摘 要：火力發(fā)電廠(chǎng)煙囪作為高聳建構(gòu)筑物的代表，對(duì)其傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)越發(fā)顯得重要。針對(duì)江西某新建火力發(fā)電廠(chǎng)煙囪的特點(diǎn)，制定了對(duì)煙囪頂部采用測(cè)角前方交會(huì)法和底部采用極坐標(biāo)法組合模式進(jìn)行煙囪整體傾斜監(jiān)測(cè)的方案，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析得出煙囪整體傾斜在控制范圍內(nèi)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：煙囪；傾斜監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU746.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）14-0301-02

引 言

高聳建構(gòu)筑物的傾斜觀(guān)測(cè)成果的真實(shí)可靠度直接影響工程建構(gòu)筑物可靠性等級(jí)的正確評(píng)定和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)諸多工程技術(shù)人員對(duì)傾斜觀(guān)測(cè)進(jìn)行了應(yīng)用研究，劉華[1]詳細(xì)的論述了傾斜檢測(cè)方法和各方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)塔筒進(jìn)行了傾斜觀(guān)測(cè)的應(yīng)用研究；付宏平[2]結(jié)合蘭州生物制藥廠(chǎng)廠(chǎng)區(qū)煙囪傾斜變形測(cè)量的實(shí)例論述了采用前方交會(huì)進(jìn)行傾斜觀(guān)測(cè)的方案；付新啟[3]研究了一種建筑物傾斜觀(guān)測(cè)的通用方法，并對(duì)誤差傳播進(jìn)行了分析；彭偉平[4]提出了大角前方交會(huì)和小角前方交會(huì)的新方法進(jìn)行煙囪傾斜觀(guān)測(cè)。就煙囪的傾斜變形觀(guān)測(cè)而言多采用前方交會(huì)法測(cè)定煙囪頂部、底部中心相對(duì)位移量，然后根據(jù)中心之間的垂直距離計(jì)算煙囪的整體傾斜值。

本文以江西某新建火力發(fā)電廠(chǎng)煙囪為例對(duì)煙囪頂部采用測(cè)角前方交會(huì)法和底部采用極坐標(biāo)法組合觀(guān)測(cè)模式測(cè)定觀(guān)測(cè)水平圓切面上四個(gè)以上觀(guān)測(cè)點(diǎn)，采用最小二乘法擬合出頂部和底部中心坐標(biāo)，計(jì)算頂部中心相對(duì)底部中心的位移后計(jì)算其整體傾斜值和方向，涉及到的技術(shù)方法如下。

1 方案技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 測(cè)角前方交會(huì)法

測(cè)角前方交會(huì)是在兩個(gè)及以上已知測(cè)站點(diǎn)對(duì)觀(guān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行角度觀(guān)測(cè)，然后計(jì)算出觀(guān)測(cè)點(diǎn)的位置，該方法的作業(yè)如圖1，計(jì)算公式如式1。

1.3 擬合圓最小二乘算法

最小二乘法（又稱(chēng)最小平方法）是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過(guò)最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡(jiǎn)便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。本文采用的擬合圓最小二乘算法是在Visual Studio中實(shí)現(xiàn)，其具體代碼如下：

2 工程應(yīng)用

本文以江西某新建火力發(fā)電廠(chǎng)已建成投運(yùn)的東側(cè)煙囪為監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行整體傾斜觀(guān)測(cè)分析，該電廠(chǎng)東側(cè)煙囪采用鋼筋混凝土外筒、雙管懸掛式鈦鋼復(fù)合板內(nèi)筒煙囪設(shè)計(jì)，在進(jìn)行整體傾斜觀(guān)測(cè)時(shí)將煙囪作為一個(gè)剛體，設(shè)計(jì)高度為240m，設(shè)計(jì)中心坐標(biāo)為A=1657.50m、B=1993.25m（電廠(chǎng)獨(dú)立AB坐標(biāo)系）。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)煙囪周?chē)?gòu)筑物較多，嚴(yán)重遮擋了對(duì)煙囪底板的觀(guān)測(cè)視線(xiàn)，因此對(duì)煙囪底部的觀(guān)測(cè)采用極坐標(biāo)法；從煙囪的外部觀(guān)測(cè)主體的傾斜，頂部?jī)A斜測(cè)標(biāo)采用前方交會(huì)法測(cè)定8個(gè)避雷針環(huán)扣的平面位置。

