大型火力發(fā)電廠全過程沉降監(jiān)測及效果分析

茹建云

河北建設(shè)勘察研究院有限公司 河北石家莊 050227

為確保大型火電廠建筑物的應(yīng)用壽命以及建筑物安全性，同時(shí)向后續(xù)勘察設(shè)計(jì)以及施工工作提供詳盡的、可靠地資料與沉降參數(shù)，監(jiān)測建筑物沉降具有非常重要的作用。尤其是在建設(shè)火電廠時(shí)應(yīng)用沉降觀測對全過程進(jìn)行監(jiān)控，保證施工工序的合理性，防止施工中有不均勻沉降問題出現(xiàn)，并第一時(shí)間向勘察設(shè)計(jì)部門反饋信息，使其有效掌握相應(yīng)的資料，放置在沉降的影響下破壞建筑物結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生裂縫影響結(jié)構(gòu)應(yīng)用功能，以此形成嚴(yán)重?fù)p失。

1 工程概況及監(jiān)測方案

這一大型火電廠安裝2×330 MW 的機(jī)組，處于的地區(qū)地層是自重濕陷性黃土，有著35 mm 的厚度。對這一電廠進(jìn)行全過程沉降觀測，并設(shè)計(jì)出合理的監(jiān)測方案以及措施，獲得了精度高、可靠性強(qiáng)的原始數(shù)據(jù)，達(dá)到監(jiān)測工作的目的。這一工程主要對火電廠中的主廠房、煙囪、啟動鍋爐房等建筑物和工業(yè)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測。沉降監(jiān)測工作開展的另一個(gè)目的是在施工以及運(yùn)行過程中，結(jié)合不同的處理地基方案，在上部負(fù)荷增加、投產(chǎn)初期震動和自然降水影響等條件下對建筑物沉降量進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，將各監(jiān)測對象沉降情況及時(shí)充分的反映出來，保證工程順利開展。

2 布設(shè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)

2.1 布設(shè)沉降控制網(wǎng)

火電廠的建筑物不僅多而且分散，所以需要考慮單體沉降，同時(shí)考慮整體沉降，布設(shè)的沉降觀測點(diǎn)較多，這一工程需要根據(jù)兩個(gè)層次來布網(wǎng)，分別是擴(kuò)展網(wǎng)和控制網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)的組成是工作基準(zhǔn)點(diǎn)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)，其能夠?qū)φw沉降趨勢加以掌握。而擴(kuò)展網(wǎng)是由沉降觀測點(diǎn)以及工作基點(diǎn)組成的，主要對單體沉降進(jìn)行監(jiān)測[1]。

2.2 選擇和埋設(shè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)

應(yīng)在具有良好通視條件、利于聯(lián)測、保存以及埋設(shè)的位置布設(shè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)廠區(qū)布置圖以及相關(guān)地質(zhì)資料，選擇具有較淺巖層的位置，盡可能避開未來交通主干道以及需要埋設(shè)各種地下管線的位置對工作基點(diǎn)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)。通過實(shí)地勘測，科學(xué)設(shè)置工作基點(diǎn)以及高程基準(zhǔn)點(diǎn)，為鋼管水準(zhǔn)基點(diǎn)深埋標(biāo)石。結(jié)合火電廠地質(zhì)條件，埋設(shè)工作基點(diǎn)的深度至穩(wěn)定層，埋設(shè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)的深度至基巖。

2.3 布設(shè)沉降觀測點(diǎn)

布設(shè)沉降觀測點(diǎn)需要將建筑物沉降和地基變形特點(diǎn)全面反映出來，綜合考慮建筑物的結(jié)構(gòu)、形狀、樁型以及地質(zhì)條件等內(nèi)容，通常在建筑物沉降量較大位置、有明顯不同的地質(zhì)條件區(qū)段或是沉降縫兩側(cè)布設(shè)沉降觀測點(diǎn)；煙囪等高聳建筑物需要沿著其周邊以及基礎(chǔ)軸線交匯對稱位置進(jìn)行布設(shè)；而對于鍋爐等重型設(shè)備基礎(chǔ)以及動力設(shè)備基礎(chǔ)，可布設(shè)在其四角、埋深改變處、基礎(chǔ)形式、地質(zhì)變化處兩側(cè)；對于框架結(jié)構(gòu)的建筑物來說，可布設(shè)在每個(gè)柱基上。

3 沉降觀測

3.1 建立高程系統(tǒng)

