河北國華黃驊發(fā)電廠一期廠區(qū)沉降觀測論文

　　摘要： 發(fā)電廠設(shè)備較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，危險(xiǎn)性較大，必須對其進(jìn)行沉降和變形監(jiān)測，本文闡述了黃驊發(fā)電廠沉降觀測的過程，根據(jù)各個(gè)建筑物的沉降情況，進(jìn)行了沉降趨勢分析，對電廠的安全運(yùn)營具有重要的參考價(jià)值。文中針對黃驊電廠建筑物沉降的特點(diǎn)，提出一些新的測量方法，對沿海地區(qū)和其他電廠建筑物沉降觀測，具有較為普遍的意義。

　　關(guān)鍵詞：沉降觀測；水準(zhǔn)測量；數(shù)據(jù)處理；沉降量

　　一、引言

　　工程建筑物從施工到竣工，以及建成運(yùn)營后很長一段時(shí)間，沉降變形是不可避免的。如果變形在一定的限度內(nèi)屬正�，F(xiàn)象，但一旦超過限度，輕者使建筑物和設(shè)備產(chǎn)生傾斜和裂縫，影響正常使用；重者將危及建筑物和設(shè)備的安全，因此建筑物施工、大型設(shè)備安裝和運(yùn)營期間，都必須進(jìn)行沉降監(jiān)測，以便及時(shí)掌握變形情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施，以保障建筑物和大型設(shè)備從開始施工到運(yùn)營期間的安全。

　　二、測區(qū)概況

　　黃驊電廠始建于2002年10月，電廠通過圍海造地獲得廠址用地，這在全國火電建設(shè)中尚屬首次，也給電廠沉降觀測帶來新的挑戰(zhàn)。2004年3月完成圍海造地，同時(shí)電廠土建工程全面展開。2005年9月，電廠的土建工程全部完工，各系統(tǒng)的單體建筑均交付安裝。2006年年底，投入運(yùn)營發(fā)電。黃驊電廠一期兩臺(tái)600MW機(jī)組，需要進(jìn)行沉降觀測的建（構(gòu)）筑物有57個(gè)。

　　三、高程基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)

　�。ㄒ唬┏两悼刂凭W(wǎng)的布設(shè)

　　發(fā)電廠廠區(qū)建（構(gòu)）筑物較多且分散，即應(yīng)考慮單體沉降，又要考慮整體沉降，須布設(shè)較多的沉降觀測點(diǎn)，故該工程需按兩個(gè)層次布網(wǎng)，即控制網(wǎng)和擴(kuò)展網(wǎng)�？刂凭W(wǎng)由3個(gè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)和6個(gè)工作基準(zhǔn)點(diǎn)組成，控制網(wǎng)掌握整體沉降趨勢。沉降觀測點(diǎn)與工作基點(diǎn)聯(lián)測組成擴(kuò)展網(wǎng)，以監(jiān)控單體沉降。

　�。ǘ�）高程基準(zhǔn)點(diǎn)的選點(diǎn)及埋設(shè)

　　高程基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在通視條件良好、便于聯(lián)測、利于保存和埋設(shè)的地方。結(jié)合廠區(qū)布置圖和地質(zhì)資料，選擇巖層較淺的地點(diǎn)，避開將來要埋設(shè)的各類地下管線和交通主干道的位置布設(shè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)。經(jīng)實(shí)地踏勘共布設(shè)3個(gè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)和6個(gè)工作基點(diǎn)，均為深埋鋼管水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石。根據(jù)黃驊電廠的地質(zhì)條件，高程基準(zhǔn)點(diǎn)深度至基巖，工作基點(diǎn)埋深至穩(wěn)定層［1］。

　�。ㄈ�）沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)

　　沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)能全面反應(yīng)建筑物及地基變形特征，依據(jù)建筑物的形狀、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件、樁形等因素綜合考慮，一般布設(shè)在建筑物四角沉降量較大的位置或地質(zhì)條件有明顯不同的區(qū)段，及沉降縫的兩側(cè)；煙囪、罐、塔器等高聳建筑物，應(yīng)沿周邊與基礎(chǔ)軸線相交的對稱位置布設(shè)；鍋爐、汽機(jī)等重型設(shè)備基礎(chǔ)和動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)的四角、基礎(chǔ)形式或埋深改變處以及地質(zhì)條件變化處兩側(cè)；框架結(jié)構(gòu)建筑物的每個(gè)柱基上。根據(jù)上述原則并結(jié)合電廠的特點(diǎn)，我們從2004年11月開始陸續(xù)在廠區(qū)一期建（構(gòu)）筑物布設(shè)了540個(gè)沉降觀測點(diǎn)，其沉降觀測點(diǎn)的標(biāo)志分別采用墻（柱）標(biāo)志和基礎(chǔ)標(biāo)志。

