海上風(fēng)電工程大體積混凝土溫控檢測技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐

余正海 趙佳劍

摘 要：海上風(fēng)電工程的施工過程中，大體積混凝土溫控檢測一直是大體積混凝土承臺(tái)施工過程中的一項(xiàng)重要的控制措施。隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展更新，大體積混凝土溫控檢測技術(shù)也發(fā)生了巨大的革新。本文以華能如東300MW海上風(fēng)電場工程為例，介紹云技術(shù)在海上風(fēng)電工程大體積混凝土溫控檢測過程中的應(yīng)用與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電工程 大體積混凝土 溫控檢測

1.引言

隨著清潔能源概念的普及和國家清潔能源戰(zhàn)略的提出，海上風(fēng)電作為一種清潔能源逐漸從童話世界走進(jìn)千家萬戶的生活。大體積混凝土承臺(tái)作為海上風(fēng)電工程中的一種重要風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，也越來越多的應(yīng)用在高樁海上風(fēng)電工程中。海上風(fēng)電工程多建設(shè)在遠(yuǎn)離岸線的無掩護(hù)外海，現(xiàn)場開闊的海域，常年受季風(fēng)、臺(tái)風(fēng)影響，風(fēng)大、涌急、浪高，海況條件相當(dāng)惡劣，但技術(shù)要求較高。

大體積混凝土溫控檢測作為檢驗(yàn)大體積混凝土內(nèi)部溫度控制措施是否有效的一種便捷、直觀的技術(shù)手段，也越來越多地受到各方的重視。但由于海上風(fēng)電工程所處的特殊地理環(huán)境，傳統(tǒng)的大體積混凝土溫控檢測技術(shù)往往受到諸多的限制。下面將華能如東300MW海上風(fēng)電場工程（以下簡稱如東風(fēng)電）為例，簡要介紹一種基于云技術(shù)的溫控檢測技術(shù)在工程中的應(yīng)用與實(shí)踐。

2.工程情況

如東風(fēng)電工程位于江蘇省如東縣近海海域，場區(qū)中心離岸距離約25km，風(fēng)電場形狀呈不規(guī)則四邊形，海域東西長約10km，南北寬約8km，規(guī)劃面積約為82km2，項(xiàng)目規(guī)模300MW。本工程中，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式有單樁基礎(chǔ)及高樁承臺(tái)兩種結(jié)構(gòu)型式，單個(gè)高樁承臺(tái)樁基由8根鋼管樁組成，混凝土承臺(tái)直徑為15.8m，承臺(tái)基礎(chǔ)厚度為4.0m，承臺(tái)混凝土設(shè)計(jì)為C45高性能混凝土。

3.大體積混凝土溫控檢測

依據(jù)設(shè)計(jì)的要求，施工方采取優(yōu)化配合比及墩臺(tái)外設(shè)置保溫層的措施來控制混凝土內(nèi)部溫度，同時(shí)加強(qiáng)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)控檢測，以確保溫控措施有效，防止由于混凝土內(nèi)部溫度過高，內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

在混凝土內(nèi)部適當(dāng)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)混凝土澆筑層厚度，合理分層布設(shè)測溫傳感器。通過傳感器測取的混凝土內(nèi)部不同區(qū)域、不同深度的實(shí)時(shí)溫度以反映混凝土內(nèi)部溫度場的分布情況。同時(shí)向施工單位通報(bào)混凝土內(nèi)部溫度變化情況，并在混凝土內(nèi)部溫控指標(biāo)可能突破限值時(shí)，向施工單位發(fā)出預(yù)警，提醒施工單位及時(shí)采取相關(guān)控制措施，以防止溫控指標(biāo)值突破限值，達(dá)到溫控檢測目的。

3.1測溫傳感器的布設(shè)

本工程測溫傳感器分5層布置，自上而下編號(hào)為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ層。Ⅰ層傳感器距混凝土頂面10cm，Ⅴ層傳感器距混凝土底面10cm，示意圖如圖1。

3.2測溫設(shè)備的選擇

本工程所處海域距離最近的海岸線約15km，墩臺(tái)施工時(shí)，人員、材料、施工器具的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸均需要交通船及起重船等配合。在墩臺(tái)混凝土施工結(jié)束后，相應(yīng)配屬的船機(jī)設(shè)備勢必需要調(diào)配到其他墩臺(tái)以加快船機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，在墩臺(tái)混凝土施工后，風(fēng)電基礎(chǔ)墩臺(tái)均為“孤島”人員上下極為不便。

墩臺(tái)施工現(xiàn)場用電主要依靠施工船舶上的發(fā)電機(jī)供給，當(dāng)施工船舶撤離時(shí)，墩臺(tái)上亦停止供電。受交通及供電等因素的影響，傳統(tǒng)的溫控檢測設(shè)備在該工程上很難有用武之地，只有能夠自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、并自動(dòng)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸給試驗(yàn)檢測人員，同時(shí)還能夠不依賴外部電源的設(shè)備方能適應(yīng)本工程的現(xiàn)場工況。