2.1 技術(shù)方案

首先在煙囪四周不小于3h（h為煙囪設(shè)計(jì)高度）距離外選擇4個(gè)相互通視的控制點(diǎn)，控制點(diǎn)制作成強(qiáng)制對(duì)中墩。然后采用SOKKIA NET05X 0.5″級(jí)全站儀分別觀(guān)測(cè)鋼筋混凝土外筒外表面0.5m標(biāo)高設(shè)置4個(gè)等間隔同水平面的沉降觀(guān)測(cè)標(biāo)和232.5m標(biāo)高處設(shè)置8個(gè)避雷針環(huán)扣，然后擬合出0.5m標(biāo)高和232.5m標(biāo)高處圓心坐標(biāo)，根據(jù)232.5m標(biāo)高處圓心相對(duì)于0.5m標(biāo)高處圓心的偏移情況計(jì)算煙囪整體傾斜的傾斜度和傾斜方向。

2.2 方案實(shí)施

根據(jù)以上技術(shù)方案，自2014年01月至2016年06月對(duì)江西某新建火力發(fā)電廠(chǎng)已建成投運(yùn)的東側(cè)煙囪進(jìn)行了8期觀(guān)測(cè)，各期觀(guān)測(cè)采用同一基準(zhǔn)（電廠(chǎng)獨(dú)立A、B坐標(biāo)系統(tǒng)）和同一臺(tái)全站儀，同一組觀(guān)測(cè)人員和相同的觀(guān)測(cè)方案。

2.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)式3和式4計(jì)算煙囪頂部232.5m處的圓心坐標(biāo)相對(duì)于煙囪底部0.5m處的圓心坐標(biāo)的A、B坐標(biāo)差值△A和△B。

△A=A頂-A底（3）

△B=B頂-B底（4）

由式5則可知煙囪頂部232.5m相對(duì)于煙囪底部0.5m的位移值S：

S=（（△A）2+（△B）2）1/2（5）

由式6可以計(jì)算出煙囪的整體傾斜方向α：

α=arctan（△B/△A）（6）

由式7可以計(jì)算出煙囪的整體傾斜度i：

i=S/（232.5-0.5）=S/232（7）

由式3、式4、式5、式6和式7計(jì)算得出各期觀(guān)測(cè)結(jié)果具體參考表1。

從表1可知，本工程監(jiān)測(cè)期內(nèi)煙囪整體傾斜值觀(guān)測(cè)中值約為0.00051、最大值為2014年03月20日通過(guò)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得出的傾斜值0.00052、最小值為2014年06月18日通過(guò)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得出的傾斜值0.00049。本工程煙囪整體傾斜觀(guān)測(cè)的高度為232.5m，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）[5]：多層和高層建筑的整體傾斜或高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降，允許的傾斜值為0.002，0.00052<0.002，因此煙囪的整體傾斜監(jiān)測(cè)期內(nèi)各期觀(guān)測(cè)值均未超過(guò)規(guī)范允許的傾斜值，在監(jiān)測(cè)期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)異常情況。

根據(jù)表1的計(jì)算成果數(shù)據(jù)繪制煙囪時(shí)間-傾斜值曲線(xiàn)圖（如圖3所示），通過(guò)圖3可知煙囪整體傾斜進(jìn)入了穩(wěn)定階段。

對(duì)比分析表1中8期傾斜方向數(shù)值可知，監(jiān)測(cè)期內(nèi)煙囪的傾斜方向基本一致。

3 結(jié) 論

根據(jù)以上論述采用前方交會(huì)法和極坐標(biāo)法組合技術(shù)方案對(duì)已建成高聳建構(gòu)筑物整體傾斜觀(guān)測(cè)方案可行，通過(guò)工程應(yīng)用得出江西某新建火力發(fā)電廠(chǎng)已建成投運(yùn)的東側(cè)煙囪傾斜值在規(guī)范控制范圍內(nèi)，且2年監(jiān)測(cè)后其整體傾斜已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。本文僅論述了前方交會(huì)加極坐標(biāo)法的組合觀(guān)測(cè)模式，通過(guò)數(shù)據(jù)分析內(nèi)符合精度較好，但采用其它觀(guān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比值得進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]劉華等.三維激光掃描技術(shù)在風(fēng)機(jī)塔筒傾斜觀(guān)測(cè)中的應(yīng)用[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2016（S0）：49～53.

[2]付宏平，等.廠(chǎng)區(qū)煙囪傾斜變形觀(guān)測(cè)[J].測(cè)繪通報(bào)，2001（S0）：29～31.

[3]付新啟，等.建筑物傾斜觀(guān)測(cè)的通用方法[J].測(cè)繪通報(bào)，2004（4）：33～35.

[4]彭偉平，等.煙囪傾斜變形觀(guān)測(cè)的新方法及其應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2004（10）：38～41.

[5]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

收稿日期：2018-4-14