河北国华黄骅发电厂一期厂区沉降观测

　   摘要： 发电厂设备较多，结构复杂，危险性较大，必须对其进行沉降和变形监测，本文阐述了黄骅发电厂沉降观测的过程，根据各个建筑物的沉降情况，进行了沉降趋势分析，对电厂的安全运营具有重要的参考价值。文中针对黄骅电厂建筑物沉降的特点，提出一些新的测量方法，对沿海地区和其他电厂建筑物沉降观测，具有较为普遍的意义。

　　关键词：沉降观测；水准测量；数据处理；沉降量

　　一、引言

　　工程建筑物从施工到竣工，以及建成运营后很长一段时间，沉降变形是不可避免的。如果变形在一定的限度内属正常现象，但一旦超过限度，轻者使建筑物和设备产生倾斜和裂缝，影响正常使用；重者将危及建筑物和设备的安全，因此建筑物施工、大型设备安装和运营期间，都必须进行沉降监测，以便及时掌握变形情况，发现问题及时采取措施，以保障建筑物和大型设备从开始施工到运营期间的安全。

　　二、测区概况

　　黄骅电厂始建于2002年10月，电厂通过围海造地获得厂址用地，这在全国火电建设中尚属首次，也给电厂沉降观测带来新的挑战。2004年3月完成围海造地，同时电厂土建工程全面展开。2005年9月，电厂的土建工程全部完工，各系统的单体建筑均交付安装。2006年年底，投入运营发电。黄骅电厂一期两台600MW机组，需要进行沉降观测的建（构）筑物有57个。

　　三、高程基准点及沉降观测点的布设

　　（一）沉降控制网的布设
　　发电厂厂区建（构）筑物较多且分散，即应考虑单体沉降，又要考虑整体沉降，须布设较多的沉降观测点，故该工程需按两个层次布网，即控制网和扩展网。控制网由3个高程基准点和6个工作基准点组成，控制网掌握整体沉降趋势。沉降观测点与工作基点联测组成扩展网，以监控单体沉降。

　　（二）高程基准点的选点及埋设
　　高程基准点应选在通视条件良好、便于联测、利于保存和埋设的地方。结合厂区布置图和地质资料，选择岩层较浅的地点，避开将来要埋设的各类地下管线和交通主干道的位置布设高程基准点和工作基点。经实地踏勘共布设3个高程基准点和6个工作基点，均为深埋钢管水准基点标石。根据黄骅电厂的地质条件，高程基准点深度至基岩，工作基点埋深至稳定层［1］。

　　（三）沉降观测点的布设
　　沉降观测点的布设应能全面反应建筑物及地基变形特征，依据建筑物的形状、结构、地质条件、桩形等因素综合考虑，一般布设在建筑物四角沉降量较大的位置或地质条件有明显不同的区段，及沉降缝的两侧；烟囱、罐、塔器等高耸建筑物，应沿周边与基础轴线相交的对称位置布设；锅炉、汽机等重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧；框架结构建筑物的每个柱基上。根据上述原则并结合电厂的特点，我们从2004年11月开始陆续在厂区一期建（构）筑物布设了540个沉降观测点，其沉降观测点的标志分别采用墙（柱）标志和基础标志。

　　四、观测周期

　　 由于黄骅电厂是在填海造地的基础上而建设的，沉降观测周期有别于其它厂区。在施工阶段：对高耸的塔形建筑物如烟囱、脱硫吸收塔等均匀增高的建筑物，每增高其高度的1/10观测一次，对办公楼及其它楼房每加高一层观测一次。对主厂房等厂房建筑按回填基坑、浇灌柱子、安装屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。对锅炉、汽机、500KV配电装置等大型设备在荷载每增加1/10观测一次。在运营阶段，第一年每月观测一次，第二年每季度观测一次直至进入稳定阶段。

　　  五、沉降观测

　　（一）高程系统的建立
　　为了和黄骅电厂高程系统统一，沉降测量采用黄骅港高程基准，以黄骅港理论最低潮面为准。2003年5月华北电力设计院，在位于电厂东南3公里的黄骅港的杂货码头布设了一等水准点HG54、HG55，成果为黄骅港高程基准，经实地踏勘，这两个点保存完好，可以做为沉降测量的起算点。

　　以一等水准点HG54为起算点，按一等水准精度观测厂区高程控制网，平差后求得BM1、BM2和BM3高程作为电厂沉降测量的高程基准点。这样使高程基准点和工作基准点与电厂高程系统保持一致。