根據(jù)現(xiàn)場情況，通過比選，最終選取了一型利用GPRS信號(hào)傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)、本身內(nèi)置蓄電池供電的設(shè)備進(jìn)行本次檢測任務(wù)。該種設(shè)備的工作原理為：數(shù)據(jù)采集器讀取測溫傳感器的實(shí)時(shí)溫度，利用GPRS信號(hào)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云端服務(wù)器，檢測人員通過安裝在手機(jī)、PC上的測溫軟件讀取云端的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土內(nèi)部各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度。

3.3承臺(tái)內(nèi)部混凝土溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控

承臺(tái)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)控從混凝土開罐時(shí)開始，儀器每30min采集并上傳一次檢測數(shù)據(jù)。檢測人員通過安裝在手機(jī)或PC端的測溫軟件對(duì)各階段的混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)控。

3.4承臺(tái)內(nèi)部混凝土溫度監(jiān)控預(yù)警

根據(jù)JTS202-1-2010 《水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，大體積混凝土施工階段的溫控標(biāo)準(zhǔn)宜滿足下列要求：

（1）混凝土澆筑溫度不高于30℃，不低于5℃；

（2）混凝土內(nèi)表溫差不大于25℃；

（3）混凝土內(nèi)部最高溫度不高于70℃；

（4）混凝土塊體降溫速率不大于2℃/d。

為防止混凝土內(nèi)部各溫度控制參數(shù)超出規(guī)范規(guī)定，在承臺(tái)內(nèi)部溫度監(jiān)控過程中，適時(shí)向施工部門提供承臺(tái)內(nèi)部混凝土監(jiān)控預(yù)警，使得在各控制參數(shù)在突破控制限值前，施工部門能夠即時(shí)采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

在混凝土澆筑過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土入模溫度，設(shè)定混凝土入模溫度報(bào)警上線為30℃，下限為5℃，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土入模溫度過高時(shí)，及時(shí)通知攪拌船對(duì)混凝土用原材料采取降溫措施；在承臺(tái)內(nèi)部混凝土升溫階段，實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土內(nèi)部最高溫度，設(shè)定混凝土內(nèi)部溫度報(bào)警上線為65℃，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度上升過快，有突破最高限值的危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)通知現(xiàn)場施工人員采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧辉诔信_(tái)內(nèi)部混凝土降溫階段，實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土內(nèi)外溫差，設(shè)定降溫速率預(yù)警為2℃/d，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土外表面降溫過快時(shí)，及時(shí)通知現(xiàn)場施工人員采取保溫措施，降低混凝土降溫速率。

3.5溫控檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

如東風(fēng)電工程對(duì)先后對(duì)51#、58#、52#、56#、69#、70#等6個(gè)墩臺(tái)進(jìn)行了溫控檢測，在監(jiān)控過程中，多次向施工部門做出溫度預(yù)警。在雙方共同努力下，各承臺(tái)混凝土內(nèi)部溫度均得到了有效控制。

各承臺(tái)內(nèi)部最高溫度和內(nèi)外最高溫差如表1所示。

通過對(duì)本工程高溫季節(jié)（9月～10月）和低溫季節(jié)（1月～2月）的溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行比較可知，在高溫季節(jié)施工時(shí)，由于氣溫較高，承臺(tái)混凝土內(nèi)部最高溫度易超出控制范圍，在施工過程應(yīng)加強(qiáng)降溫措施；在低溫季節(jié)施工時(shí)，由于氣溫較低，混凝土內(nèi)表溫差易超出控制范圍，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)保溫措施，適當(dāng)調(diào)整保溫層厚度。同時(shí)大體積混凝土施工過程中應(yīng)加強(qiáng)混凝土內(nèi)部溫控檢測，以實(shí)時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫度場變化情況，根據(jù)內(nèi)部溫度場變化情況及時(shí)調(diào)整溫控措施。

4.結(jié)語

基于云技術(shù)的溫控檢測手段，能夠有效地實(shí)時(shí)監(jiān)控大體積混凝土的內(nèi)部溫度，并能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)置的預(yù)警指標(biāo)向檢測人員及施工部門進(jìn)行超標(biāo)預(yù)警，能有效地解決海上風(fēng)電工程中由于遠(yuǎn)離陸域，供電、交通不便等各項(xiàng)不利因素所帶來的負(fù)面影響，自動(dòng)化程度高，對(duì)人工依耐相對(duì)較小，檢測人員在完成布線及設(shè)備調(diào)試后就能夠離開施工現(xiàn)場，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；同時(shí)，可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多方數(shù)據(jù)共享，能夠同時(shí)為設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等部門共享數(shù)據(jù)，為各部門分析決策提供數(shù)據(jù)支撐。因此該技術(shù)是海上風(fēng)電工程大體積混凝土溫控檢測的一項(xiàng)行之有效的檢測方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTS202-1-2010，水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程[S].

[2]北京海創(chuàng)高科，HC-TW80 混凝土無線測溫儀說明書[K].