新疆石河子市天业火电厂烟囱沉降观测
摘 要:以石河子市天业火电厂烟囱沉降观测为例,阐述了高大构(建)筑物沉降观测的布网原则、观测手段、精度设定、实测及数据处理与分析的理论方法,并对观测成果作了科学判断,为决策管理部门提供了可靠的第一手资料。
关键词:烟囱,控制网,沉降观测
高大构(建)筑物(如烟囱、塔、摩天大厦等)在施工、运行过程中,正常情况要承受自重、气温、风力等各种荷载,偶尔还要受地震、飓风影响,必然会产生变形,诸如水平位移、垂直变形、扭曲以及各种连接处出现张裂等。而垂直变形往往在其各种变形中又是最重要的一个方面,变形量若超过其结构或材料的限度,将会导致高大构(建)筑物的倒塌,其后果不堪设想。因此,对高大构(建)筑物进行沉降观测,随时了解其变形量,是有效确保高大构(建)筑物安全运行的必要措施之一。为此,对石河子市天业火电厂烟囱做了沉降变形测量工作,并对观测结果做一具体探讨。
1 石河子市天业火电厂烟囱概况
石河子天业火电厂位于石河子市的北面,距离市区约3.7 km,始建于2002年,是石河子市的重点工程。该项工程耗资巨大,备受石河子市政府及天业集团员工的关注。要观测的烟囱位于该电厂厂区的东面,烟囱高度为150 m,单筒结构。筒顶外径为6.50 m,内径为6.0 m。±0.00 m外径15.00 m,内径为14.00 m。基础设于泥岩加泥质粉砂岩的强风化带上,地基土(岩)呈“土夹碎石”状。
2 高程变形控制网的布设及施测
2.1 布网原则
对烟囱的沉降观测必须布设高程控制网,精度必须保证测量误差不能掩盖真正的烟囱变形。根据这一原则就要求控制点应布设在烟囱的施工范围之外,同时还要求每期的观测都要进行严密的平差。
2.2 高程控制网的布设及施测
高程控制网是由施工方请兵团设计院石河子地勘分院测绘队布设,如图1所示,A是监控网的已知点(高程为419.656 m),B是最弱点。从最不利的情况考虑,设由B对烟囱进行观测,观测点8是距E最远的点。
1)设已经确定观测点一次观测的高程中误差为M观≤±1.2 mm。
2)估计监控网最弱点B的高程权倒数,得Q弱=6.36。
3)估计观测点8的施测误差。设自B出发,用S1级水准仪和因瓦尺绕烟囱一周闭合于B对闭合环进行平差处理,对观测点8用中视法测定其高程。取一测站单向观测高差的中误差为M单=0.50 mm,用等权代替法估算8相对于B的等权站数为1.75站,则8号点高程的施测误差为M测=±M单√1.75=±0.50√1.75=±0.66 mm。
4)依照(M弱)2+(M测)2=(M规)2估计最弱点B的高程中误差M弱=±√(M测)2- (M测)2=±√(1. 2)2- (0. 66)2=±1.00 mm。
5)监控网单位权中误差的设计值M0=±M弱/√Q弱=±1.00/√6.36=±0.40 mm。若按有关二等水准测量的规定对监控网进行观测,其单位权中误差(一测站往返观测高差中数中误差)为±0.35 mm,小于设计值0.41 mm,故采用二等水准测量的设备和技术措施,可以保证监控网的精度满足此项变形观测的要求。
3 观测复测周期的确定
变形观测的复测周期主要由引起变形的因素决定。由于烟囱的变形在施工期间主要是由荷载的加大而引起的;竣工后主要是由酸性腐蚀导致外壁开裂且承受风荷载与地震荷载等因素引起的,进而影响烟囱主体的安全使用。所以在施工期间主体每加高15 m就进行一次变形观测,建好后在大风、暴雨、地震等过后进行观测。在正常情况下,建好后的第一年内应每两个月观测一次,一年以后应一年观测一次。这样能够基本反映烟囱在不同情况下的变形量,及时地为管理部门提供变形资料,为科学决策提供依据。
4 变形观测方法
在施工时预埋了8个沉降变形点,布设在构筑物上的沉降观测点选用长约20 cm,直径为20 cm的钢筋,预埋设墙体内约15 cm,另一端外露,端部磨成圆头。其布设位置如图2所示。如上所述,对这8个沉降观测点的观测采用二等水准的要求,仪器采用S1水准仪。仪器各项技术参数见表1,在观测过程中各项限差规定见表2。
5 数据处理
所设的8个沉降观测点于2002年5月8日进行了观测,把该次观测值作为首次观测值H0,嗣后两年中,每一次的观测值记为HI,那么每次观测的沉陷变化量Δh=H0-HI,观测数据见表3。根据这一变化量可以看出:1)该烟囱在施工期间随着荷载的加大而有下沉的趋势,可以看出荷载是引起烟囱主体下沉的主要原因。2)从下沉趋势来看,初期下沉较为明显,当荷载加上以后就逐渐趋于稳定。3)沉陷量还不稳定,且数值差异较大,但在限差之内,可以判定该烟囱暂时还未发生异常现象。
本次观测得到了烟囱沉降变形情况的一系列资料,了解了烟囱的运营状态,得到了较为客观的结果,为决策管理部门提供了科学的决策依据。但由于观测的次数有限,观测的整体时间还不够,因此它还需要人们在今后对其继续进行跟踪观测,以期得到真正令人放心的证据。由于高大构筑物的沉降观测是一门复杂而又年轻的学科,随着高新技术的发展,其观测方法将会不断出现,且日臻完善。
|
