海上風電工程大體積混凝土溫控檢測技術的應用與實踐

余正海 趙佳劍

摘 要：海上風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施工過程中的一項重要的控制措施。隨著檢測技術的不斷發展更新，大體積混凝土溫控檢測技術也發生了巨大的革新。本文以華能如東300MW海上風電場工程為例，介紹云技術在海上風電工程大體積混凝土溫控檢測過程中的應用與實踐。

關鍵詞：海上風電工程 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略的提出，海上風電作為一種清潔能源逐漸從童話世界走進千家萬戶的生活。大體積混凝土承臺作為海上風電工程中的一種重要風機基礎結構形式，也越來越多的應用在高樁海上風電工程中。海上風電工程多建設在遠離岸線的無掩護外海，現場開闊的海域，常年受季風、臺風影響，風大、涌急、浪高，海況條件相當惡劣，但技術要求較高。

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

2.工程情況

如東風電工程位于江蘇省如東縣近海海域，場區中心離岸距離約25km，風電場形狀呈不規則四邊形，海域東西長約10km，南北寬約8km，規劃面積約為82km2，項目規模300MW。本工程中，風機基礎結構形式有單樁基礎及高樁承臺兩種結構型式，單個高樁承臺樁基由8根鋼管樁組成，混凝土承臺直徑為15.8m，承臺基礎厚度為4.0m，承臺混凝土設計為C45高性能混凝土。

3.大體積混凝土溫控檢測

依據設計的要求，施工方采取優化配合比及墩臺外設置保溫層的措施來控制混凝土內部溫度，同時加強混凝土內部溫度監控檢測，以確保溫控措施有效，防止由于混凝土內部溫度過高，內外溫差過大而導致混凝土產生溫度裂縫。

在混凝土內部適當區域內，根據混凝土澆筑層厚度，合理分層布設測溫傳感器。通過傳感器測取的混凝土內部不同區域、不同深度的實時溫度以反映混凝土內部溫度場的分布情況。同時向施工單位通報混凝土內部溫度變化情況，并在混凝土內部溫控指標可能突破限值時，向施工單位發出預警，提醒施工單位及時采取相關控制措施，以防止溫控指標值突破限值，達到溫控檢測目的。

3.1測溫傳感器的布設

本工程測溫傳感器分5層布置，自上而下編號為：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測溫設備的選擇

本工程所處海域距離最近的海岸線約15km，墩臺施工時，人員、材料、施工器具的周轉運輸均需要交通船及起重船等配合。在墩臺混凝土施工結束后，相應配屬的船機設備勢必需要調配到其他墩臺以加快船機設備的運轉效率，在墩臺混凝土施工后，風電基礎墩臺均為“孤島”人員上下極為不便。

墩臺施工現場用電主要依靠施工船舶上的發電機供給，當施工船舶撤離時，墩臺上亦停止供電。受交通及供電等因素的影響，傳統的溫控檢測設備在該工程上很難有用武之地，只有能夠自動采集數據、并自動將試驗數據傳輸給試驗檢測人員，同時還能夠不依賴外部電源的設備方能適應本工程的現場工況。

根據現場情況，通過比選，最終選取了一型利用GPRS信號傳輸試驗數據、本身內置蓄電池供電的設備進行本次檢測任務。該種設備的工作原理為：數據采集器讀取測溫傳感器的實時溫度，利用GPRS信號將數據實時上傳到云端服務器，檢測人員通過安裝在手機、PC上的測溫軟件讀取云端的數據，實時監控混凝土內部各測點的實時溫度。

3.3承臺內部混凝土溫度的實時監控

承臺混凝土內部溫度監控從混凝土開罐時開始，儀器每30min采集并上傳一次檢測數據。檢測人員通過安裝在手機或PC端的測溫軟件對各階段的混凝土內部溫度進行監控。

3.4承臺內部混凝土溫度監控預警

根據JTS202-1-2010 《水運工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術規程》規定，大體積混凝土施工階段的溫控標準宜滿足下列要求：

（1）混凝土澆筑溫度不高于30℃，不低于5℃；

（2）混凝土內表溫差不大于25℃；

（3）混凝土內部最高溫度不高于70℃；

（4）混凝土塊體降溫速率不大于2℃/d。

為防止混凝土內部各溫度控制參數超出規范規定，在承臺內部溫度監控過程中，適時向施工部門提供承臺內部混凝土監控預警，使得在各控制參數在突破控制限值前，施工部門能夠即時采取適當的控制措施。

在混凝土澆筑過程中，實時監控混凝土入模溫度，設定混凝土入模溫度報警上線為30℃，下限為5℃，當發現混凝土入模溫度過高時，及時通知攪拌船對混凝土用原材料采取降溫措施；在承臺內部混凝土升溫階段，實時監控混凝土內部最高溫度，設定混凝土內部溫度報警上線為65℃，當發現混凝土內部溫度上升過快，有突破最高限值的危險時，及時通知現場施工人員采取適當的降溫措施；在承臺內部混凝土降溫階段，實時監控混凝土內外溫差，設定降溫速率預警為2℃/d，當發現混凝土外表面降溫過快時，及時通知現場施工人員采取保溫措施，降低混凝土降溫速率。

3.5溫控檢測結果統計分析

如東風電工程對先后對51#、58#、52#、56#、69#、70#等6個墩臺進行了溫控檢測，在監控過程中，多次向施工部門做出溫度預警。在雙方共同努力下，各承臺混凝土內部溫度均得到了有效控制。

各承臺內部最高溫度和內外最高溫差如表1所示。

通過對本工程高溫季節（9月～10月）和低溫季節（1月～2月）的溫度監控數據進行比較可知，在高溫季節施工時，由于氣溫較高，承臺混凝土內部最高溫度易超出控制范圍，在施工過程應加強降溫措施；在低溫季節施工時，由于氣溫較低，混凝土內表溫差易超出控制范圍，在施工過程中應加強保溫措施，適當調整保溫層厚度。同時大體積混凝土施工過程中應加強混凝土內部溫控檢測，以實時掌握混凝土內部溫度場變化情況，根據內部溫度場變化情況及時調整溫控措施。

4.結語

基于云技術的溫控檢測手段，能夠有效地實時監控大體積混凝土的內部溫度，并能夠根據預先設置的預警指標向檢測人員及施工部門進行超標預警，能有效地解決海上風電工程中由于遠離陸域，供電、交通不便等各項不利因素所帶來的負面影響，自動化程度高，對人工依耐相對較小，檢測人員在完成布線及設備調試后就能夠離開施工現場，進行遠程監控；同時，可以通過網絡實現多方數據共享，能夠同時為設計、施工、監理等部門共享數據，為各部門分析決策提供數據支撐。因此該技術是海上風電工程大體積混凝土溫控檢測的一項行之有效的檢測方法。

參考文獻：

[1]JTS202-1-2010，水運工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術規程[S].

[2]北京海創高科，HC-TW80 混凝土無線測溫儀說明書[K].