劉 李， 張 利 梅， 李 銀 忠

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

緬甸萊比塘L礦半移動(dòng)破碎站變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

劉 李， 張 利 梅， 李 銀 忠

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

緬甸萊比塘露天銅礦(L礦)半移動(dòng)破碎站運(yùn)行時(shí)因受破碎機(jī)自身運(yùn)行產(chǎn)生的沖擊荷載、礦車載重及動(dòng)載荷、松動(dòng)爆破的震動(dòng)、雨季降雨等多種因素的影響，破碎站基坑的安全運(yùn)行就顯得非常重要。在對(duì) L礦破碎站基坑進(jìn)行連續(xù)變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)中，融入了一些新的方法，并對(duì)高精密儀器使用過程中存在的固有特性和一些通用特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，對(duì)今后類似工程的變形監(jiān)測(cè)具有借鑒意義。

半移動(dòng)破碎站；基坑；變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

1 工程概述

緬甸萊比塘露天銅礦(L礦)半移動(dòng)破碎站位于L礦露天開采終了境界線內(nèi)西南口處，該區(qū)域夏季露天氣溫最高達(dá)45 ℃且全年降雨量集中于夏季。破碎站于2014年4月開始建設(shè)，邊坡總長(zhǎng)480 m。卸礦平臺(tái)標(biāo)高+112.1 m，坑底標(biāo)高為+90 m，總體坡角約為70°。卸礦平臺(tái)基礎(chǔ)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；半移動(dòng)破碎站巖土勘察深度范圍內(nèi)巖層分為全、強(qiáng)、中三個(gè)風(fēng)化等級(jí)，其中強(qiáng)、中風(fēng)化基巖力學(xué)性質(zhì)較好?；鶐r為強(qiáng)風(fēng)化斑巖，風(fēng)化界線較為起伏。破碎站穩(wěn)定性分析考慮了滿載160 t礦車的載荷作用，采用錨索加固與橋站支撐樁相結(jié)合的加固方式，錨索加固區(qū)域內(nèi)只考慮了坡肩8 m以外的滿載礦車載荷作用；半移動(dòng)破碎站場(chǎng)地內(nèi)地表水系不發(fā)育，主要受大氣降雨的影響，地下水為基巖裂隙水和松散巖類孔隙水。設(shè)計(jì)方案為預(yù)埋排水花管，坡面預(yù)留排水孔。項(xiàng)目建成后，可供滿載160 t礦車在其頂部進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)。

2 半移動(dòng)破碎站的設(shè)計(jì)等級(jí)及適用范圍

參照設(shè)計(jì)等級(jí)(表1)要求，將半移動(dòng)破碎站建筑變形測(cè)量等級(jí)確定為三級(jí)(表2)。

對(duì)于L礦，半移動(dòng)破碎站是礦石集散中心，所有開挖出的礦石全部通過破碎站進(jìn)行破碎篩選，然后通過皮帶傳輸設(shè)備運(yùn)往堆浸場(chǎng)，因此，半移動(dòng)破碎站的安全運(yùn)行是確保礦石入堆年計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的主要構(gòu)筑物，同時(shí)也是確保業(yè)主年金屬量計(jì)劃的關(guān)鍵。這就要求對(duì)半移動(dòng)破碎站實(shí)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，為安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。

3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及需要考慮的因素

(1)精確監(jiān)測(cè)邊坡頂部監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平和垂直位移的變化情況。

(2)半移動(dòng)破碎站邊坡頂部33 m范圍內(nèi)的地表裂縫變化情況。

(3)巡查邊坡出水點(diǎn)滲水情況，分析地下滲水與降雨的關(guān)系。

表1 半移動(dòng)破碎站設(shè)計(jì)等級(jí)表

表2 三級(jí)變形測(cè)量限差表

4 監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布置

(1)監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)由3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(JC001、JC002、JC003)組成獨(dú)立網(wǎng)，高程采用JC001的GPS高程為基準(zhǔn)進(jìn)行推算；采用RTK與礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測(cè)，這樣實(shí)施既保證了監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度，同時(shí)也便于了解監(jiān)測(cè)對(duì)象在礦區(qū)坐標(biāo)系中的變化狀況。

(2)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)強(qiáng)制對(duì)中墩，布設(shè)近似等邊三角形網(wǎng)，三角形內(nèi)角大于30°。標(biāo)石埋設(shè)后待其穩(wěn)定15 d可進(jìn)行觀測(cè)。對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)定期復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)周期視穩(wěn)定情況而定，原則為點(diǎn)位穩(wěn)定后每半年復(fù)測(cè)一次，基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性的檢驗(yàn)采用最小二乘法。

