超超臨界機組廠區的沉降監測研究

任鵬

（浙江省電力建設有限公司，浙江 寧波315012）

1 引言

近年來，超超臨界機組技術日益成熟，其容量大、工藝參數高[1，2]，可為我國的電力建設提供有力支持[3]。超超臨界機組的運行管理情況直接關系到國計民生，其中，沉降監測是管理任務的重要組成部分，同時，沉降監測是保證機組運行的安全性的基礎[4]。超超臨界機組的廠區區域較大、范圍較廣，工作中采用精密數字水準儀采集沉降監測數據較為精確，采集速度、頻率較快[5]，極大地提高了超超臨界機組沉降監測的作業效率和監測質量。本文以某超超臨界機組沉降監測為例，通過監測與數據分析，對于如何在室內視線較暗、遮擋物較多的情況下進行沉降觀測提出解決方案，使沉降觀測達到較高的精度。

2 工程概況

本工程為1 臺摘要MW 超超臨界燃煤汽輪發電機組，廠址陸域部分為山地，高程落差超過100m；水域部分為海產品養殖區，地形地貌由山體、灘涂和蝦塘等組成，其中煤碼頭、循環水泵房等建（構）筑物位于回填而成的地基上，機組汽機房、鍋爐房位于基巖上。為了保證工程質量，施工單位在施工期間，對不同的建（構）筑物分別以月、季為周期實施沉降觀測，累積了長序列沉降數據，為后續沉降測量工作提供了依據。

3 沉降觀測

3.1 基準點及觀測點的布設

由于沿海地區地質結構對沉降的影響較大，在進行監測方案設計時，重點要考慮基準點及工作基點的穩定性。基準點和工作基點的布設應遵循由高到低、逐級發展的原則。超超臨界機組廠區的建（構）筑物較多且分布廣泛，宜按兩級布網。基準點選用在沉降范圍之外且穩定、易于長期保存的基巖上，為控制網的起算及檢核點。為了沉降觀測的便利，結合廠區原有地質資料、圖件及其建筑施工相關圖紙，分析廠區汽機房、鍋爐房的地質條件及鄰近地區的地質，在主要建筑物周圍又布設了工作基點。

沉降觀測點根據建（構）筑物的結構、形狀、地質條件等因素綜合考慮，布設在最能反映建（構）筑物變形特征和變形明顯的部位。沉降觀測點埋設應按符合設計要求，建筑物四角、地質條件有明顯不同的區段以及變形縫、沉降縫或伸縮縫的兩側；新舊建筑物或高低建筑物與縱橫墻的交接處；人工地基和天然地基的接壤處；建筑物不同結構的分界處；煙囪、水塔和大型儲藏罐等高聳構筑物基礎軸線的對稱部位；大型設備基礎及動力設備基礎的四角；框架結構建筑物的柱基上或者沿縱橫軸線必須設點。沉降觀測的標志應穩固、明顯，結構合理，不影響建（構）筑物的美觀和使用，且點位應避開障礙物，便于觀測和長期保存。

3.2 沉降觀測的實施

根據本項目實施的目的，綜合考慮原有地質資料及其建筑施工相關圖紙，通過定期監測，比較各期的高程變化來計算沉降量，主體工程采用二等水準觀測，附屬一般建（構）筑物采用三等水準觀測。每次測量前先檢驗i角，i角均小于15″。監測過程應符合相關規范要求。

在開始沉降觀測之前，首先量測沉降監測基準網，進行平差后檢查各基準點的高程，限差符合規范要求，基準網點穩定可靠，然后再利用水準儀器測量基準點與各監測點之間的高差，計算出各監測點的高程，對比每點各時間段的高程得出各點沉降量。在客觀上能夠盡量減少觀測誤差的不確定性，使監測結果具有統一趨向性，保證各次監測結果與首次監測的結果可比性更趨一致。監測完成后馬上處理數據，與前次測量數據對比，如果有限差超限等問題應重新采集數據。

