预应力锚杆5；所述钢筋混凝土层铺设在风机基础结构的混凝土结构承台3外侧面上，所述预应力锚杆5一端插入所述混凝土结构承台3外侧面开设的孔洞4内，另一端设置在所述钢筋混凝土层中；所述孔洞4与所述预应力锚杆5之间的孔隙注入使预应力锚杆5与所述混凝土结构承台3和钢筋混凝土层粘结的灌浆体6，通过粘聚力将预应力锚杆5与混凝土结构承台3粘结形成整体结构。该设计使得预应力锚杆5将混凝土结构承台3和钢筋混凝土层紧密结合，此加固结构可以产生较大的抗拔力，共同抵御上部传递下来的荷载，增加了风机基础原有结构的稳定性，能够满足更换不同风电机组或增加塔筒高度基础安全要求。
灌浆体6，优选水泥基灌浆材料，是由水泥、骨料、外加剂和矿物掺合料等原材料在专业化工程按比例计量混合而成。抗压强度不小于60兆帕，流动度宜大于340mm，3h竖向膨胀率在0.1～3.5之间。当有高温环境或冬季施工时，应选择符合相应条件的材料。
混凝土结构承台3，材料为C30～C60含钢筋混凝土材料，底部圆形直径为16m～23m，钢筋需满足相关规范要求。
在本发明的一个实施例中，钢筋混凝土层边缘延伸伸入地面，所述伸入地面的钢筋混凝土层末端向远离所述混凝土结构承台3的径向方向延伸形成加固台，钢筋混凝土层厚度不小于0.5m，伸入地面的深度不小于0.5m，所述加固台的宽度不小于1m，该设计能增加风机基础结构与地基接触面积，进一步提高了风机基础原有结构的稳定性。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，孔洞4呈若干同心圆结构均匀分布在所述混凝土结构承台3外侧面上，该设计提高了加固结构的抗拔力。优选3～5个同心圆，每个同心圆至少分布4个孔洞4，孔洞4直径为50mm～300mm，深度不小于0.5m；孔洞4分布总数量10～100个，根据更换的风机荷载大小进行计算。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，预应力锚杆5另一端穿过所述钢筋混凝土层并在锚固端通过垫板8和螺母固定，用于抵抗张拉时产生的局部压力，张拉的应力不小于5MPa。所述预应力锚杆5的杆体为螺纹结构，在所述钢筋混凝土层的预应力锚杆5上套设套管7，套管7的厚度不小于2mm，采用PE材质，长度根据钢筋混凝土层的厚度决定。套管7使得预应力锚杆5的上部有自由端，利于后期的张拉。
一种应用陆上大板式基础锚杆加固结构的风机基础结构，参见图1，包括混凝土结构承台3和锚栓组合件1，锚栓组合件1下部埋设于所述混凝土结构承台3内；在锚栓组合件1下部外围的所述混凝土结构承台3上开设环形凹槽，环形凹槽厚度为40mm～200mm，环宽为200～800mm，在环形凹槽内灌入灌浆料，该灌浆料为更高等级的高强灌浆料，形成环形抗局压灌浆体结构2，环形抗局压灌浆体2上表面与混凝土结构承台3表面平齐，抗压强度不小于80兆帕，用于抵抗塔筒底部传递的竖向力，防止局部进行破坏。
锚栓组合件1包括多个螺柱，螺柱呈两同心圆结构均匀分布，其作用是使得基础和塔筒直柔性连接，受力合理，减少应力集中，增加可靠性。锚栓组合件1的锚栓材料为42CrMo合金钢，型号为M36～M64，以保证其使用寿命不低于20年。
锚栓组合件1的锚栓端部需进行特殊的防腐处理，除本体宜采用达克罗处理外，还应设置保护帽，保护帽内需充满质量2标号的锂基脂润滑油。
为方便理解本发明，本发明公开一种陆上大板式基础锚杆加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：在混凝土结构承台3外侧面上钻孔形成孔洞4，钻孔时，避开混凝土结构承台3内的钢筋；
步骤2：将预应力锚杆5插入所述孔洞4内,预应力锚杆5上部露出混凝土结构承台3表面，在所述孔洞4与所述预应力锚杆5之间的孔隙灌入灌浆体6，通过粘聚力将预应力锚杆5与混凝土结构承台3粘结形成整体结构；
步骤3：在混凝土结构承台3外侧面上绑扎加固钢筋网10，加固钢筋网采用HRB400的钢材，直径为8mm～28mm；绑扎加固钢筋网10时避开所述预应力锚杆5，所述加固钢筋网10边缘延伸伸入地面，并将伸入地面的加固钢筋网10末端向远离所述混凝土结构承台3的径向方向延伸；
步骤4：在露出所述混凝土结构承台3表面的预应力锚杆5上套入套管7，形成自由端；然后支模版，浇筑加固混凝土9，加固混凝土9要满铺混凝土结构承台3外侧面和加固钢筋网10的地面延伸段，通过粘结力使加固钢筋网10和加固混凝土9形成钢筋混凝土层；
步骤5：在加固混凝土9完成后，在预应力锚杆5露出钢筋混凝土层的一端安装垫板8，然后拧紧螺母，该结构可以使用张拉设备进行后张拉。
然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
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