　　四、觀測周期

　　由于黃驊電廠是在填海造地的基礎(chǔ)上而建設(shè)的，沉降觀測周期有別于其它廠區(qū)。在施工階段：對高聳的塔形建筑物如煙囪、脫硫吸收塔等均勻增高的建筑物，每增高其高度的1/10觀測一次，對辦公樓及其它樓房每加高一層觀測一次。對主廠房等廠房建筑按回填基坑、澆灌柱子、安裝屋架、砌筑墻體、設(shè)備安裝等不同施工階段分別進(jìn)行觀測。對鍋爐、汽機(jī)、500KV配電裝置等大型設(shè)備在荷載每增加1/10觀測一次。在運(yùn)營階段，第一年每月觀測一次，第二年每季度觀測一次直至進(jìn)入穩(wěn)定階段。

　　五、沉降觀測

　�。ㄒ唬└叱滔到y(tǒng)的建立

　　為了和黃驊電廠高程系統(tǒng)統(tǒng)一，沉降測量采用黃驊港高程基準(zhǔn)，以黃驊港理論最低潮面為準(zhǔn)。2003年5月華北電力設(shè)計(jì)院，在位于電廠東南3公里的黃驊港的雜貨碼頭布設(shè)了一等水準(zhǔn)點(diǎn)HG54、HG55，成果為黃驊港高程基準(zhǔn)，經(jīng)實(shí)地踏勘，這兩個(gè)點(diǎn)保存完好，可以做為沉降測量的起算點(diǎn)。

　　以一等水準(zhǔn)點(diǎn)HG54為起算點(diǎn)，按一等水準(zhǔn)精度觀測廠區(qū)高程控制網(wǎng)，平差后求得BM1、BM2和BM3高程作為電廠沉降測量的高程基準(zhǔn)點(diǎn)。這樣使高程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基準(zhǔn)點(diǎn)與電廠高程系統(tǒng)保持一致。

　�。ǘ�）水準(zhǔn)路線的布設(shè)

　　首級控制網(wǎng)為一等水準(zhǔn)網(wǎng)，由三個(gè)閉合環(huán)組成水準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。沉降觀測按二級水準(zhǔn)施測，每組建筑物組成一個(gè)閉合環(huán)，共布設(shè)57個(gè)閉合環(huán)線。

　�。ㄈ�）沉降測量的觀測方法

　　高程基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測和沉降點(diǎn)觀測，均使用徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀、GPCL3條碼式銦瓦合金標(biāo)尺，選用儀器內(nèi)部設(shè)置的BFFB固程序，進(jìn)行一等水準(zhǔn)觀測和二級水準(zhǔn)測量。按往返測進(jìn)行閉合路線或附合路線觀測。沉降觀測開始前、后，按《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》要求對儀器進(jìn)行i角檢驗(yàn)，最大值為1.8″，符合《規(guī)范》要求［2］。每次觀測均采用人員固定、儀器設(shè)備固定、測站數(shù)固定的“三固定”的作業(yè)方法。在觀測過程中，盡量減少設(shè)站數(shù)，對距離較近的沉降點(diǎn)，盡量采取間視法一次觀測，以減少高程傳遞誤差［3］。

　　六、數(shù)據(jù)處理

　�。ㄒ唬┯^測成果的記錄與計(jì)算

　　觀測成果記錄由水準(zhǔn)儀自動(dòng)完成，其距離取至0.01m,高差取至0.01mm。沉降觀測結(jié)束后，我們對外業(yè)成果進(jìn)行檢查和驗(yàn)算，確定無誤后進(jìn)行平差計(jì)算，一等水準(zhǔn)測量平差計(jì)算采用“南方平差易”軟件在微機(jī)上進(jìn)行，二等水準(zhǔn)測量采用簡易平差法手工進(jìn)行計(jì)算。

　�。ǘ�）精度評定

　　本次沉降測量共布設(shè)一等水準(zhǔn)閉合環(huán)3個(gè)，最大閉合差為+0.4mm，允許閉合差±2.7mm；二級水準(zhǔn)測量共布設(shè)57條附合路線，最大閉合差為-1.5mm，允許閉合差±4.2mm，小于限差的要求。一等水準(zhǔn)測量每千米水準(zhǔn)測量的偶然中誤差±0.15mm/km；每千米水準(zhǔn)測量全中誤差±0.11mm/km。

　　七、沉降數(shù)據(jù)分析

　�。ㄒ唬└叱袒鶞�(zhǔn)點(diǎn)高程成果

　　根據(jù)黃驊電廠特殊情況，我們對高程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)每半年觀測一次。從高程成果以看出3個(gè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)BM1 、BM2和 BM3多觀測結(jié)果相差不大，這說明高程基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定可靠。各工作基點(diǎn)沉降量大小不一，均有沉降。最大沉降點(diǎn)S6點(diǎn)，沉降量達(dá)65.5mm；次之為S4點(diǎn)沉降量為6.1mm；S3點(diǎn)沉降最小沉降量為3.4mm；其他各點(diǎn)均有不同程度的變化。S6點(diǎn)沉降量較大，是因在點(diǎn)位附近進(jìn)行真空預(yù)壓所致，其他各點(diǎn)略有沉降是電廠地面荷載增加，引起一定的沉降。從一等網(wǎng)的觀測結(jié)果及精度分析情況可以看出：各點(diǎn)高程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，精度較高，所測結(jié)果具有較強(qiáng)的可信度，完全可以滿足本工程《設(shè)計(jì)書》的精度要求。

