超超临界机组厂区的沉降监测研究

任鹏

（浙江省电力建设有限公司，浙江 宁波315012）

1 引言

近年来，超超临界机组技术日益成熟，其容量大、工艺参数高[1，2]，可为我国的电力建设提供有力支持[3]。超超临界机组的运行管理情况直接关系到国计民生，其中，沉降监测是管理任务的重要组成部分，同时，沉降监测是保证机组运行的安全性的基础[4]。超超临界机组的厂区区域较大、范围较广，工作中采用精密数字水准仪采集沉降监测数据较为精确，采集速度、频率较快[5]，极大地提高了超超临界机组沉降监测的作业效率和监测质量。本文以某超超临界机组沉降监测为例，通过监测与数据分析，对于如何在室内视线较暗、遮挡物较多的情况下进行沉降观测提出解决方案，使沉降观测达到较高的精度。

2 工程概况

本工程为1 台摘要MW 超超临界燃煤汽轮发电机组，厂址陆域部分为山地，高程落差超过100m；水域部分为海产品养殖区，地形地貌由山体、滩涂和虾塘等组成，其中煤码头、循环水泵房等建（构）筑物位于回填而成的地基上，机组汽机房、锅炉房位于基岩上。为了保证工程质量，施工单位在施工期间，对不同的建（构）筑物分别以月、季为周期实施沉降观测，累积了长序列沉降数据，为后续沉降测量工作提供了依据。

3 沉降观测

3.1 基准点及观测点的布设

由于沿海地区地质结构对沉降的影响较大，在进行监测方案设计时，重点要考虑基准点及工作基点的稳定性。基准点和工作基点的布设应遵循由高到低、逐级发展的原则。超超临界机组厂区的建（构）筑物较多且分布广泛，宜按两级布网。基准点选用在沉降范围之外且稳定、易于长期保存的基岩上，为控制网的起算及检核点。为了沉降观测的便利，结合厂区原有地质资料、图件及其建筑施工相关图纸，分析厂区汽机房、锅炉房的地质条件及邻近地区的地质，在主要建筑物周围又布设了工作基点。

沉降观测点根据建（构）筑物的结构、形状、地质条件等因素综合考虑，布设在最能反映建（构）筑物变形特征和变形明显的部位。沉降观测点埋设应按符合设计要求，建筑物四角、地质条件有明显不同的区段以及变形缝、沉降缝或伸缩缝的两侧；新旧建筑物或高低建筑物与纵横墙的交接处；人工地基和天然地基的接壤处；建筑物不同结构的分界处；烟囱、水塔和大型储藏罐等高耸构筑物基础轴线的对称部位；大型设备基础及动力设备基础的四角；框架结构建筑物的柱基上或者沿纵横轴线必须设点。沉降观测的标志应稳固、明显，结构合理，不影响建（构）筑物的美观和使用，且点位应避开障碍物，便于观测和长期保存。

3.2 沉降观测的实施

根据本项目实施的目的，综合考虑原有地质资料及其建筑施工相关图纸，通过定期监测，比较各期的高程变化来计算沉降量，主体工程采用二等水准观测，附属一般建（构）筑物采用三等水准观测。每次测量前先检验i角，i角均小于15″。监测过程应符合相关规范要求。

在开始沉降观测之前，首先量测沉降监测基准网，进行平差后检查各基准点的高程，限差符合规范要求，基准网点稳定可靠，然后再利用水准仪器测量基准点与各监测点之间的高差，计算出各监测点的高程，对比每点各时间段的高程得出各点沉降量。在客观上能够尽量减少观测误差的不确定性，使监测结果具有统一趋向性，保证各次监测结果与首次监测的结果可比性更趋一致。监测完成后马上处理数据，与前次测量数据对比，如果有限差超限等问题应重新采集数据。

