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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)電廠設備較多，結構復雜，危險性較大，必須對其進行沉降和變形監(jiān)測，本文闡述了黃驊發(fā)電廠沉降觀測的過程，根據(jù)各個建筑物的沉降情況，進行了沉降趨勢分析，對電廠的安全運營具有重要的參考價值。文中針對黃驊電廠建筑物沉降的特點，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。
關鍵詞：沉降觀測；水準測量；數(shù)據(jù)處理；沉降量
一、引言
工程建筑物從施工到竣工，以及建成運營后很長一段時間，沉降變形是不可避免的。如果變形在一定的限度內屬正�，F(xiàn)象，但一旦超過限度，輕者使建筑物和設備產(chǎn)生傾斜和裂縫，影響正常使用；重者將危及建筑物和設備的安全，因此建筑物施工、大型設備安裝和運營期間，都必須進行沉降監(jiān)測，以便及時掌握變形情況，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施，以保障建筑物和大型設備從開始施工到運營期間的安全。
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，投入運營發(fā)電。黃驊電廠一期兩臺600MW機組，需要進行沉降觀測的建（構）筑物有57個。
三、高程基準點及沉降觀測點的布設
�。ㄒ唬┏两悼刂凭W(wǎng)的布設
發(fā)電廠廠區(qū)建（構）筑物較多且分散，即應考慮單體沉降，又要考慮整體沉降，須布設較多的沉降觀測點，故該工程需按兩個層次布網(wǎng)，即控制網(wǎng)和擴展網(wǎng)�？刂凭W(wǎng)由3個高程基準點和6個工作基準點組成，控制網(wǎng)掌握整體沉降趨勢。沉降觀測點與工作基點聯(lián)測組成擴展網(wǎng)，以監(jiān)控單體沉降。
�。ǘ└叱袒鶞庶c的選點及埋設
高程基準點應選在通視條件良好、便于聯(lián)測、利于保存和埋設的地方。結合廠區(qū)布置圖和地質資料，選擇巖層較淺的地點，避開將來要埋設的各類地下管線和交通主干道的位置布設高程基準點和工作基點。經(jīng)實地踏勘共布設3個高程基準點和6個工作基點，均為深埋鋼管水準基點標石。根據(jù)黃驊電廠的地質條件，高程基準點深度至基巖，工作基點埋深至穩(wěn)定層［1］。
�。ㄈ┏两涤^測點的布設
沉降觀測點的布設應能全面反應建筑物及地基變形特征，依據(jù)建筑物的形狀、結構、地質條件、樁形等因素綜合考慮，一般布設在建筑物四角沉降量較大的位置或地質條件有明顯不同的區(qū)段，及沉降縫的兩側；煙囪、罐、塔器等高聳建筑物，應沿周邊與基礎軸線相交的對稱位置布設；鍋爐、汽機等重型設備基礎和動力設備基礎的四角、基礎形式或埋深改變處以及地質條件變化處兩側；框架結構建筑物的每個柱基上。根據(jù)上述原則并結合電廠的特點，我們從2004年11月開始陸續(xù)在廠區(qū)一期建（構）筑物布設了540個沉降觀測點，其沉降觀測點的標志分別采用墻（柱）標志和基礎標志。
四、觀測周期
由于黃驊電廠是在填海造地的基礎上而建設的，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、設備安裝等不同施工階段分別進行觀測。對鍋爐、汽機、500KV配電裝置等大型設備在荷載每增加1/10觀測一次。在運營階段，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，以黃驊港理論最低潮面為準。2003年5月華北電力設計院，在位于電廠東南3公里的黃驊港的雜貨碼頭布設了一等水準點HG54、HG55，成果為黃驊港高程基準，經(jīng)實地踏勘，這兩個點保存完好，可以做為沉降測量的起算點。
以一等水準點HG54為起算點，按一等水準精度觀測廠區(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點。這樣使高程基準點和工作基準點與電廠高程系統(tǒng)保持一致。
�。ǘ┧疁事肪�的布設
首級控制網(wǎng)為一等水準網(wǎng)，由三個閉合環(huán)組成水準結點網(wǎng)。沉降觀測按二級水準施測，每組建筑物組成一個閉合環(huán)，共布設57個閉合環(huán)線。
�。ㄈ┏两禍y量的觀測方法
高程基準點聯(lián)測和沉降點觀測，均使用徠卡DNA03電子水準儀、GPCL3條碼式銦瓦合金標尺，選用儀器內部設置的BFFB固程序，進行一等水準觀測和二級水準測量。按往返測進行閉合路線或附合路線觀測。沉降觀測開始前、后，按《國家一、二等水準測量規(guī)范》要求對儀器進行i角檢驗，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，盡量減少設站數(shù)，對距離較近的沉降點，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┯^測成果的記錄與計算
