摘 要：火力發(fā)電廠煙囪作為高聳建構(gòu)筑物的代表，對其傾斜進行監(jiān)測越發(fā)顯得重要。針對江西某新建火力發(fā)電廠煙囪的特點，制定了對煙囪頂部采用測角前方交會法和底部采用極坐標(biāo)法組合模式進行煙囪整體傾斜監(jiān)測的方案，并對監(jiān)測結(jié)果進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

中圖分類號：TU746.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0301-02

引 言

高聳建構(gòu)筑物的傾斜觀測成果的真實可靠度直接影響工程建構(gòu)筑物可靠性等級的正確評定和預(yù)測預(yù)報的準(zhǔn)確性。國內(nèi)諸多工程技術(shù)人員對傾斜觀測進行了應(yīng)用研究，劉華[1]詳細的論述了傾斜檢測方法和各方法的優(yōu)缺點，并采用三維激光掃描技術(shù)對風(fēng)機塔筒進行了傾斜觀測的應(yīng)用研究；付宏平[2]結(jié)合蘭州生物制藥廠廠區(qū)煙囪傾斜變形測量的實例論述了采用前方交會進行傾斜觀測的方案；付新啟[3]研究了一種建筑物傾斜觀測的通用方法，并對誤差傳播進行了分析；彭偉平[4]提出了大角前方交會和小角前方交會的新方法進行煙囪傾斜觀測。就煙囪的傾斜變形觀測而言多采用前方交會法測定煙囪頂部、底部中心相對位移量，然后根據(jù)中心之間的垂直距離計算煙囪的整體傾斜值。

本文以江西某新建火力發(fā)電廠煙囪為例對煙囪頂部采用測角前方交會法和底部采用極坐標(biāo)法組合觀測模式測定觀測水平圓切面上四個以上觀測點，采用最小二乘法擬合出頂部和底部中心坐標(biāo)，計算頂部中心相對底部中心的位移后計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)簡介

1.1 測角前方交會法

測角前方交會是在兩個及以上已知測站點對觀測目標(biāo)進行角度觀測，然后計算出觀測點的位置，該方法的作業(yè)如圖1，計算公式如式1。

1.3 擬合圓最小二乘算法

最小二乘法（又稱最小平方法）是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過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)電廠已建成投運的東側(cè)煙囪為監(jiān)測對象進行整體傾斜觀測分析，該電廠東側(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，在進行整體傾斜觀測時將煙囪作為一個剛體，設(shè)計高度為240m，設(shè)計中心坐標(biāo)為A=1657.50m、B=1993.25m（電廠獨立AB坐標(biāo)系）。通過現(xiàn)場實地踏勘發(fā)現(xiàn)煙囪周圍建構(gòu)筑物較多，嚴重遮擋了對煙囪底板的觀測視線，因此對煙囪底部的觀測采用極坐標(biāo)法；從煙囪的外部觀測主體的傾斜，頂部傾斜測標(biāo)采用前方交會法測定8個避雷針環(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)計高度）距離外選擇4個相互通視的控制點，控制點制作成強制對中墩。然后采用SOKKIA NET05X 0.5″級全站儀分別觀測鋼筋混凝土外筒外表面0.5m標(biāo)高設(shè)置4個等間隔同水平面的沉降觀測標(biāo)和232.5m標(biāo)高處設(shè)置8個避雷針環(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)高處圓心相對于0.5m標(biāo)高處圓心的偏移情況計算煙囪整體傾斜的傾斜度和傾斜方向。

2.2 方案實施

根據(jù)以上技術(shù)方案，自2014年01月至2016年06月對江西某新建火力發(fā)電廠已建成投運的東側(cè)煙囪進行了8期觀測，各期觀測采用同一基準(zhǔn)（電廠獨立A、B坐標(biāo)系統(tǒng)）和同一臺全站儀，同一組觀測人員和相同的觀測方案。

2.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)式3和式4計算煙囪頂部232.5m處的圓心坐標(biāo)相對于煙囪底部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可以計算出煙囪的整體傾斜方向α：

α=arctan（△B/△A）（6）

由式7可以計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計算得出各期觀測結(jié)果具體參考表1。

從表1可知，本工程監(jiān)測期內(nèi)煙囪整體傾斜值觀測中值約為0.00051、最大值為2014年03月20日通過觀測數(shù)據(jù)計算得出的傾斜值0.00052、最小值為2014年06月18日通過觀測數(shù)據(jù)計算得出的傾斜值0.00049。本工程煙囪整體傾斜觀測的高度為232.5m，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(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)測期內(nèi)各期觀測值均未超過規(guī)范允許的傾斜值，在監(jiān)測期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)異常情況。

根據(jù)表1的計算成果數(shù)據(jù)繪制煙囪時間-傾斜值曲線圖（如圖3所示），通過圖3可知煙囪整體傾斜進入了穩(wěn)定階段。

對比分析表1中8期傾斜方向數(shù)值可知，監(jiān)測期內(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法和極坐標(biāo)法組合技術(shù)方案對已建成高聳建構(gòu)筑物整體傾斜觀測方案可行，通過工程應(yīng)用得出江西某新建火力發(fā)電廠已建成投運的東側(cè)煙囪傾斜值在規(guī)范控制范圍內(nèi)，且2年監(jiān)測后其整體傾斜已進入穩(wěn)定狀態(tài)。本文僅論述了前方交會加極坐標(biāo)法的組合觀測模式，通過數(shù)據(jù)分析內(nèi)符合精度較好，但采用其它觀測技術(shù)進行數(shù)據(jù)對比值得進一步研究。

參考文獻

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

[2]付宏平，等.廠區(qū)煙囪傾斜變形觀測[J].測繪通報，2001（S0）：29～31.

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

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

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

收稿日期：2018-4-14