(3) 監(jiān)測(cè)網(wǎng)高程采用三角高程測(cè)量法(各項(xiàng)限差見表3、4、5)；視線長(zhǎng)度不大于400 m，視線垂直角不超過10°，視線高度和離開障礙物的距離不得小于1.3 m，中間設(shè)站前后視線長(zhǎng)度差，不得超過視線長(zhǎng)度的1/10，前后視距差累計(jì)值不得超過100 m。

(4)水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)采用邊角網(wǎng)、多測(cè)回觀測(cè)的方法

表3 距離測(cè)量限差表

注：(a+b×D)為測(cè)距儀標(biāo)稱精度。式中：a為儀器標(biāo)稱精度中的固定誤差(mm)；b為儀器標(biāo)稱精度中的比例誤差系數(shù)(mm/km);D為測(cè)距邊長(zhǎng)度(km)。

表4 垂直角觀測(cè)限差表

表5 三角高程測(cè)量限差表

注：監(jiān)測(cè)過程直接由基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)；L為線路長(zhǎng)度(km)。

對(duì)三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成的三角形邊角觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算合格后，將礦區(qū)坐標(biāo)系帶入獨(dú)立網(wǎng)內(nèi)。通過網(wǎng)內(nèi)平差后的邊角值，推算X，Y的增量，獲得基于礦區(qū)坐標(biāo)的獨(dú)立監(jiān)測(cè)網(wǎng)坐標(biāo)系。

錨桿拉力和預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)選擇有代表性的錨桿，測(cè)定該錨桿(索)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失；非預(yù)應(yīng)力錨桿的應(yīng)力監(jiān)測(cè)根數(shù)不宜少于錨桿總數(shù)的5%，預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)力監(jiān)測(cè)根數(shù)不應(yīng)少于錨索總數(shù)的10%，且不應(yīng)少于3 根。

(5)監(jiān)測(cè)儀器采用徠卡TS-30。測(cè)角精度為0.5″，測(cè)距精度為0.6 mm+1 ppm，并且具備1 000 m范圍內(nèi)的ATR(目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別)功能，照準(zhǔn)基礎(chǔ)精度為1 mm。監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)雖然參考破碎站總體設(shè)計(jì)、按照變形監(jiān)測(cè)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)編制，但考慮到所采用儀器的性能指標(biāo)，監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)平差后均可達(dá)到毫米級(jí)精度，完全滿足該項(xiàng)目監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)布設(shè)精度要求。

5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)及觀測(cè)

(1) 半移動(dòng)破碎站4個(gè)卸礦平臺(tái)采用橋站支撐樁及錨索混合加固，其余部分采用錨索加固，且承重區(qū)域?yàn)槠录? m以外。故沿坡肩外2 m、安全圍欄以內(nèi)布設(shè)了14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(PS01-PS14)，平均間距為25 m，其中4個(gè)位于卸礦平臺(tái)上，這種布局方式既可以反映破碎站的整體變形情況，也兼顧了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)變形的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

(2) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)分為兩種：

①錨索加固區(qū)域埋設(shè)混凝土監(jiān)測(cè)墩。采用鉆機(jī)成孔，然后用混凝土進(jìn)行灌注。

②混合加固區(qū)域在破碎站鋼制棧橋與棧橋支撐樁鉚接處焊鋼制觀測(cè)點(diǎn)。

(3)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)采用極坐標(biāo)法。

于基準(zhǔn)點(diǎn)JK001上直接對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)最長(zhǎng)基線(JK001-PS13)為367 m,最短基線(JK001-PS01)為184 m。由于TS-30采用了高精度的ATR技術(shù)，400 m范圍以內(nèi)的ATR精度等于1 mm，故影響精度的主要因素來源于對(duì)中誤差及觀測(cè)時(shí)段的選擇。

6 預(yù)警機(jī)制及觀測(cè)周期

受力分析及預(yù)警機(jī)制的建立。

移動(dòng)破碎站受力分析：破碎站邊坡上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于坡肩頂部外2 m，為非承重區(qū)域，埋設(shè)于全風(fēng)化斑巖內(nèi)，覆蓋區(qū)域內(nèi)采用錨索進(jìn)行邊坡加固，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要反映破碎站邊坡巖層受內(nèi)部張力影響的形變情況。

卸礦平臺(tái)上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)焊接于破碎站鋼制棧橋與棧橋支撐樁的鉚接部位，其為整個(gè)破碎站使用率最高的有效承重區(qū)域。監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要反映鋼制棧橋與棧橋支撐樁在受到160 t載荷礦車縱向壓力及行駛、剎車過程中產(chǎn)生的橫向剪力作用造成的變形及結(jié)構(gòu)受損情況。

邊坡設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)，穩(wěn)定安全系數(shù)不應(yīng)小于1.3。

