程志強(qiáng) ，魏祥平

(1.浙江東震土地規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，浙江 湖州 313200；2.淮北礦業(yè)集團(tuán)，安徽 淮北 235000)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，土地資源越來(lái)越緊缺，特別是一些資源型城市，因礦產(chǎn)資源開(kāi)采導(dǎo)致大量的土地破壞，制約了城市發(fā)展。淮北市就是一座因煤而生的城市，城市西、北因山阻隔了城市的擴(kuò)展，東、南為煤礦采空區(qū)，同樣也阻礙了城市發(fā)展。為了有效利用土地資源，該城市針對(duì)大量的采煤沉陷區(qū)進(jìn)行了綜合治理，將塌陷土地整治為公園或建設(shè)用地，改變了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，同時(shí)也滿足了城市發(fā)展的需要。

進(jìn)行高層建筑變形監(jiān)測(cè)，在采空區(qū)上方的建筑與非采空區(qū)上方的建筑，其最主要區(qū)別是在采空上方的建筑要受到井工開(kāi)采殘余變形影響，特別是高層建筑荷載大，會(huì)破壞原有應(yīng)力平衡[1-3]。因此，對(duì)建立在采空區(qū)上的高層建筑物進(jìn)行運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)方案及儀器選型就尤為重要。本文主要是通過(guò)對(duì)在煤礦采空區(qū)上方建設(shè)的桓湖花園高層建筑運(yùn)營(yíng)期間變形監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行探討，達(dá)到合理布設(shè)監(jiān)測(cè)站、科學(xué)收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為高層建筑的安全運(yùn)營(yíng)提供可靠依據(jù)。

1 概 述

桓湖花園高層建筑共7棟高層建筑，占地面積約50 000 m2(長(zhǎng)約400 m，寬約120 m)，最高31層，最低19層(1號(hào)樓19層，2號(hào)樓20層，3號(hào)樓23層，4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)樓28層，7號(hào)樓31層)，房屋結(jié)構(gòu)形式均為框架式抗震結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防6度，抗震設(shè)防類(lèi)別丙類(lèi)，施工前采取注漿充填技術(shù)對(duì)地下采空區(qū)進(jìn)行了注漿加固。注漿充填技術(shù)的原理是通過(guò)對(duì)井下采煤工作面上方關(guān)鍵層下形成的離層空間進(jìn)行注漿支撐起關(guān)鍵層，減弱地表變形，保障建(構(gòu))筑物安全[4]。項(xiàng)目2013年開(kāi)始建設(shè)，2017年建成投入運(yùn)營(yíng)。

建設(shè)用地位于相城煤礦一水平七采區(qū)老采空區(qū)上方。建設(shè)用地區(qū)域煤層開(kāi)采時(shí)間為1977～1979年，開(kāi)采深度為80～130 m，煤層開(kāi)采厚度為2.5 m，煤層傾角7～8°。煤層開(kāi)采方法為炮采，工作面開(kāi)采寬度約為20～100 m。相鄰工作面間殘留有部分煤柱。建設(shè)用地區(qū)域上覆地層中沖積層厚度約為66～74 m；基巖較薄，厚度約為30～60 m?；负▓@高層建筑井上下對(duì)照?qǐng)D如圖1所示，俯瞰圖如圖2所示。

圖1 井上下對(duì)照?qǐng)D

圖2 俯瞰圖

因本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)對(duì)象(高層建筑)是建立在采空區(qū)上方，監(jiān)測(cè)任務(wù)主要有兩點(diǎn)：一是對(duì)高層建筑進(jìn)行沉降變形監(jiān)測(cè)，二是對(duì)高層建筑傾斜監(jiān)測(cè)。

2 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

2.1 技術(shù)依據(jù)

(1)GB 50026-2007,工程測(cè)量規(guī)范；

(2)GB/T12897-2006,國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范；

(3)GB/T12898-2009,國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范；

(4)JGJ8-2016,建筑變形測(cè)量規(guī)范；

(5)煤礦測(cè)量規(guī)程；

(6)安監(jiān)總煤裝[2017]66號(hào),建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程；

(7)CH 1016-2008,測(cè)繪作業(yè)人員安全規(guī)范；

(8)CH/T1004-2005,測(cè)繪設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定。

2.2 布點(diǎn)方案

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)，因監(jiān)測(cè)區(qū)位于采空區(qū)上方，為了確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，基準(zhǔn)點(diǎn)必須布設(shè)在未受開(kāi)采影響的區(qū)域，利用淮北礦區(qū)巖移參數(shù)對(duì)井工開(kāi)采影響范圍進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)結(jié)合此區(qū)域開(kāi)采期間巖移觀測(cè)站數(shù)據(jù)，分析圈定開(kāi)采影響范圍[5]，如圖3所示。結(jié)合地表情況，監(jiān)測(cè)站基準(zhǔn)點(diǎn)共布設(shè)3個(gè)，在采煤沉陷影響范圍線100 m外。

