煤礦大型煙囪傾斜與沉降觀測分析

左海平

[淮北礦業(yè)（集團）勘探工程有限責任公司，安徽 淮北 235047]

煤礦大型煙囪傾斜與沉降觀測分析

左海平

[淮北礦業(yè)（集團）勘探工程有限責任公司，安徽 淮北 235047]

煤礦大型煙囪在建設(shè)和運營初期，其地基基礎(chǔ)在建筑物上部結(jié)構(gòu)和荷重下會產(chǎn)生沉降變形。以朱莊煤礦鍋爐房煙囪的傾斜與沉降觀測工作為例，闡述了特殊情況下提高沉降變形觀測精度的理論和方法。

煙囪；荷重；變形觀測

1 引言

大型煙囪自身荷載大，建筑基底面積小，在施工和運營期間，受建筑結(jié)構(gòu)、荷重、外部應(yīng)力及地質(zhì)構(gòu)造等多種因素影響，會產(chǎn)生一定程度的沉降變形，為保障建筑主體的安全運行，必須開展建筑變形測量工作[1]。煤礦工業(yè)廣場內(nèi)的大型煙囪，受其他大型建、構(gòu)筑物布局影響，大多只能建在狹小的院落內(nèi)。而煤礦工業(yè)廣場受采煤、大量抽采地下水等多種因素影響，自身也存在沉降變形，在此特殊情況下，必須綜合采用多種高精度測量方法才能提高建筑變形測量精度。

2 工程概況

朱莊煤礦鍋爐煙囪高45m,底部直徑4.3m，頂部直徑2.4m，為大型磚混結(jié)構(gòu)建筑物，已建成投入使用約12個月。經(jīng)監(jiān)測，煙囪頂部較底部存在相當大數(shù)值的偏斜。為保證煙囪及礦井地面生命財產(chǎn)安全，需對煙囪主體進行高精度傾斜與沉降觀測，以明確煙囪的傾斜及沉降變形情況。

3 變形監(jiān)測網(wǎng)點設(shè)置

煤礦工業(yè)廣場高程基點補2、補3經(jīng)聯(lián)測檢查，相對精度滿足建筑變形測量需要。現(xiàn)存礦井近井點受煤礦采動影響點位誤差較大，控制點精度無法滿足傾斜觀測要求，為提高變形測量精度，決定建立假定坐標系統(tǒng)布設(shè)傾斜觀測平面基準網(wǎng)。傾斜觀測平面控制點布設(shè)K1～K8共8個，再在煙囪底部圓周和基礎(chǔ)上對稱位置、上下對應(yīng)埋設(shè)沉降監(jiān)測標志4對。煙囪主體及基礎(chǔ)監(jiān)測點采用鋼質(zhì)鍍鋅固定式標志，測點由沖擊鉆鉆孔埋設(shè)，標志主體埋入墻體深度100mm，用環(huán)氧樹脂AB膠固結(jié)，標志埋設(shè)牢固穩(wěn)定，便于立尺和觀測。觀測時注意觀察水準尺圓氣泡是否居中，并保持水準尺處于豎直穩(wěn)定狀態(tài)。

4 傾斜與沉降觀測實施

4.1 平面控制測量

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件，平面控制測量布設(shè)成K2～K4～K6～K7～K8～K2的 閉 合 導(dǎo) 線 和K2～K1、K2～K3、K6～K5、K1～Z1、 Z1～Z2的復(fù)測支導(dǎo)線（圖1）。

圖1 平面控制測量及傾斜觀測網(wǎng)圖

假定k2點坐標，并假定k2～k4方向坐標方位角，按四等導(dǎo)線測量要求進行觀測，閉合導(dǎo)線全長430.3m，方位角閉合差坐標閉合差，閉合導(dǎo)線全長相對閉合差觀測精度滿足四等導(dǎo)線測量技術(shù)要求。

4.2 傾斜觀測

由于鍋爐房煙囪地處機電樓后的狹小院落，受建筑物遮擋影響，無法用儀器直接測繪出煙囪上下部中心或煙囪主體軸線以確定煙囪是否傾斜。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，采用精密導(dǎo)線和視準線切同等高度、邊緣位置測定煙囪頂部位置及圓心。利用復(fù)測支導(dǎo)線點Z1、Z2，測出煙囪底部外徑同等高度位置共10個點，交會出煙囪底部的中心坐標；依次于K1、K2、K3、K5、K7控制點架設(shè)全站儀，觀測煙囪頂部外徑最外邊緣水平角各6個測回，交會出煙囪頂部外徑平面位置和中心坐標，通過周期觀測進行比較可得煙囪的傾斜位移分量和傾斜方向。

4.3 沉降觀測

沉降觀測使用徠卡DNA03型電子水準儀按二等水準測量要求施測，從起算點補2開始，經(jīng)過K6、K8、K1、CJ1-1、CJ1-2、CJ2-1、CJ2-2、CJ3-1、CJ3-2、CJ4-1、CJ4-2、K2的往返測水準路線，全長650m，8次初始及日常觀測往返測高差閉合差均小于1mm,滿足二等水準測量技術(shù)要求[2]。

5 傾斜及沉降觀測成果

經(jīng)煙囪頂、底部中心初始觀測成果分析比較（圖2），煙囪頂部中心相對底部中心向東南方向偏斜約239mm,偏斜方向坐標方位角約171°（表1）。

圖2 煙囪頂部—底部傾斜及傾斜值示意圖（單位：mm）

表1 井煙囪傾斜觀測成果比較

自實施沉降監(jiān)測8個月以來，各監(jiān)測點累計下沉最大3.8mm，各監(jiān)測點累計下沉均在2.8～3.8mm之間，沉降監(jiān)測點相對間未出現(xiàn)明顯沉降差異（表2）。

表2 煙囪沉降觀測成果表

6 觀測成果分析

從8個月的周期觀測成果可知，煙囪頂部中心坐標互差最大9mm，最小6mm，坐標不符值在毫米級，不符值較小。各沉降監(jiān)測點累計下沉最大3.8mm，所有監(jiān)測點累計下沉均在2.8～3.8mm之間，監(jiān)測點間未出現(xiàn)不一致性沉降或差異沉降，監(jiān)測點在監(jiān)測周期最后100d的沉降速率均小于0.01～0.04mm/d[3],煙囪主體已進入監(jiān)測標準的穩(wěn)定狀態(tài)。鍋爐房煙囪頂部中心與底部中心不同軸，煙囪主體不是正常的豎直結(jié)構(gòu)狀態(tài)，煙囪頂部相對底部存在偏斜，在監(jiān)測期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)煙囪有沉降加速和傾斜加劇現(xiàn)象。

7 小結(jié)

煤礦工業(yè)廣場內(nèi)煙囪類高大型建筑，在沉降和傾斜觀測工作過程中，除要嚴格執(zhí)行規(guī)程規(guī)范要求外，還需結(jié)合監(jiān)測區(qū)域?qū)嶋H情況，采用新的、常規(guī)監(jiān)測方法外的其他監(jiān)測方法，才能取得更好的監(jiān)測效果。

[1]李青岳，陳永奇.工程測量學[M].北京：測繪出版社，2008.357.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.國家一、二等水準測量規(guī)范：GB/T 12897——2006 [S].北京：中國標準出版社，2006：14-15.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.建筑變形測量規(guī)范：JGJ 8——2007 [S].北京：中國建筑工業(yè)出版社：2007：37-38.

左海平 (1983― )，男，學士，工程師，從事工程測量、控制測量和生產(chǎn)技術(shù)管理工作。E -mail:258064881@qq.com