精密數字水準儀及銦瓦尺與普通光學水準儀與水準尺有所不同。首先，其測量精度和銦瓦尺的遮擋率有關[6]，而且其視距越長遮擋率越大，遮擋比例越大對讀數影響也越大，動態遮擋相對于靜態遮擋對讀數影響相對較小。在設站時應盡量減少儀器與銦瓦尺之間的遮擋物，以提高觀測精度，將監測誤差降到最小。同時，盡量避開強震動，特別是銦瓦尺的劇烈震動。此外，還要合理安排作業時間，規范作業，避免日照和觀測方向處于同一方向上。應選擇有利的觀測時間，一日之中，上午10 時至下午4 時這段時間大氣比較穩定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測時，尺像會有跳動，影響讀數，應避開這段時間，陰天、有微風的天氣可全天觀測。主廠房內部作業時，由于光線較暗，致使水準儀讀數誤差較大，甚至有時不能讀出銦瓦尺上的數值。因此，在觀測時應盡量將標尺安置在光線明亮處，必要時應增加照明設備。

4 數據處理及分析

沉降監測基準網平差計算采用高程控制網數據處理軟件包進行，成果取位至0.01mm。表1 為某期水準觀測的精度統計。

表1 水準觀測的各項精度統計

沉降監測分析應注重可靠性和可行性[7]。首先，沉降點的相鄰2 次監測周期平差值的變化小于沉降觀測中誤差的2倍，則認為該點沒有發生沉降；其次，根據監測數據變化時間上的持續性判別，即相鄰2 次監測數據相差較小，并未超出極限誤差范圍，但數據的大小趨勢卻很明顯，始終上升或下沉，則說明已發生變化。

本項目超超臨界機組廠區主體重要建筑物采用二等水準觀測，包括煙囪、鍋爐、主廠房、汽機、冷卻塔等共布設487 個沉降監測點，根據JGJ 8—2016《建筑變形測量規范》、DL/T 5445—2010《電力工程施工測量規范》中重要建筑物沉降穩定判定標準，主體重要建筑物中僅1#、2#電除塵設備年度平均沉降速率最大值＞0.01mm/d（沉降穩定標準），1#、2#電除塵設備沉降尚未穩定，仍需進行跟蹤監測，其他各建筑物年度平均沉降速率最大值均≤0.01mm/d（沉降穩定標準），沉降已進入穩定階段，可以正常使用。

廠區附屬一般建（構）筑物采用三等水準觀測，包括材料庫、值班室、轉運站、棧橋、灰庫、水池、水箱等共布設786 個沉降監測點，根據JGJ 8—2016《建筑變形測量規范》、DL/T 5445—2010《電力工程施工測量規范》中一般建（構）筑物沉降穩定判定標準，附屬一般建（構）筑物中僅輸煤10kV 配電間盤柜基礎、1#脫硫工藝水箱、油泵房油泵基礎、1#堿液箱、2#堿液箱2016年度平均沉降速率最大值＞0.04mm/d（沉降穩定標準），輸煤10kV 配電間盤柜基礎、1#脫硫工藝水箱、油泵房油泵基礎、1#堿液箱、2#堿液箱沉降尚未穩定，仍需進行跟蹤監測，其他各建（構）筑物年度平均沉降速率最大值均≤0.04mm/d（沉降穩定標準），沉降已進入穩定階段，可以正常使用。

5 結語

沉降監測是超超臨界機組安全穩定運行管理的重要方面，為廠區安全提供了可靠的技術支持。在沉降監測的過程中需注意4 方面的問題：（1）起算基準點的穩定性十分重要，每次監測開始前都要嚴格按規范進行起算點的檢校，檢測無誤方能使用；（2）沉降監測點的選擇要結合現場實際情況，建（構）筑物的結構、形狀、地質條件等因素綜合考慮，布設在最能反映建（構）筑物變形特征和變形明顯的部位；（3）對于地質基礎較差區域，應增加監測點的個數，關鍵位置以及經常性受影響的位置加密監測點；（4）沉降監測的過程以及數據的處理都應嚴格執行規范要求。