徐槍聲，邊卓偉，和海濤，郭霖濤，李高盛

（1.國電投河南新能源有限公司，河南 鄭州 450001；2.國家電投集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 102209）

1 前言

風(fēng)力發(fā)電站的塔體在施工及正常運營運行過程中，由于塔體受到當(dāng)?shù)仫L(fēng)力、海潮和自身整體重量的不同影響，風(fēng)力發(fā)電的主塔及其他基礎(chǔ)設(shè)施可能會出現(xiàn)有塔體沉浮高度降低或傾斜等。如果塔體沉浮過大，可能直接導(dǎo)致整個風(fēng)力發(fā)電站主塔發(fā)生傾斜，最終可能導(dǎo)致整個風(fēng)力發(fā)電塔受到破壞。因此，為有效確保整個風(fēng)力發(fā)電站主塔的集中施工和正常運營的安全，在保證施工運營過程的集中和正常運營期間，必須對整個風(fēng)力發(fā)電站主塔塔體及其主要基礎(chǔ)設(shè)施進行整體沉降程度監(jiān)測。

2 風(fēng)力發(fā)電塔沉降監(jiān)測的方法

隨著近年來風(fēng)力發(fā)電站側(cè)塔主體施工工程進展，荷載不斷變化增加，風(fēng)力發(fā)電站側(cè)塔塔身及其主體基礎(chǔ)不斷發(fā)生下沉，風(fēng)力發(fā)電站側(cè)塔主體施工工程完成后，在水和風(fēng)荷載的雙重作用下，隨著施工時間的不斷增長，風(fēng)力發(fā)電站主塔的整體沉降(或整體上浮)和整體傾斜也在不斷發(fā)生變化，通過實時觀測其整體沉降傾斜量，來實時監(jiān)測整個風(fēng)力發(fā)電站主塔的整體沉浮傾斜情況，及時組織調(diào)整整體施工進度，必要時可以采取措施，確保整個風(fēng)力發(fā)電站主塔的穩(wěn)定和安全。同時，根據(jù)整體累計爬升沉降物體積數(shù)量及整體累計沉降觀測爬升沉降觀察時間的相互關(guān)系三個基本曲線，計算整個鄭州風(fēng)力發(fā)電站以沉降塔數(shù)數(shù)量為計算基礎(chǔ)的整體累計爬升沉降觀測時間曲線速率，根據(jù)累計爬升沉降觀測時間速度曲線，計算整體累積爬升沉降觀測時間速度曲率三個基本系數(shù)，并通過系數(shù)計算確定累積沉降累計觀測沉降物體積數(shù)量、沉降觀測時間曲線速率和計算累計累積沉降觀測時間速度曲率三個基本系數(shù)，預(yù)測整個風(fēng)力發(fā)電站主塔的穩(wěn)定及安全運行情況。

目前，風(fēng)力發(fā)電站分塔基礎(chǔ)沉降高程觀測通常認(rèn)為是采用閉合測和水準(zhǔn)測量的一種方法，觀測每個點在風(fēng)力發(fā)電站分塔主體基礎(chǔ)上對稱方向布置的4個不同觀測點的基礎(chǔ)高程，通過每個點觀測一個周期的基礎(chǔ)高程高度變化量來計算每個風(fēng)力發(fā)電站主塔的基礎(chǔ)沉降傾斜量和基礎(chǔ)沉降移動速率，并通過計算直徑上2個不同觀測點的基礎(chǔ)沉降差，來準(zhǔn)確計算每個基礎(chǔ)的沉降傾斜度和變形，根據(jù)基礎(chǔ)沉降的測量及每個觀測周期時間的比例關(guān)系形成曲線，計算基礎(chǔ)沉降量和曲率相關(guān)系數(shù)。并通過數(shù)據(jù)累積統(tǒng)計沉降高度量、沉降高度速率和累積沉降高度曲率三個系數(shù)，預(yù)測我國風(fēng)力發(fā)電高壓塔的穩(wěn)定及安全運行情況。

