风机混凝土扩展基础施工冷缝缺陷检测与评估技术

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发布时间：2021-09-12

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风机混凝土扩展基础施工冷缝缺陷检测与评估技术
黄昊，吕小彬，李萌，邵薇薇
(中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038)
摘要：风机混凝土扩展基础结构具有大体积、钢筋分布密集等特点，加之现场施工条件的局限，常会出现施工冷
缝和蜂窝孔洞等施工缺陷，为结构安全运营造成严重的安全隐患。针对这些施工缺陷，目前尚无成熟的检测和评
估方法。本研究在充分考虑风机基础混凝土结构特点的基础上，首次将国内外较先进的混凝土冲击回波检测技术
应用于风机基础混凝土检测领域，结合小范围钻芯取样验证的方法，确定了基础施工缺陷；并参照美国混凝土结
构设计标准ACI318-2008的方法对风机混凝土扩展基础结构的安全性进行评价。实践证明冲击回波检测与钻芯取
样相配合可以应用于风机混凝土现场缺陷检测。
关键词：风机；混凝土；扩展基础；缺陷；冲击回波
中图分类号：TU755 文献标识码：A
1 研究背景
风机混凝土扩展基础为支撑高耸结构物的独立基础，是决定风力发电机组正常运行的重要因
素。风机基础上的机组支撑塔筒高度一般在40—80m，顶部垂向机组荷载可达60～90t，侧向又具有较
大的风荷载作用，故要求基础地基具有较高的承载能力、抗变形能力和抗倾覆能力，因此风机基础
混凝土施工质量关系到整个风机的安全。
风机混凝土扩展基础具有以下特点：(1)混凝土体积大，一般在200～400m 之间；(2)配筋量大，
配筋密集，基础变阶斜面钢筋间距在10～20cm之间；(3)施工条件恶劣，各个基础相互分散，商品混
凝土施工距离较远，易受天气道路因素干扰等。因风机混凝土扩展基础结构自身和施工的特点，其
施工质量较难控制。若施工管理不到位，基础混凝土极易出现大规模施工冷缝等质量缺陷，严重削
弱基础承载能力。根据钢筋混凝土结构正截面承载力设计的原理，断面弯矩将由截面底部钢筋拉力
和顶部混凝土受压区压力共同承担。如果出现水平施工冷缝，则冷缝处的抗剪强度必须满足不小于
受压区混凝土所产生的压力的条件，从而使截面上混凝土压力和钢筋拉力形成一个有效力偶来抵抗
截面弯矩；若冷缝抗剪强度小于受压区混凝土产生的压应力，则基础结构将严重削弱，为结构安全
运营造成严重的安全隐患。
风机混凝土基础缺陷检测和评估技术尚不成熟，暂无成型的检测技术和评估方法。目前常用的混
凝土缺陷检测方法有超声波和电磁波检测技术，这两类检测方法均有相应的检测规范，但这两种方法
均有其自身的局限性，超声波检测一般需要两个可测面，而采用电磁波检测技术的探底雷达其电磁波
容易受到钢筋影响。工程实践中，现场风机基础混凝土结构多已覆盖，且部分风机已经运转发电。考
虑到工程安全运营，无法将基础全面开挖，因此迫切需要一种能够在现有条件下进行混凝土结构检测
的方法，掌握施工冷缝的范围和结合程度，并有针对性地评价施工冷缝位置处的抗剪力。
2 风机基础混凝土施工冷缝检测评估技术
冲击回波法是国际上自20世纪80年代开始研究的一种新型混凝土无损检测方法，可以针对只有