（13黄河勘测规划设计有限公司 河南郑州 450000；
2 郑州轨道交通设计研究院有限公司 河南郑州 450000）
摘要：通过对豫东某电厂冷却塔在前期施工及早期运行过程环形基础沉降变形进行检测，简述施测过程，了解施工过程中沉降量随上部荷载增加的一般变化规律。同时针对土建施工中出现部分测点的不均匀沉降，从勘测报告、设计要求入手，结合地基基础检测资料、施工工况变化等分析不均匀沉降的原因，以及对其后续跟踪变形观测，分析了其稳定性，对类似工程施工期安全评定具有借鉴意义。
关键词：冷却塔；沉降监测；环形基础；载荷试验
1 前言
为实现城区的集中供热，提高能源综合利用效率，改善地区生态环境和城市居民的生活质量，豫东某市建设了一大型火电项目。其中设有两座6000m²逆流式自然通风冷却塔，冷却塔圆形筏板基础半径50m,塔高约120m，环形基础地基类型为CFG桩+干振碎石桩复合地基。在筒壁浇筑到40米高度时，发现出现不均匀沉降，之后相邻点最大沉降差达到50.6mm，其中至结构封顶最大沉降量为67.88mm。
2 沉降监测
本工程位于黄河中下游冲洪击平原，岩土地层以粉土和粉质黏土为主，且相互交杂，为不均匀地基土分布。对于上部建（构）筑物会产生不均匀沉降，当这种不均匀沉降超过了一定限度后，产生的后果就是不能完全利用或根本无法使用。因此对冷却塔环墙进行连续的监测是冷却塔储水过程的必要安全措施。
2.1 控制网的布设
控制网主要由基准点和工作基点构成，控制网可分段布设成局部的独立网，同观测点一起布设成闭合环网、附合网或附合线路等形式。基准点布设在施工区域以外，避免受施工的影响。工作基准点布设在施工区域不易破坏的地方，既利于保存又方便使用。根据已往数据统计显示，工作基准点离冷却塔的距离一般不小于冷却塔半径。因此，本次工作基准点距环形基础的距离不小于50m。
控制网应定期复测，在建筑施工过程中，每间隔1个月复测一次，施工结束后第一年每3个月复测一次，以后可逐次降低但不少于1年1次，如有特殊情况应及时进行复测并对其稳定性进行分析。
2.2 监测点的布设与观测
环形基础承载了冷却塔上部结构主要荷载，冷却塔池壁与环形基础为一整体，测点布设于池壁上能有效的反映环形基础随上部荷载变化的沉降位移量。本工程每一冷却塔分别沿池壁环墙均匀布设了8个测点，其布置如图1所示。施工期间塔筒每增高20米观测1次；塔筒施工结束后，第一年观测不少于6次，以后每年观测1次，现场施工图如图2所示。观测时使用徕卡DNA03精密水准仪，按二等水准野外作业技术要求进行观测。在外业观测完成后，记录荷载或施工高度变化，以及工况的变化情况。
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图2 现场施工图
2.3 监测数据分析
冷却塔筒壁施工主要集中在2017年3月至6月，通过各测点的变化曲线图（图3所示）可知，总体上各测点沉降量随上部载荷的增加而变大，之后变化速率降低。但在筒壁施工过程中也出现部分测点异常抬升的情况，即判定出现不均匀沉降，且之后测点间沉降差继续增大，在2017年6月份的观测中，发现相邻测点6和7之间沉降差最大为50.6mm，冷却塔筒壁浇筑阶段各测点沉降变化时间曲线图如图3所示。
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图3 筒壁浇筑阶段沉降时间曲线图
3 不均匀沉降成因分析
发现冷却塔不均匀沉降后，项目部迅速收集前期地勘成果资料、设计图纸以及施工单位的施工日志，结合地基基础检测报告和我们自己的观测记录报告等，进行综合分析，并在之后加密观测次数，增加了倾斜观测，密切关注冷却塔的变化趋势。
3.1 勘测成果分析
本工程位于黄河中下游冲洪击平原，场地岩土地层层序上部较为稳定，以粉土和粉质黏土为主；中部以粉土和粉质黏土交互出现；下部岩土分布性质较为稳定。工程特性上粉土和粉质黏土相互交杂，为不均匀地基土。
