海上风电工程大体积混凝土温控检测技术的应用与实践

余正海 赵佳剑

摘 要：海上风电工程的施工过程中，大体积混凝土温控检测一直是大体积混凝土承台施工过程中的一项重要的控制措施。随着检测技术的不断发展更新，大体积混凝土温控检测技术也发生了巨大的革新。本文以华能如东300MW海上风电场工程为例，介绍云技术在海上风电工程大体积混凝土温控检测过程中的应用与实践。

关键词：海上风电工程 大体积混凝土 温控检测

1.引言

随着清洁能源概念的普及和国家清洁能源战略的提出，海上风电作为一种清洁能源逐渐从童话世界走进千家万户的生活。大体积混凝土承台作为海上风电工程中的一种重要风机基础结构形式，也越来越多的应用在高桩海上风电工程中。海上风电工程多建设在远离岸线的無掩护外海，现场开阔的海域，常年受季风、台风影响，风大、涌急、浪高，海况条件相当恶劣，但技术要求较高。

大体积混凝土温控检测作为检验大体积混凝土内部温度控制措施是否有效的一种便捷、直观的技术手段，也越来越多地受到各方的重视。但由于海上风电工程所处的特殊地理环境，传统的大体积混凝土温控检测技术往往受到诸多的限制。下面将华能如东300MW海上风电场工程（以下简称如东风电）为例，简要介绍一种基于云技术的温控检测技术在工程中的应用与实践。

2.工程情况

如东风电工程位于江苏省如东县近海海域，场区中心离岸距离约25km，风电场形状呈不规则四边形，海域东西长约10km，南北宽约8km，规划面积约为82km2，项目规模300MW。本工程中，风机基础结构形式有单桩基础及高桩承台两种结构型式，单个高桩承台桩基由8根钢管桩组成，混凝土承台直径为15.8m，承台基础厚度为4.0m，承台混凝土设计为C45高性能混凝土。

3.大体积混凝土温控检测

依据设计的要求，施工方采取优化配合比及墩台外设置保温层的措施来控制混凝土内部温度，同时加强混凝土内部温度监控检测，以确保温控措施有效，防止由于混凝土内部温度过高，内外温差过大而导致混凝土产生温度裂缝。

在混凝土内部适当区域内，根据混凝土浇筑层厚度，合理分层布设测温传感器。通过传感器测取的混凝土内部不同区域、不同深度的实时温度以反映混凝土内部温度场的分布情况。同时向施工单位通报混凝土内部温度变化情况，并在混凝土内部温控指标可能突破限值时，向施工单位发出预警，提醒施工单位及时采取相关控制措施，以防止温控指标值突破限值，达到温控检测目的。

3.1测温传感器的布设

本工程测温传感器分5层布置，自上而下编号为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层。Ⅰ层传感器距混凝土顶面10cm，Ⅴ层传感器距混凝土底面10cm，示意图如图1。

3.2测温设备的选择

本工程所处海域距离最近的海岸线约15km，墩台施工时，人员、材料、施工器具的周转运输均需要交通船及起重船等配合。在墩台混凝土施工结束后，相应配属的船机设备势必需要调配到其他墩台以加快船机设备的运转效率，在墩台混凝土施工后，风电基础墩台均为“孤岛”人员上下极为不便。

墩台施工现场用电主要依靠施工船舶上的发电机供给，当施工船舶撤离时，墩台上亦停止供电。受交通及供电等因素的影响，传统的温控检测设备在该工程上很难有用武之地，只有能够自动采集数据、并自动将试验数据传输给试验检测人员，同时还能够不依赖外部电源的设备方能适应本工程的现场工况。

根据现场情况，通过比选，最终选取了一型利用GPRS信号传输试验数据、本身内置蓄电池供电的设备进行本次检测任务。该种设备的工作原理为：数据采集器读取测温传感器的实时温度，利用GPRS信号将数据实时上传到云端服务器，检测人员通过安装在手机、PC上的测温软件读取云端的数据，实时监控混凝土内部各测点的实时温度。

3.3承台内部混凝土温度的实时监控

承台混凝土内部温度监控从混凝土开罐时开始，仪器每30min采集并上传一次检测数据。检测人员通过安装在手机或PC端的测温软件对各阶段的混凝土内部温度进行监控。

3.4承台内部混凝土温度监控预警

根据JTS202-1-2010 《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》规定，大体积混凝土施工阶段的温控标准宜满足下列要求：

（1）混凝土浇筑温度不高于30℃，不低于5℃；

（2）混凝土内表温差不大于25℃；

（3）混凝土内部最高温度不高于70℃；

（4）混凝土块体降温速率不大于2℃/d。

为防止混凝土内部各温度控制参数超出规范规定，在承台内部温度监控过程中，适时向施工部门提供承台内部混凝土监控预警，使得在各控制参数在突破控制限值前，施工部门能够即时采取适当的控制措施。

在混凝土浇筑过程中，实时监控混凝土入模温度，设定混凝土入模温度报警上线为30℃，下限为5℃，当发现混凝土入模温度过高时，及时通知搅拌船对混凝土用原材料采取降温措施；在承台内部混凝土升温阶段，实时监控混凝土内部最高温度，设定混凝土内部温度报警上线为65℃，当发现混凝土内部温度上升过快，有突破最高限值的危险时，及时通知现场施工人员采取适当的降温措施；在承台内部混凝土降温阶段，实时监控混凝土内外温差，设定降温速率预警为2℃/d，当发现混凝土外表面降温过快时，及时通知现场施工人员采取保温措施，降低混凝土降温速率。

3.5温控检测结果统计分析

如东风电工程对先后对51#、58#、52#、56#、69#、70#等6个墩台进行了温控检测，在监控过程中，多次向施工部门做出温度预警。在双方共同努力下，各承台混凝土内部温度均得到了有效控制。

各承台内部最高温度和内外最高温差如表1所示。

通过对本工程高温季节（9月～10月）和低温季节（1月～2月）的温度监控数据进行比较可知，在高温季节施工时，由于气温较高，承台混凝土内部最高温度易超出控制范围，在施工过程应加强降温措施；在低温季节施工时，由于气温较低，混凝土内表温差易超出控制范围，在施工过程中应加强保温措施，适当调整保温层厚度。同时大体积混凝土施工过程中应加强混凝土内部温控检测，以实时掌握混凝土内部温度场变化情况，根据内部温度场变化情况及时调整温控措施。

4.结语

基于云技术的温控检测手段，能够有效地实时监控大体积混凝土的内部温度，并能够根据预先设置的预警指标向检测人员及施工部门进行超标预警，能有效地解决海上风电工程中由于远离陆域，供电、交通不便等各项不利因素所带来的负面影响，自动化程度高，对人工依耐相对较小，检测人员在完成布线及设备调试后就能够离开施工现场，进行远程监控；同时，可以通过网络实现多方数据共享，能够同时为设计、施工、监理等部门共享数据，为各部门分析决策提供数据支撑。因此该技术是海上风电工程大体积混凝土温控检测的一项行之有效的检测方法。

参考文献：

[1]JTS202-1-2010，水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程[S].

[2]北京海创高科，HC-TW80 混凝土无线测温仪说明书[K].