(2)工作基點(diǎn)布設(shè)：本項(xiàng)目在地下停車(chē)場(chǎng)出入口布設(shè)1個(gè)工作基點(diǎn)。

(3)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

①沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：因建筑物地面墻體1～4層有外掛裝飾，不方便布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，因此沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在地下室各幢墻體柱子上，距地面以上50 cm處，共布設(shè)96個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

②傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：每幢樓在頂部布設(shè)6個(gè)傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)(前后每面兩個(gè)，左右每面一個(gè))，并于五層布設(shè)相對(duì)應(yīng)的6個(gè)傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)42個(gè)傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

圖3 桓湖花園觀測(cè)站布點(diǎn)及觀測(cè)線路圖

2.3 測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)采用混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆注的方法埋設(shè)于地表。埋設(shè)墩為1 m×1 m×0.8 m,采用φ20 cm、長(zhǎng)度400 mm的圓鋼或羅紋鋼做標(biāo)心，底部折彎，頂部球面，中心刻劃清晰精細(xì)“+”字絲。

建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)采用電鉆于建筑物墻體柱子鉆眼，埋入圓形銅柱，外露5 cm。

傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用反射貼片布設(shè)。

2.4 監(jiān)測(cè)方案

2.4.1 設(shè)備選型

該工程使用設(shè)備情況如下：

儀器類(lèi)別型號(hào)精度指標(biāo)附件全站儀TOPCONMS05A0.5″0.5 mm+1 ppm站牌、棱鏡、對(duì)中基座、彎管目鏡電子水準(zhǔn)儀徠卡DNA03±0.3 mm/km2 m尺銦鋼條碼尺,精確讀數(shù)至0.01 mm

2.4.2 控制測(cè)量

利用淮北市區(qū)內(nèi)的國(guó)家二等水準(zhǔn)基點(diǎn)，按二等水準(zhǔn)要求將高程傳遞到布設(shè)的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上。

2.4.3 變形監(jiān)測(cè)

(1)監(jiān)測(cè)原則

按五固定執(zhí)行：固定人員、固定儀器、固定線路、觀測(cè)環(huán)境條件要穩(wěn)定、固定觀測(cè)程序和方法。

(2)監(jiān)測(cè)方法

①水準(zhǔn)測(cè)量方法：按三等水準(zhǔn)要求進(jìn)行觀測(cè)。

②傾斜測(cè)量方法：采用全站儀投影的方法來(lái)測(cè)定傾斜。進(jìn)行每組傾斜點(diǎn)觀測(cè)時(shí)，在固定點(diǎn)整平儀器，照準(zhǔn)五樓的反射貼片中心，水平制動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，量取頂部反射貼片中心至全站儀十字中心照準(zhǔn)點(diǎn)距離，根據(jù)距離差值計(jì)算傾斜值。

(3)監(jiān)測(cè)頻率

首次全面觀測(cè)獨(dú)立進(jìn)行兩次測(cè)量，以平均值作為起始值。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)每季度進(jìn)行一次水準(zhǔn)測(cè)量及傾斜測(cè)量。

2.5 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)每次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)編制監(jiān)測(cè)報(bào)表，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分幢繪制沉降及傾斜變形曲線圖、測(cè)點(diǎn)變形速率圖[6-8]。變形異常立即書(shū)面形式通知委托單位。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)采空區(qū)上方高層建筑監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行研究，通過(guò)開(kāi)采影響范圍計(jì)算，確保了基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)不受采空區(qū)影響；高層建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在地下室墻體柱子上，保證了測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性及觀測(cè)環(huán)境的穩(wěn)定性；采取五固定監(jiān)測(cè)原則，減少了監(jiān)測(cè)誤差產(chǎn)生條件，保證了監(jiān)測(cè)精度；通過(guò)各種變形曲線分析，能更好地了解高層建筑物的變形趨勢(shì)。通過(guò)上述多種措施，可獲取高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及科學(xué)的分析，對(duì)采空區(qū)采取注漿充填加固進(jìn)行高層建筑地基處理效果評(píng)價(jià)，起著關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐作用，同時(shí)也為進(jìn)行類(lèi)似監(jiān)測(cè)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)提供了很好的借鑒作用。