程志強 ，魏祥平

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

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，土地資源越來越緊缺，特別是一些資源型城市，因礦產(chǎn)資源開采導致大量的土地破壞，制約了城市發(fā)展?；幢笔芯褪且蛔蛎憾某鞘?，城市西、北因山阻隔了城市的擴展，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，該城市針對大量的采煤沉陷區(qū)進行了綜合治理，將塌陷土地整治為公園或建設(shè)用地，改變了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，同時也滿足了城市發(fā)展的需要。

進行高層建筑變形監(jiān)測，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采殘余變形影響，特別是高層建筑荷載大，會破壞原有應(yīng)力平衡[1-3]。因此，對建立在采空區(qū)上的高層建筑物進行運營安全監(jiān)測，監(jiān)測方案及儀器選型就尤為重要。本文主要是通過對在煤礦采空區(qū)上方建設(shè)的桓湖花園高層建筑運營期間變形監(jiān)測方案進行探討，達到合理布設(shè)監(jiān)測站、科學收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，為高層建筑的安全運營提供可靠依據(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(長約400 m，寬約120 m)，最高31層，最低19層(1號樓19層，2號樓20層，3號樓23層，4號、5號、6號樓28層，7號樓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)防類別丙類，施工前采取注漿充填技術(shù)對地下采空區(qū)進行了注漿加固。注漿充填技術(shù)的原理是通過對井下采煤工作面上方關(guān)鍵層下形成的離層空間進行注漿支撐起關(guān)鍵層，減弱地表變形，保障建(構(gòu))筑物安全[4]。項目2013年開始建設(shè)，2017年建成投入運營。

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)域煤層開采時間為1977～1979年，開采深度為80～130 m，煤層開采厚度為2.5 m，煤層傾角7～8°。煤層開采方法為炮采，工作面開采寬度約為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▓@高層建筑井上下對照圖如圖1所示，俯瞰圖如圖2所示。

圖1 井上下對照圖

圖2 俯瞰圖

因本項目監(jiān)測對象(高層建筑)是建立在采空區(qū)上方，監(jiān)測任務(wù)主要有兩點：一是對高層建筑進行沉降變形監(jiān)測，二是對高層建筑傾斜監(jiān)測。

2 監(jiān)測設(shè)計方案

2.1 技術(shù)依據(jù)

(1)GB 50026-2007,工程測量規(guī)范；

(2)GB/T12897-2006,國家一、二等水準測量規(guī)范；

(3)GB/T12898-2009,國家三、四等水準測量規(guī)范；

(4)JGJ8-2016,建筑變形測量規(guī)范；

(5)煤礦測量規(guī)程；

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

(7)CH 1016-2008,測繪作業(yè)人員安全規(guī)范；

(8)CH/T1004-2005,測繪設(shè)計技術(shù)規(guī)定。

2.2 布點方案

(1)基準點布設(shè)，因監(jiān)測區(qū)位于采空區(qū)上方，為了確?；鶞庶c的穩(wěn)定性，基準點必須布設(shè)在未受開采影響的區(qū)域，利用淮北礦區(qū)巖移參數(shù)對井工開采影響范圍進行計算，同時結(jié)合此區(qū)域開采期間巖移觀測站數(shù)據(jù)，分析圈定開采影響范圍[5]，如圖3所示。結(jié)合地表情況，監(jiān)測站基準點共布設(shè)3個，在采煤沉陷影響范圍線100 m外。

(2)工作基點布設(shè)：本項目在地下停車場出入口布設(shè)1個工作基點。

(3)監(jiān)測點布設(shè)

①沉降監(jiān)測點布設(shè)：因建筑物地面墻體1～4層有外掛裝飾，不方便布設(shè)沉降觀測點，因此沉降監(jiān)測點布設(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個沉降監(jiān)測點。

②傾斜監(jiān)測點布設(shè)：每幢樓在頂部布設(shè)6個傾斜監(jiān)測點(前后每面兩個，左右每面一個)，并于五層布設(shè)相對應(yīng)的6個傾斜監(jiān)測點，共布設(shè)42個傾斜監(jiān)測點。

圖3 桓湖花園觀測站布點及觀測線路圖

2.3 測點埋設(shè)

基準點和工作基點采用混凝土現(xiàn)場澆注的方法埋設(shè)于地表。埋設(shè)墩為1 m×1 m×0.8 m,采用φ20 cm、長度400 mm的圓鋼或羅紋鋼做標心，底部折彎，頂部球面，中心刻劃清晰精細“+”字絲。

建筑物沉降觀測點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)測點采用反射貼片布設(shè)。

2.4 監(jiān)測方案

2.4.1 設(shè)備選型

該工程使用設(shè)備情況如下：

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

2.4.2 控制測量

利用淮北市區(qū)內(nèi)的國家二等水準基點，按二等水準要求將高程傳遞到布設(shè)的三個基準點上。

2.4.3 變形監(jiān)測

(1)監(jiān)測原則

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

(2)監(jiān)測方法

①水準測量方法：按三等水準要求進行觀測。

②傾斜測量方法：采用全站儀投影的方法來測定傾斜。進行每組傾斜點觀測時，在固定點整平儀器，照準五樓的反射貼片中心，水平制動，轉(zhuǎn)動望遠鏡，量取頂部反射貼片中心至全站儀十字中心照準點距離，根據(jù)距離差值計算傾斜值。

(3)監(jiān)測頻率

首次全面觀測獨立進行兩次測量，以平均值作為起始值。動態(tài)監(jiān)測每季度進行一次水準測量及傾斜測量。

2.5 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)每次監(jiān)測數(shù)據(jù)編制監(jiān)測報表，進行數(shù)據(jù)分析，分幢繪制沉降及傾斜變形曲線圖、測點變形速率圖[6-8]。變形異常立即書面形式通知委托單位。

3 結(jié) 語

本文針對采空區(qū)上方高層建筑監(jiān)測方案進行研究，通過開采影響范圍計算，確保了基準點布設(shè)不受采空區(qū)影響；高層建筑物沉降監(jiān)測點布設(shè)在地下室墻體柱子上，保證了測點的穩(wěn)定性及觀測環(huán)境的穩(wěn)定性；采取五固定監(jiān)測原則，減少了監(jiān)測誤差產(chǎn)生條件，保證了監(jiān)測精度；通過各種變形曲線分析，能更好地了解高層建筑物的變形趨勢。通過上述多種措施，可獲取高質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及科學的分析，對采空區(qū)采取注漿充填加固進行高層建筑地基處理效果評價，起著關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐作用，同時也為進行類似監(jiān)測項目方案設(shè)計提供了很好的借鑒作用。