觀測成果記錄由水準儀自動完成，其距離取至0.01m,高差取至0.01mm。沉降觀測結束后，我們對外業(yè)成果進行檢查和驗算，確定無誤后進行平差計算，一等水準測量平差計算采用“南方平差易”軟件在微機上進行，二等水準測量采用簡易平差法手工進行計算。
�。ǘ┚仍u定
本次沉降測量共布設一等水準閉合環(huán)3個，最大閉合差為+0.4mm，允許閉合差±2.7mm；二級水準測量共布設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。一等水準測量每千米水準測量的偶然中誤差±0.15mm/km；每千米水準測量全中誤差±0.11mm/km。
七、沉降數(shù)據(jù)分析
（一）高程基準點高程成果
根據(jù)黃驊電廠特殊情況，我們對高程基準點和工作基點每半年觀測一次。從高程成果以看出3個高程基準點BM1 、BM2和 BM3多觀測結果相差不大，這說明高程基準點穩(wěn)定可靠。各工作基點沉降量大小不一，均有沉降。最大沉降點S6點，沉降量達65.5mm；次之為S4點沉降量為6.1mm；S3點沉降最小沉降量為3.4mm；其他各點均有不同程度的變化。S6點沉降量較大，是因在點位附近進行真空預壓所致，其他各點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)的觀測結果及精度分析情況可以看出：各點高程基準點和工作基點的觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，精度較高，所測結果具有較強的可信度，完全可以滿足本工程《設計書》的精度要求。
（二）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，在四個沉降點中，沉降最大的是3#沉降點沉降量51.20mm，沉降最小的是1#沉降點沉降量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，達到0.11 mm/d。其他時段沉降速率在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個沉降觀測點，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個沉降觀測點，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、碎煤機室、雨水泵房、海水綜合泵房和斗輪機沉降明顯
1#主廠房安裝18個沉降觀測點，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。控制樓安裝12個沉降觀測點，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。其它幾個建筑物平均沉降量在25.82.58~30.13 mm之間，這幾個建筑物沉降較為均勻。
4、其他建（構）筑物存在不同程度的沉降現(xiàn)象
其它建(構)筑物存在不同程度的沉降現(xiàn)象,其中2#汽機沉降量最大, 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。
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由以上沉降情況可以看出，雖然各沉降點變化情況不一，但就各建（構）筑物的沉降情況而言，其數(shù)據(jù)變化還是較好的反應了其沉降狀況。各建（構）筑物雖有沉降，但比較均勻，不會引起傾斜、變形等不利情況。從最后四個月的數(shù)據(jù)來看，除個別建筑物沉降速率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)進入穩(wěn)定期。
八、結論
�。ㄒ唬└鞒两迭c的沉降量大小不一，并無規(guī)律可循，這與建筑物的基礎大小及荷載有關一定的關系。
�。ǘ⿵母鹘ㄖ锏某两登闆r來看，雖然其沉降量大小不一，就各個建筑物的個體而言，其沉降是均勻的。
（三）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，成果質量的技術指標及精度指標，均遠高于《規(guī)范》要求。
�。ㄋ模⿵母倪M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：
[1]中華人民共和國建設部. 建筑變形測量規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.
[2]國家技術監(jiān)督局.國家一、二等水準測量規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社，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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