風(fēng)力發(fā)電機用變壓塔進行塔體土層沉降閉合深度水準(zhǔn)觀測，通常所采用的方法是直接測試采用二等以下塔體閉合土層深度進行水準(zhǔn)測量的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方法，即目前在我國有二等以下閉合深度水準(zhǔn)測量主要深度觀測方法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方法，國家二等以下閉合深度水準(zhǔn)測量的主要深度觀測方法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其要求具體如表1所示。

表1 二等水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求

二等以上單位高度水準(zhǔn)測量的具體測試觀測操作程序一般為:后前前后或后后前前的單位水準(zhǔn)測量觀測具體測量操作順序。由于臨時閉合沉降測站水準(zhǔn)測試觀測坐標(biāo)點與鄭州國家風(fēng)力發(fā)電總站中心塔上的四個臨時閉合沉降水準(zhǔn)測試分站坐標(biāo)觀測點的坐標(biāo)設(shè)定點之間位置相距較近，如果按照臨時空間閉合立式沉降測站水準(zhǔn)測量的基本設(shè)計觀測方法，對四個臨時閉合沉降觀測點分別依次進行臨時閉合觀測，最少最多可能需要同時重復(fù)觀測5個臨時沉降水準(zhǔn)測試分站，其中至少最多需要設(shè)置有2個臨時沉降水準(zhǔn)測試分站基本要求是完全同時位于相同的臨時沉降水準(zhǔn)觀測點上，這樣的臨時沉降測站觀測坐標(biāo)設(shè)置操作程序必然就可能會直接導(dǎo)致在相同的沉降觀測坐標(biāo)位置之間需要多次重復(fù)同時觀測設(shè)置多個沉降測站，增加了同時設(shè)置多個測站的重復(fù)次數(shù)和同一個臨時沉降水準(zhǔn)觀測點上兩個立體式沉降水準(zhǔn)尺的重復(fù)移動觀測次數(shù)。從而大幅度地降低的一次大型閉合水體沉降深度水準(zhǔn)測量的平均深度觀測值的持續(xù)時間數(shù)度，并大大幅度增加了一次閉合水體沉降深度水準(zhǔn)測量觀測的平均持續(xù)時間。為此，本文主要研究提出了一種可以多日往返同時多地進行溫度觀測的新型地球溫度水準(zhǔn)測量的主要方法。

3 往返同時觀測法

往返是進行氣象觀測的一種方法，也是水準(zhǔn)測量的一種方法。是否都完全可能采用了后后前前的兩個反復(fù)連續(xù)觀測操作程序，由于一個新的新型電子測量射線應(yīng)用光學(xué)工程測量電子水準(zhǔn)儀只需要反復(fù)連續(xù)分別讀取一次兩個中線上的一次反復(fù)讀數(shù)和一個夾在觀測者的平均視距，所以不一定完全可能存在反復(fù)連續(xù)分別讀取一次夾在紅面和一個夾在黑面中的光線上各一次讀數(shù)的種種觀測可能性和安全問題，只是在一個新的新型電子射線光學(xué)測量水準(zhǔn)尺上反復(fù)連續(xù)分別讀取2次兩個中線上的一次讀數(shù)，取其中的一個作為平均值一次反復(fù)讀取讀數(shù)即可，所以均為后后前前的兩個反復(fù)連續(xù)觀測操作程序。

往返同時進行返回基點觀測的這種電子沉降沉升后視沉升觀測數(shù)據(jù)工作記錄方法，就是在同時使用兩臺電子后視沉降沉升水準(zhǔn)儀同時進行沉降后視沈升沉降觀測工作時在進入兩個基點時，首先分別返回讀取兩組沉升后視沉降數(shù)據(jù)為記錄電子沉降水準(zhǔn)儀進入基點上的電子沉降沉升后視觀測工作數(shù)據(jù)讀數(shù)，記錄后視觀測工作完沉升后視沉降數(shù)據(jù)后，接著，再同時返回讀取兩組沉升后視沉降數(shù)據(jù)，即可用來分別作為最后一次同時返回基點觀測時的電子沉降前視觀測工作數(shù)據(jù)讀數(shù)。從理論觀測結(jié)果數(shù)據(jù)及理論觀測技術(shù)成果分析來看，其理論觀測結(jié)果精度遠遠高于多數(shù)觀測站的沉降閉合技術(shù)水準(zhǔn)測量，當(dāng)然，此觀測方法的主要理論觀測根據(jù)仍然是以沉降閉合技術(shù)水準(zhǔn)測量要求為理論基礎(chǔ)，沉降技術(shù)觀測的閉合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及沉降技術(shù)測量要求均必須滿足《建筑變形測量規(guī)范》(jgj8—2007)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4 沉降觀測的數(shù)據(jù)處理及精度分析