3.2 设计要求
设计要求冷却塔地基基础处理采用符合地基方案，且规定场地土为中软场地土。环形基础外回填土应在风筒施工第一板前完成，回填土应分层夯实，分层虚铺厚度不得超过30cm，压实系数不小于0.96。
3.3 桩基检测成果
本工程环形基础采用CFG桩+干振碎石桩复合地基。环形基础环向均匀布置190列，径向间距1.6m，其中CFG桩长16米，桩端持力层在层⑥粉土层；干振碎石桩长9米，桩端持力层在层④粉土层，复合地基承载力特征值为300kPa。复合地基载荷试验概况见下表：
表1 环形基础多桩复合地基载荷试验概况表
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其中最大沉降量试验点的p-s、s-lgt曲线图如4所示。
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图4 最大沉降试验点p-s、s-lgt曲线图
从检测成果分析，验算地基极限承载能力是满足要求。但各试验点最大沉降量差别较大，主要还是由于岩土地层为不均匀地基土分布。
3.4 施工记录及工况变化
在基础施工过程中，发现截桩不够规范，出现部分断桩情况发生，且后续处理由于较为复杂，施工单位只从简处理；同时在环形基础回填中，分层夯实未按照设计要求执行，以上原因均对后续的不均匀沉降具有一定影响。
在环形基础沉降出现异常时间段内，通过查阅施工日志和观测巡视的工况变化中，发现位于冷却塔出水口方向20米位置，循泵房进行基础开挖及降水施工，基础开挖深度-8米，由于局部管井降水导致冷却塔地下水分布发生显著改变，影响地基基础的承载力变化，从而导致冷却塔出现非均匀沉降，其中临近循泵房施工最近的测点7、8变形明显。
4 稳定性分析
发现冷却塔不均匀沉降后，且通过查阅资料，现场巡查等，初步找到影响冷却塔环形基础不均匀沉降的主要影响因素。通过与设计、建设方的反映与沟通，初步制定相应的对策，首先改变周边临近施工的降水方式和降水流量控制，加快循泵房施工工期安排。同时检测单位增加的观测频次，密切关注后续沉降变化。我们也从后续近一年的观测中发现，随着冷却塔风筒建筑完成，其沉降量变化速率明显减小，随着相邻建筑物施工结束，环形基础的沉降趋于稳定，沉降差并未进一步扩大。冷却塔各测点全过程变化曲线图如图5所示。
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图5 各测点全过程沉降时间曲线图
5 结束语
通过对本工程试运行前的观测，由发现问题到最终确定上部结构的稳定安全，说明对电厂重要建筑物进行变形测量的重要性。在建（构）筑物主体结构设计时关键还是地基基础设计，而往往在对地基基础进行设计过程中，并没有考虑周边工况的变化对其影响，而且一般也较难确定影响范围和影响程度。所以在密集地下工程建（构）筑物工程施工中，就要求建设方合理的安排施工循序和工期安排，尽量减少相邻结构之间的互相影响，降低因施工组织不当或施工安排不合理造成的安全风险。
参考文献：
[1]闫强刚.某热电厂冷却塔地基沉降变形的原因分析 《勘察科学技术》2006年第2期；
[2]《火力发电厂工程测量技术规程》（DL/T 5001—2014）；
[3]罗福午主编.建筑工程质量缺陷事故分析及处理.武汉:武汉工 业大学出版社,1999
[4]肖百趁.某电厂建、构筑物地基基础下沉成因分析及处理方案研究.西安科技大学硕士学术论文。
论文作者:王小飞1,赵露2,柳利利3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/17
标签：冷却塔论文; 环形论文; 基础论文; 地基论文; 不均匀论文; 曲线图论文; 复测论文; 《电力设备》2018年第21期论文;