　�。ǘ�）沉降情況分析

　　通過2004年至2008年多次觀測數(shù)據(jù)對比，可分析出各建筑物的沉降情況。

　　1、煙囪沉降量最大

　　沉降量最大的建筑物是205米高的煙囪，在四個(gè)沉降點(diǎn)中，沉降最大的是3#沉降點(diǎn)沉降量51.20mm，沉降最小的是1#沉降點(diǎn)沉降量49.32mm，平均沉降量50.56 mm。沉降速率最大的是在煙囪80~150米高期間，達(dá)到0.11 mm/d。其他時(shí)段沉降速率在0.05~0.08mm/d之間，2008年9月~12月最后幾次觀測，百日沉降量小于0.04 mm/d，已達(dá)到穩(wěn)定期。雖然沉降量和沉降速率過大，但沉降均勻。

　　2、1#鍋爐、2#鍋爐沉降量較大

　　1#鍋爐共安裝17個(gè)沉降觀測點(diǎn)，最大沉降量42.32 mm（12#），最小沉降量31.50（1#），平均沉降量37.62 mm。最大沉降速率0.09 mm/d。2#鍋爐共安裝16個(gè)沉降觀測點(diǎn)，最大沉降量40.22 mm（7#），最小沉降量32.73 mm（1#），平均沉降量35.42 mm。最大沉降速率0.08 mm/d。兩臺(tái)鍋爐沉降沉降均勻，沉降速率最大發(fā)生在鍋爐注水前后，是荷載變化引起的。

　　3、 1#主廠房、控制樓、脫硫電控樓、1#脫硫吸收塔、碎煤機(jī)室、雨水泵房、海水綜合泵房和斗輪機(jī)沉降明顯

　　1#主廠房安裝18個(gè)沉降觀測點(diǎn)，平均沉降量30.21mm, 最大沉降量34.58mm(6#),最小沉降量27.99mm（1#），最大沉降速率0.07 mm/d�？刂茦前惭b12個(gè)沉降觀測點(diǎn)，平均沉降量30.43mm, 最大沉降量31.87mm(10#),最小沉降量27.11mm（4#），最大沉降速率0.07 mm/d。其它幾個(gè)建筑物平均沉降量在25.82.58~30.13 mm之間，這幾個(gè)建筑物沉降較為均勻。

　　4、其他建（構(gòu)）筑物存在不同程度的沉降現(xiàn)象

　　其它建(構(gòu))筑物存在不同程度的沉降現(xiàn)象,其中2#汽機(jī)沉降量最大, 平均沉降量22.46mm,，最大沉降速率0.07 mm/d。2#水平煙道之間沉降量最小, 平均沉降量9.58mm，最大沉降速率0.05 mm/d。其它建筑物平均沉降量在9.58~22.46 mm之間,均有一定的沉降,在這里不再逐一說明。

　　（三）各建（構(gòu)）筑物沉降情況小結(jié)

　　由以上沉降情況可以看出，雖然各沉降點(diǎn)變化情況不一，但就各建（構(gòu)）筑物的沉降情況而言，其數(shù)據(jù)變化還是較好的反應(yīng)了其沉降狀況。各建（構(gòu)）筑物雖有沉降，但比較均勻，不會(huì)引起傾斜、變形等不利情況。從最后四個(gè)月的數(shù)據(jù)來看，除個(gè)別建筑物沉降速率0.004~0.005mm/d之間，需繼續(xù)觀測外，其它建筑物百日沉降速率均小于0.004 mm/d，可以說已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定期。

　　八、結(jié)論

　�。ㄒ唬└鞒两迭c(diǎn)的沉降量大小不一，并無規(guī)律可循，這與建筑物的基礎(chǔ)大小及荷載有關(guān)一定的關(guān)系。

　�。ǘ�）從各建筑物的沉降情況來看，雖然其沉降量大小不一，就各個(gè)建筑物的個(gè)體而言，其沉降是均勻的。

　�。ㄈ�）從沉降測量的精度來看，其觀測精度較高，一等M△為0.15mm，小于《規(guī)范》0.45mm的要求，二級Mn為0.25mm，小于《規(guī)范》0.5mm的要求，成果質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)及精度指標(biāo)，均遠(yuǎn)高于《規(guī)范》要求。

　�。ㄋ模�從改進(jìn)觀測方法來的精度情況來看，限制前后視距差在一定的范圍和加入i角改正是提高沉降測量精度的兩種有效方法，值得推廣使用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]中華人民共和國建設(shè)部. 建筑變形測量規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

　　[2]國家技術(shù)監(jiān)督局.國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

　　[3]王振，潘國榮. 提高建筑物沉降觀測精度的方法［J］.測繪與空間地理信息，2007，32（3）：44—46.

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