核电站汽轮机运转层预埋件位移监测与分析方案
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摘要：本文依托与宁德核电1&2#机组大体积混凝土浇注过程中对汽轮机运转层平台高精度预埋件产生影响的问题，针对性地提出制定并实施预埋件位移监测方案的必要性，并对方案的实施依据及实施的具体过程进行论述、分析，以期在位移发生时采取相应措施，避免和减少损失，保证浇注正常进行，提高工作效率，同时为后续机组的方案设计提供设计依据。
关键词：汽轮机运转层，预埋件，位移监测，对比分析
由于核电汽轮机运转层平台为大体积混凝土浇注工程，混凝土浇注振捣过程中、预埋件本身的自重、混凝土的收缩、温度的变化等因素均可能会对各预埋件造成平面位移及纵向倾斜，而在具体施工过程中，目前核电施工领域仅对预埋件混凝土浇注前及浇注后的精度有明确要求，而对其浇注过程中的预埋件位移监测控制尚属真空，均没有明确的规范及相关设计实施方案对其进行制约。针对此问题，笔者认为有必要制定出一套完善的监测方案并加以实施。
1 监测方案实施的必要性
汽机预埋件在混凝土浇注后均已成型，为非可控因素，一旦后续施工过程中发现其发生不均匀位移或较大倾斜，将直接导致建筑物质量低下甚至成为废品，同时直接影响后续施工进度，对经济造成重大损失。
汽机预埋件在发生质量事件之前都常常会出现空间位置移动，如果浇注过程中能有相关规范或方案加以指导，可在实施过程中对发现位置异常的预埋件能及时采取相应措施做出调整和处理，可避免和减少损失，保证浇注正常进行，提高工作效率。
通过数据的分析和积累，可为后续工程的决策和设计积累资料，同时可用于检验当前预埋件加固措施是否合理，为以后修改施工加固方法、制定设计规范提供依据。
基于上述因素考虑，在汽轮机运转层大体积混凝土浇注过程中，可发现其实施测量监测的必要性，它不但可以对浇注过程中预埋件空间位置移动进行预警，还能验证预埋件加固措施设计的合理性与可靠性。
2 监测方案的确定
由于汽机上预埋件属局部预埋件的控制，施工中将不考虑建筑物的位移影响，仅对预埋件的相对位移进行监测，以确定其空间位置随时间的变形特征，所以监测方案主要内容将涵盖监测内容、监测精度、监测频率和监测方案实施等四个主要部分，下面我们将分开针对上述内容进行阐述。
2.1 监测内容
本项工程根据施工图纸显示，汽机基座运转层平台大型预埋件主要分布在汽机Ⅰ～Ⅳ轴区间内，总计14块，即需要浇筑时进行实时监测。由于预埋件空间位置变化是通过监测点的位移值来表达，同时其布置的合理与否直接关系到变形监测成果的准确与否，因此监测点位置的选择应具有代表性，最能反映其变形情况。综上，我们采用对角标注法，将监测点直接设置在14块预埋件本体对角点上，以便直观地反映空间位置变化量，同时标注时需注意与施工设计图纸进行统一，以方便后期记录和数据分析。
2.2 监测精度
我们知道监测方案制定的目的就是为了能有效地求出监测点的空间位置变化，即两者其间的坐标差，而确定坐标差所要求的精度是控制网进行精度估算的基础，所以确定合理的测量精度是很重要的，过高的精度要求会使工作复杂，增加工作的费用和时间，而精度要求太低，又会增加变形分析的困难。综上，我们综合考虑设计图纸对成品预埋件精度的要求，并参考建筑工程各专业工程施工质量验收规范GB50202～GB50209等的施工要求限差，取其0.4倍作为本次监测的允许偏差进行布网和观测。
2.3 监测频率
汽轮发电机运转层混凝土浇筑共分为五个阶段，浇注过程随载荷增加而逐渐被压缩变形的外部反应大概也分为此5个阶段，为了能正确地反映出变形监测工作点的变化过程，又不遗漏掉变形速度和变化时刻，同时综合考虑工程作业条件等因素，同样分五个周期进行观测，贯穿混凝土浇注始末。
由于本项目监测时间较短，基准网没有设复测计划，但每次观测前必须对基准点和工作基准点进行稳定性检查，当变形速度过快，观测周期应尽可能缩短，或对某块预埋件单独加强观测频率。
2.4 监测方案实施
由于此项监测时间较短，不需要设置变形监测网，可直接采用极坐标法在基准点上架设仪器，测设预埋件的空间位置，所以监测基准网的稳定程度和质量好坏，对预埋件监测成果的可靠性起到至关重要的作用。本节将结合混凝土浇筑方案及现场作业实际情况，介绍监测基准网的布设方案和监测点观测方法。
2.4.1监测基准网的布设方案