風(fēng)力發(fā)電站主塔各點沉降平差觀測檢驗項目，在每期各點沉降平差觀測項目結(jié)束后，根據(jù)測量誤差計算理論及測量統(tǒng)計數(shù)據(jù)檢驗方法原理對當(dāng)期獲取的沉降觀測誤差數(shù)據(jù)及時分析進行沉降平差差值計算和錯誤處理，并及時計算各點的平均沉降移動量、累積后的沉降移動量、沉降移動速率和對于風(fēng)力發(fā)電站主塔內(nèi)部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傾斜的測量。觀測基點平差數(shù)據(jù)的計算基點工作平差曲線數(shù)據(jù)計算基點方法主要是以每個工作基點或者風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)在風(fēng)力塔的一個基點工作平差曲線計算基點(即一個風(fēng)力渦輪發(fā)電機在塔一個工作曲線基礎(chǔ)附近或者風(fēng)力電機輸電輸送線路在塔一個工作曲線基礎(chǔ)上的一個基點工作平差曲線計算基準(zhǔn)點)為觀測平差數(shù)據(jù)起算點，采用清華三維工作曲線基點平差數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)軟件對該系統(tǒng)可以進行嚴(yán)密精確計算基點平差。

平差前對主要節(jié)點觀測目標(biāo)對象質(zhì)量數(shù)據(jù)中的質(zhì)量信息進行了嚴(yán)格的超高精度數(shù)據(jù)篩選，剔除了一些可能含有粗差的主要節(jié)點觀測目標(biāo)對象質(zhì)量數(shù)據(jù)。例如，4個觀測點為綜合沉降觀測點的整體觀測點中，3個點為觀測點的平均綜合沉降整體觀測點數(shù)量均較小，僅一個觀測點的整體沉降平均觀測點數(shù)量很大，這些點可能主要是由于此點受到破壞或人為上的碰撞而直接產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)上的突變，對這樣的突變數(shù)據(jù)就需要進行剔除，然后重新進行高水平差值的計算，從而可以達到高中低精度的沉降觀測處理成果。觀測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過優(yōu)化處理后，將原始方法觀測到的數(shù)據(jù)整合進行簡易的電平差分析計算。

5 結(jié)語

往返同時同地進行沉降觀測法的沉降沉升法，各項沉降觀測操作技術(shù)指標(biāo)，精度均基本能夠達到國家二級一等級和國家水準(zhǔn)測量的各項沉降觀測操作技術(shù)指標(biāo)，基本符合要求。從兩站沉降水準(zhǔn)監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳下來分析來看，沉降量和水準(zhǔn)測量觀測的最大兩站沉降平均閉合差大約為±0.1mm，最小兩站沉降平均閉合差大約為0.00mm，由于同時進行觀測的一站僅兩站，大部分兩站沉降平均閉合差大約為±0.05mm左右，由此可見，這是針對全年往返同時兩站沉降進行的平均沉降量和水準(zhǔn)測量兩種計算方法，其中對沉降水準(zhǔn)觀測站的測量工作精度較高，觀測站的持續(xù)時間也相對較少，提高了沉降水準(zhǔn)測量觀測站的測量工作精度沉降水準(zhǔn)觀測測量工作效率。同時，本文的觀測分析方法也廣泛應(yīng)用于其他類似工程項目的水體沉降測量觀測中，對其他類似工程的水體沉降測量觀測工作具有重要的技術(shù)指導(dǎo)意義。