　　（二）水准路线的布设
　　首级控制网为一等水准网，由三个闭合环组成水准结点网。沉降观测按二级水准施测，每组建筑物组成一个闭合环，共布设57个闭合环线。

　　（三）沉降测量的观测方法
　　高程基准点联测和沉降点观测，均使用徕卡DNA03电子水准仪、GPCL3条码式铟瓦合金标尺，选用仪器内部设置的BFFB固程序，进行一等水准观测和二级水准测量。按往返测进行闭合路线或附合路线观测。沉降观测开始前、后，按《国家一、二等水准测量规范》要求对仪器进行i角检验，最大值为1.8″，符合《规范》要求［2］。每次观测均采用人员固定、仪器设备固定、测站数固定的“三固定”的作业方法。在观测过程中，尽量减少设站数，对距离较近的沉降点，尽量采取间视法一次观测，以减少高程传递误差［3］。

　　  六、数据处理

　　（一）观测成果的记录与计算
　　观测成果记录由水准仪自动完成，其距离取至0.01m,高差取至0.01mm。沉降观测结束后，我们对外业成果进行检查和验算，确定无误后进行平差计算，一等水准测量平差计算采用“南方平差易”软件在微机上进行，二等水准测量采用简易平差法手工进行计算。

　　（二）精度评定
　　本次沉降测量共布设一等水准闭合环3个，最大闭合差为+0.4mm，允许闭合差±2.7mm；二级水准测量共布设57条附合路线，最大闭合差为-1.5mm，允许闭合差±4.2mm，小于限差的要求。一等水准测量每千米水准测量的偶然中误差±0.15mm/km；每千米水准测量全中误差±0.11mm/km。

　　 七、沉降数据分析

　　（一）高程基准点高程成果
　　根据黄骅电厂特殊情况，我们对高程基准点和工作基点每半年观测一次。从高程成果以看出3个高程基准点BM1 、BM2和 BM3多观测结果相差不大，这说明高程基准点稳定可靠。各工作基点沉降量大小不一，均有沉降。最大沉降点S6点，沉降量达65.5mm；次之为S4点沉降量为6.1mm；S3点沉降最小沉降量为3.4mm；其他各点均有不同程度的变化。S6点沉降量较大，是因在点位附近进行真空预压所致，其他各点略有沉降是电厂地面荷载增加，引起一定的沉降。从一等网的观测结果及精度分析情况可以看出：各点高程基准点和工作基点的观测数据稳定，精度较高，所测结果具有较强的可信度，完全可以满足本工程《设计书》的精度要求。

　　（二）沉降情况分析
　　通过2004年至2008年多次观测数据对比，可分析出各建筑物的沉降情况。

　　1、烟囱沉降量最大
　　沉降量最大的建筑物是205米高的烟囱，在四个沉降点中，沉降最大的是3#沉降点沉降量51.20mm，沉降最小的是1#沉降点沉降量49.32mm，平均沉降量50.56 mm。沉降速率最大的是在烟囱80~150米高期间，达到0.11 mm/d。其他时段沉降速率在0.05~0.08mm/d之间，2008年9月~12月最后几次观测，百日沉降量小于0.04 mm/d，已达到稳定期。虽然沉降量和沉降速率过大，但沉降均匀。

　　2、1#锅炉、2#锅炉沉降量较大
　　1#锅炉共安装17个沉降观测点，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#锅炉共安装16个沉降观测点，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。两台锅炉沉降沉降均匀，沉降速率最大发生在锅炉注水前后，是荷载变化引起的。

　　3、 1#主厂房、控制楼、脱硫电控楼、1#脱硫吸收塔、碎煤机室、雨水泵房、海水综合泵房和斗轮机沉降明显

1#主厂房安装18个沉降观测点，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。控制楼安装12个沉降观测点，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。其它几个建筑物平均沉降量在25.82.58~30.13 mm之间，这几个建筑物沉降较为均匀。

　　4、其他建（构）筑物存在不同程度的沉降现象
　　其它建(构)筑物存在不同程度的沉降现象,其中2#汽机沉降量最大, 平均沉降量22.46mm,，最大沉降速率0.07 mm/d。2#水平烟道之间沉降量最小, 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之间,均有一定的沉降,在这里不再逐一说明。

　　（三）各建（构）筑物沉降情况小结
　　由以上沉降情况可以看出，虽然各沉降点变化情况不一，但就各建（构）筑物的沉降情况而言，其数据变化还是较好的反应了其沉降状况。各建（构）筑物虽有沉降，但比较均匀，不会引起倾斜、变形等不利情况。从最后四个月的数据来看，除个别建筑物沉降速率0.004~0.005mm/d之间，需继续观测外，其它建筑物百日沉降速率均小于0.004 mm/d，可以说已经进入稳定期。