本处监测网由3种点和单等级的网构成，即基准点、工作基点和监测点。基准点和工作基点构成控制网。
基准点是计算变形监测点的变形值的参考点，其布设必须稳定且不受干扰。此变形监测采用以汽机平台上的独立控制网为起算控制点，排除起始数据误差相对于监测基准网的测量误差。由于监测网的目的是监测预埋件随时间变化的位移量，因此布网的图形应与工程建筑物的形状相适应。同时，由于本监测网用于监测的预埋件定位精度为毫米级，所以要考虑哪些点位在特定方向上的精度要求高一些，应有所侧重。对于垂直变形监测控制点的选择也直接关系到观测资料的延续和准确性。综上，如右图所示，采用近似等边三角形所组成的规则网形，高程控制点程对角线布置。施工过程中对于工作基点最好在监测前进行一次复测，以检测其位置是否稳定。
2.4.2 监测点观测方法
根据2.1监测内容中所描述方案，总计监测点数56个，分为预埋件垂直位移点和水平位移点。观测时依据2.3监测频率，整个浇注周期共分为5次进行监测，总计点位280个。
表四、监测点一览表
序号 项目 监测预埋件数量 监测点数量 备注
1 预埋件垂直位移测量 14 28 为了更直观地反应预埋件空间位置变化效果，设置垂直监测点与水平监测点为同一个点
2 预埋件水平位移测量 14 28
本次监测根据混凝土浇注进度，设计监测时间累计28个小时，为不间断测量。预埋件空间位置监测分为两组同时进行，一组负责平面位置的监测，另一组负责垂直位置监测，且均分为黑、白两班倒进行全天候实时监测。同时监测过程中需对观测次数、观测时间做好详细记录，根据这些数据，计算网点的坐标。
观测时应遵循“三固定”的原则，即固定仪器、固定观测人员、固定观测路线。以期较好地消除仪器本身的系统误差和因人而异的照准误差及读书误差，同时固定路线可以较好地分析预埋件周期位移。
3数据处理及分析（对比分析）
由于本次监测共分五次进行，期间产生的数据量较大，笔者将不对其具体的处理过程进行描述，我们仅通过对预埋件的空间累计位移量进行稳定性检验和周期间的叠合分析，并利用对比分析法，得到目标点的位移量。根据以上方法的计算，我们可以较直观的判断出预埋件混凝土浇注过程中的走势及累计位移量，同时也可以针对预埋件的整体变化趋势分析问题产生的原因，并对存在缺陷的地方进行优化处理。
经宁德1、2#机组的验证，证明此套方法是切实可行的，同时也针对其编制了《汽轮机运转层混凝土浇注监测方案》予以发布并执行。其顺利的实施，有效地保证了宁德核电常规岛汽轮机部分的建造、安装工作。
4监测中需注意事项
本次监测由于涉及周期较长，中间可能会出现一些不确定环节导致错误的产生，笔者对其中一些较为常见，并经常容易出错的地方进行总结，以防止类似情况出现。
注意事项 处理措施
温差改正 观测时应及时比对温度计所示温度进行仪器改正
测量交底 交接班时，交接人对接收人要交代清楚监测路线、监测位置及记录编号，确保数据的准确一致
数据分析 在测量过程中应及时对数据进行对比计算，标注出预埋件位移偏差
超差处理 如果在检测中发现个别偏差超限的埋件，应第一时间通知该区域土建负责人，预埋件工长应立即派人配合调校，直至最大限度满足设计精度要求，以期确保所有的预埋件在浇筑过程中位置正确。
结论
对施工中容易受外界影响而易产生空间位移变化，且混凝土浇注周期相对较长的预埋件有必要在施工前制定切实可行的监测方案，以期对预埋件的空间位移情况有更为全面的实时把握，对发生较大位移的预埋件进行及时预警，第一时间做出相应地处理措施，防止工程质量事故的产生。
通过及时监测数据后处理分析找出监测体的变形规律，比较准确的评价预埋件的变化趋势，并提供较为准确的分析预报。并结合外在因素，合理地解释预埋件的各种位移现象，为后续的施工方案设计提供参考依据。
参考文献
[1] 张正禄，工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2002.
[2] GB 50026-2007 工程测量规范
[3] 张正禄，黄全义，文鸿雁等，工程的变形监测与预报[M].北京：测绘出版社，2007.
[4] 黄声享，伊晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003.
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