整個(gè)半移動(dòng)破碎站以第一次觀測(cè)的數(shù)據(jù)為初始值，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按期累積統(tǒng)計(jì)。監(jiān)測(cè)分為建設(shè)期、初始運(yùn)行期、穩(wěn)定期三個(gè)階段。

建設(shè)期監(jiān)測(cè)采用每15 d為一個(gè)監(jiān)測(cè)周期，周期內(nèi)如果遇到特殊情況(如施工爆破等有可能破壞邊坡穩(wěn)定的施工工序)時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，下次監(jiān)測(cè)時(shí)間順延。

初始運(yùn)行期以破碎站正式啟用為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，按照平均每2 d觀測(cè)一次的頻率進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)，直至監(jiān)測(cè)變形量趨于穩(wěn)定后，即轉(zhuǎn)入穩(wěn)定期。

穩(wěn)定期按照每月1次的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一年后改為每2個(gè)月觀測(cè)1次，直至破碎站使用壽命結(jié)束。

在此期間內(nèi)，如遇到地震、強(qiáng)降雨、山體滑坡等有可能破壞基礎(chǔ)穩(wěn)定的特殊情況時(shí)都應(yīng)進(jìn)行追加監(jiān)測(cè)，以及時(shí)了解半移動(dòng)破碎站的穩(wěn)定情況。

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)階段中出現(xiàn)的異常值進(jìn)行綜合分析，確定該狀況的預(yù)警程度。無(wú)警及微警可正常施工及運(yùn)行；輕警狀況下應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地面裂縫及地下水情況巡查的力度；中警狀況時(shí)針對(duì)預(yù)警部位應(yīng)加大儀器的監(jiān)測(cè)力度，并及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測(cè)超前量；重警情況下表示變形體有可能處于毀壞的臨界值，應(yīng)立刻通知相關(guān)單位，采取必要的防護(hù)措施。

雖然已經(jīng)參考給出了各預(yù)警因素的預(yù)警取值，但由于目前業(yè)內(nèi)尚無(wú)明確的規(guī)定對(duì)邊坡失穩(wěn)的臨界點(diǎn)值進(jìn)行量化，而且不能單憑一種指標(biāo)來判斷邊坡的警情、警度，還需進(jìn)行綜合分析。利用預(yù)警值對(duì)破碎站運(yùn)行期間所產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素進(jìn)行權(quán)重評(píng)價(jià)，最終確定邊坡目前處于何種狀態(tài)；邊坡及卸礦平臺(tái)由于加固方法、受力機(jī)制、承重方式及危害程度均不同，故預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)亦有所不同，在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)應(yīng)予以分開考慮。

7 數(shù)據(jù)處理及圖形輸出

7.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

基于Leica監(jiān)測(cè)軟件建立Access 數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄每期的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括測(cè)站信息、測(cè)回?cái)?shù)、2C值、指標(biāo)差、氣象改正、載荷情況、降雨量等，確保數(shù)據(jù)的可追溯性。

7.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析及制圖

統(tǒng)計(jì)變形體的累積變形量并觀測(cè)周期內(nèi)的相對(duì)變形量。以觀測(cè)期次為時(shí)間段，繪制每次觀測(cè)期內(nèi)的平差網(wǎng)圖及變化趨勢(shì)圖，并根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，對(duì)變形量進(jìn)行超前預(yù)報(bào)。

7.3 編制穩(wěn)定性分析報(bào)告

利用對(duì)破碎站監(jiān)測(cè)期間所得的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)重分析，最終確定邊坡目前處于何種狀態(tài)并編制穩(wěn)定性分析報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括：邊坡及卸礦平臺(tái)由于加固方法、受力機(jī)制、承重方式及危害程度均不同，故預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)亦有所不同，穩(wěn)定性分析時(shí)應(yīng)分開考慮。

8 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)半移動(dòng)破碎站進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立了臺(tái)帳并分析了其變形趨勢(shì)，繪制了監(jiān)測(cè)變形圖、及時(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給運(yùn)行管理部門，引起其高度關(guān)注，確保了半移動(dòng)破碎站的安全運(yùn)行。

參照文獻(xiàn)：

[1] 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范，GB 50330-2002[S].

[2] 建筑變形測(cè)量規(guī)范，JGJ 8-2007[S].

[3] 全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范，GB/T 18314-2009[S].

[4] 工程測(cè)量規(guī)范，GB 50026-2007[S].

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-01-10

TD2;TD8;TD1

B

1001-2184(2017)02-0100-03

劉 李(1984-)，男，陜西商洛人，工程師，從事建設(shè)工程技術(shù)管理與測(cè)量工作；

張利梅(1985-)，女，陜西商洛人，助理工程師，從事建設(shè)工程技術(shù)管理工作；

李銀忠(1976-)，男，云南西雙版納人，工程師，學(xué)士，從事采礦技術(shù)與管理工作.