浅谈风电场风机位的沉降观测

关键词：风电机位 沉降观测 成果分析  

　　1概述 

　　风电风机位的沉降观测是一项精细复杂的工作，该项工作的周期比较长，从风机基础施工出地面零米以后到风机发电运行直至观测数据稳定为止。通过对施工阶段、建(构)筑物加负载前后及风机运行阶段的沉降观测，可以验证设计水平、检查施工质量和掌握安全运行情况。通过对观测成果曲线的分析，可以及时掌握各特征风机位的变形规律性，及时发现事故苗头，对出现的问题能够做到及时发现，及时采取措施以确保风机的安全运行。 

　　2沉降观测基准点、观测基点及沉降观测点的设计与布设 

　　a）基准点、观测基点的布设 

　　每一个风电场区都要选取5~6个典型风机位进行沉降观测，为了统一每个风电场的沉降观测高程系统，提高观测点测量精度以及成果的分析，应该认真做好基准点的设计和布设。在基准点的设计和布设中，一是要考虑所测风电场的范围，二是要考虑需要进行沉降观测的典型风机位的相对位置，三是要考虑当地自然气候条件的影响以及基准点本身的可靠性。因此风电风机位沉降观测的基准点布设要注意以下几点： 

　　1）基准点和观测基点应在主体施工的同时进行，基准点布设应选择在每个风场所选特征风机位测区的中间位置，数量选择在2~3个，相邻两点之间地势较平坦，易于联测；观测基点应围绕典型风机位周围布设，数量不能少于3个，且相邻两观测基点间的距离在100米以内，便于相互校核，保证观测精度。 

　　2）为保证基准点稳定，防止风机位开挖、施工以及施工振动时对其产生影响，最好埋设在场区中间、升压站附近；观测基点应埋设在风机基础深度以外的两倍区域为宜。标石埋设深度在冻土层以下，以便长期保存。 

　　3）标石应选择普通水准标石或采用现浇标石。 

　　4）各基准点构成闭合图形，以便检校基准点自身的稳定性。 

　　b)风机位沉降观测点的设计与布设 

　　沉降观测点是布置在特征风机位上的一系列观测点，沉降观测点位置的确定由设计人员在建(构)筑物基础图上布置，由电力建设公司负责施工，测量单位专业技术人员应该到现场检查沉降观测点是否符合测量作业要求，位置和高度是否便于以后观测，是否便于长期保存，并提请甲方要求施工单位对沉降观测点进行保护，不准撞击沉降观测点，不得在沉降观测点上放置重物，禁止任何破坏沉降观测点的行为。沉降观测点应尽量多布置，并且统一编号，第一次沉降观测应该全面，随着施工进度的发展，有些沉降观测点会因为各种原因被破坏，从而失去观测价值，因此沉降观测点位的选择和保护对沉降观测工作的连续性和正确性至关重要。 

　　根据《建筑变形测量规程》的要求，沉降观测点的布设应该遵循以下原则：烟囱和其它类似构筑物基础的对称轴线上，布设沉降观测点数量不少于4个。因此，风机基础的对称轴线上，布设沉降观测点4个。 

　　c)沉降观测点的标志 

　　1）角钢观测点。将30mm×30mm×5mm的角钢焊接在钢柱上或埋设在墙上，并使角钢与钢柱面或墙面斜成60度角，角钢露出钢柱面或墙面约40mm，角顶向上，角顶如有毛刺应该抛光。 

　　2）钢筋观测点。取直径为18mm～22mm的钢筋一小节（约230mm左右长），将钢筋的一端加工成半球状并弯成90度，将钢筋水平嵌入墙孔内或焊接在钢柱面上，半球端垂直向上，钢筋露出钢柱面或墙面约40mm。 

　　无论采用哪种沉降观测点标志，都要保证制作沉降观测点的材料应该耐腐蚀，保证水准尺立尺点部位突出、光滑、唯一，保证每次沉降观测时的立尺点都在同一位置，确保沉降观测点位成果的准确性。 