精密数字水准仪及铟瓦尺与普通光学水准仪与水准尺有所不同。首先，其测量精度和铟瓦尺的遮挡率有关[6]，而且其视距越长遮挡率越大，遮挡比例越大对读数影响也越大，动态遮挡相对于静态遮挡对读数影响相对较小。在设站时应尽量减少仪器与铟瓦尺之间的遮挡物，以提高观测精度，将监测误差降到最小。同时，尽量避开强震动，特别是铟瓦尺的剧烈震动。此外，还要合理安排作业时间，规范作业，避免日照和观测方向处于同一方向上。应选择有利的观测时间，一日之中，上午10 时至下午4 时这段时间大气比较稳定，便于消除大气折光的影响，但在中午前后观测时，尺像会有跳动，影响读数，应避开这段时间，阴天、有微风的天气可全天观测。主厂房内部作业时，由于光线较暗，致使水准仪读数误差较大，甚至有时不能读出铟瓦尺上的数值。因此，在观测时应尽量将标尺安置在光线明亮处，必要时应增加照明设备。

4 数据处理及分析

沉降监测基准网平差计算采用高程控制网数据处理软件包进行，成果取位至0.01mm。表1 为某期水准观测的精度统计。

表1 水准观测的各项精度统计

沉降监测分析应注重可靠性和可行性[7]。首先，沉降点的相邻2 次监测周期平差值的变化小于沉降观测中误差的2倍，则认为该点没有发生沉降；其次，根据监测数据变化时间上的持续性判别，即相邻2 次监测数据相差较小，并未超出极限误差范围，但数据的大小趋势却很明显，始终上升或下沉，则说明已发生变化。

本项目超超临界机组厂区主体重要建筑物采用二等水准观测，包括烟囱、锅炉、主厂房、汽机、冷却塔等共布设487 个沉降监测点，根据JGJ 8—2016《建筑变形测量规范》、DL/T 5445—2010《电力工程施工测量规范》中重要建筑物沉降稳定判定标准，主体重要建筑物中仅1#、2#电除尘设备年度平均沉降速率最大值＞0.01mm/d（沉降稳定标准），1#、2#电除尘设备沉降尚未稳定，仍需进行跟踪监测，其他各建筑物年度平均沉降速率最大值均≤0.01mm/d（沉降稳定标准），沉降已进入稳定阶段，可以正常使用。

厂区附属一般建（构）筑物采用三等水准观测，包括材料库、值班室、转运站、栈桥、灰库、水池、水箱等共布设786 个沉降监测点，根据JGJ 8—2016《建筑变形测量规范》、DL/T 5445—2010《电力工程施工测量规范》中一般建（构）筑物沉降稳定判定标准，附属一般建（构）筑物中仅输煤10kV 配电间盘柜基础、1#脱硫工艺水箱、油泵房油泵基础、1#碱液箱、2#碱液箱2016年度平均沉降速率最大值＞0.04mm/d（沉降稳定标准），输煤10kV 配电间盘柜基础、1#脱硫工艺水箱、油泵房油泵基础、1#碱液箱、2#碱液箱沉降尚未稳定，仍需进行跟踪监测，其他各建（构）筑物年度平均沉降速率最大值均≤0.04mm/d（沉降稳定标准），沉降已进入稳定阶段，可以正常使用。

5 结语

沉降监测是超超临界机组安全稳定运行管理的重要方面，为厂区安全提供了可靠的技术支持。在沉降监测的过程中需注意4 方面的问题：（1）起算基准点的稳定性十分重要，每次监测开始前都要严格按规范进行起算点的检校，检测无误方能使用；（2）沉降监测点的选择要结合现场实际情况，建（构）筑物的结构、形状、地质条件等因素综合考虑，布设在最能反映建（构）筑物变形特征和变形明显的部位；（3）对于地质基础较差区域，应增加监测点的个数，关键位置以及经常性受影响的位置加密监测点；（4）沉降监测的过程以及数据的处理都应严格执行规范要求。