在火電廠統(tǒng)一建立高程系統(tǒng)，基準(zhǔn)點(diǎn)將設(shè)計(jì)一等基準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，將一等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)，根據(jù)一等水準(zhǔn)精度對高程控制網(wǎng)進(jìn)行觀測。從而使得工作基準(zhǔn)點(diǎn)與高程基準(zhǔn)點(diǎn)和電廠高程系統(tǒng)一致。

3.2 布設(shè)水準(zhǔn)路線

一等水準(zhǔn)網(wǎng)是首級控制網(wǎng)，水準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)網(wǎng)的組成是多個(gè)閉合環(huán)。沉降觀測根據(jù)二級水準(zhǔn)來施測，每組建筑物能夠組成閉合環(huán)，對閉合環(huán)線進(jìn)行布設(shè)[2]。

3.3 沉降觀測方法

聯(lián)測高程基準(zhǔn)點(diǎn)以及觀測沉降點(diǎn)，應(yīng)用徠卡DNA03 電子水準(zhǔn)儀以及GPCL3 條碼式銦瓦合金標(biāo)尺進(jìn)行，儀器內(nèi)部需設(shè)置BFFB固程序，開展一等水準(zhǔn)觀測以及二級水準(zhǔn)測量。根據(jù)往返測觀測附合路線以及閉合路線。開始觀測沉降工作時(shí)，根據(jù)《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中的規(guī)定進(jìn)行儀器的i 角檢驗(yàn)，值最大為1．8″，與相關(guān)要求符合。每次觀測工作需采用三固定方式，分別是人員固定、測站數(shù)固定以及儀器設(shè)備固定。觀測中，盡可能將設(shè)站數(shù)減少，對于近距離的沉降點(diǎn)盡可能使用間視法進(jìn)行一次觀測，將高程傳遞誤差減少。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

隨著觀測日期的推移，被監(jiān)測的大多數(shù)對象沉降速率逐漸減緩，這與沉降規(guī)律符合。其中啟動鍋爐房存有過大沉降情況，墻體存有多處裂縫，而煙囪有較大的沉降速率，并且減緩較慢。啟動鍋爐房一側(cè)存在右煙道偏大沉降量情況，其累計(jì)差異沉降量比較大，由于連接了煙囪，這兩建筑體間沒有較大的沉降差異，建筑體表面沒有損傷。雖然個(gè)別建筑物累計(jì)的差異沉降量較大，但可能因?yàn)橛^測點(diǎn)處于建筑物對角線上，或是建筑體內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割，因此墻體表面和結(jié)構(gòu)上沒有明顯損傷。

5 不均勻沉降原因

5.1 不良地質(zhì)作用

不良地質(zhì)指的是在地球外動力作用下產(chǎn)生的各種地質(zhì)現(xiàn)象，例如泥石流、崩塌、滑坡、巖溶、滲透變形、河流沖刷等，如果建設(shè)工程時(shí)沒有考慮和處理這些不良地質(zhì)作用，將會形成安全隱患，在地基附加應(yīng)力增加后容易出現(xiàn)地基滑坡以及塌陷破壞等問題。

5.2 地震影響

針對淤泥軟土地基和欠固結(jié)的填土等情況，在地震等作用下回填地面、堆載地基、飽和粉細(xì)砂地基等喪失抗剪強(qiáng)度，土體失去強(qiáng)度以及承載能力，建筑物極易產(chǎn)生強(qiáng)烈沉陷及傾斜情況，甚至?xí)顾?/p>

5.3 采空區(qū)及地下采水影響

地下采水將使地基土減少孔隙水，這將縮小土粒間距，建筑物在上部結(jié)構(gòu)重力的作用下容易沉降；因?yàn)榈叵虏煽諈^(qū)有較強(qiáng)的隱伏性、難以預(yù)測塌陷情況和空間分布的規(guī)律差等特點(diǎn)，采空區(qū)將嚴(yán)重影響地基穩(wěn)定性。

5.4 建筑物荷載施加不合理

建筑物內(nèi)局部貨物堆載或存有大型設(shè)備都極易使地基承受不均勻荷載，在超出地基土的承載力時(shí)，將出現(xiàn)不均勻沉降問題。

6 結(jié)語

火電廠出現(xiàn)建筑物沉降的原因有很多，但整體來說有勘探、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行以及自然災(zāi)害等因素。因此需要長期、全面、系統(tǒng)的觀測火電廠沉降問題，掌握其沉降規(guī)律，及時(shí)找出其異常原因，并進(jìn)行分析，以此來制定補(bǔ)救措施，這對于建筑物建設(shè)和使用安全具有重要意義。