　　3观测精度要求 

　　根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在无特殊要求情况下，一般高层建（构）筑物采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。 

　　由于风电场各个风机位布设的特殊性，工程基准点与各个观测基点之间高差起伏很大，水准路线长度较长，高等级精度水准测量完成非常困难，基于以上原因，沉降观测基点依据《建筑变形测量技术规程》JGJ/T 8-97中的二级变形测量三等水准精度要求进行引测，观测过程中严格执行测量规范中的各项限差要求。对观测数据进行平差计算，精度指标按《建筑变形测量技术规程》JGJ/T 8-97二级变形测量精度要求衡量。没有特殊情况时，各次沉降观测应该使用同一个高程基准点，以保证沉降观测数据的可比性。每一个典型风机位的各观测基点以及沉降观测点采用二等水准测量的观测方法进行观测。 

　　4风机的沉降观测 

　　根据风机施工的特点和沉降观测的精度要求，采取下列方法措施： 

　　（1）风机沉降观测时应采用精密水准仪（S1、S05或S07）进行观测，水准尺应使用高精度的铟瓦水准标尺。整个观测始末采用相对固定测量作业人员、固定仪器设备、固定测站数的“三固定”办法，从而提高沉降观测的精度和进度。 

　　（2）风机首次观测的沉降点高程值是以后各次观测数据用以比较的基础，因此应在观测基点、沉降观测点埋设稳定后进行观测。 

　　（3）根据《风电机组地基基础设计规定》的要求，其观测周期及间隔为：风机基础浇筑完成后1次；机组安装前后各一次；机组运行第7天1次；运行第一年每3个月观测一次；运行一年后每年观测一次直至稳定为止。 

　　当发生下列情况之一时，应该及时增加观测； 

　　a地震、爆炸（发生在沉降观测点附近的）后。 

　　b发生异常沉降现象。 

　　c最大差异沉降量呈现出规律性增大倾向。 

　　（4） 根据工程特点，建立合理的水准控制网，与观测基准点联测，平差计算出各观测基准点的高程。待各次观测记录数据整理检核无误后，平差计算求得各次沉降点的高程值，最终获得各沉降点的沉降量。 

　　（5）按《工程测量规范》中的三等变形测量等级需按二等水准测量要求施测，以消除各种误差对观测成果精度的影响。 

　　其主要技术要求为： 

　　高程中误差≤±1.0mm 

　　相邻点高差中误差≤±0.5mm 

　　往返较差、附合或环线闭合差≤0.6 mm（n为测站数） 

　　5风机沉降观测资料的整理、分析 

　　通过对观测资料的整理、绘图制表和说明，分析出各风机位的工作是否正常。内容如下： 

　　(1)校核原始观测记录数据，检查各次沉降观测值计算是否正确； 

　　(2)将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，从而确定出沉降量。 

　　(3)根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。 

　　(4)绘制各观测点的下沉曲线。首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。 

　　(5)根据沉降量统计表和沉降曲线图，可分析风机位的沉降趋势，分析沉降的原因，找出沉降值与引起其沉降的因素之间的关系，从而判断出风机位的工作是否正常。 

　　6结束语 

　　随着近几年风力发电技术的快速发展，风机数量不断增多，个别风机出现了倒塌的事故，给国家和企业造成了很大的损失，这也使沉陷性较大的地基上建造的风机的不均匀沉降的观测显得更为重要。通过风电场区的典型风机位的沉降观测，根据沉降量统计表和沉降曲线图，可预测风机的沉降趋势，将风机的沉降情况及时反馈有关主管部门，正确地指导施工。减少因不均匀沉降等因素造成巨大经济损失。 　 

　　参考文献： 

　　［1］《建筑变形测量技术规程》JGJ/T 8-97 

　　［2］薛侃，浅谈城市高层建筑施工的沉降观测 

　　［3］李青岳，等，工程测量学，测绘出版社，1993