開采沉陷區(qū)域建設高層建筑物變形監(jiān)測研究

摘 要：文中對淮北礦業(yè)（集團）有限責任公司辦公中心大樓沉降變形監(jiān)測系統(tǒng)建立及監(jiān)測成果進行簡要陳述和分析，得出了一些有益的結論，對類同條件下高大建筑物監(jiān)測工作提出了切實可行的建議，具有重要的參考價值。

關鍵詞：高層建筑 變形監(jiān)測

前言

淮北礦業(yè)（集團）有限責任公司辦公中心大樓共21層（含地下室），高度94.50米，占地面積約1.5公頃，屬高層建筑。

辦公中心位于原相城煤礦一水平七采區(qū)老采空區(qū)上方，地面已穩(wěn)沉，采空區(qū)采取注漿治理。但由于項目區(qū)地處特殊地層，辦公中心屬于特異樓形，采空區(qū)水位受周圍煤礦影響較大，難以掌控等諸多原因，綜上所述，淮北礦業(yè)（集團）有限責任公司辦公中心有開展變形監(jiān)測研究的必要性，通過變形監(jiān)測研究為采空區(qū)上建設高大建筑物穩(wěn)定性評價提供相關參考數(shù)據(jù)。

1 研究過程

1.1項目區(qū)地質采礦情況

測區(qū)位于相城煤礦井田范圍內（礦井已閉坑），相城礦一水平七采區(qū)老采空區(qū)上方，其東、南、西三面均為采空區(qū)。測區(qū)煤層開采時間為1977～1979年，開采深度為80～130m，煤層開采厚度為2.5m，煤層傾角7～8°。煤層開采方法為炮采，工作面開采寬度約為20～100m。相鄰工作面間殘留有部分煤柱。建設用地區(qū)域上覆地層中沖積層厚度約為66～74m；基巖較薄，厚度約為30～60m。

1.2引起沉降變形因素分析

①建筑物本身的原因，包括建筑物的自重、所受的荷載和建筑物結構形式等；②自然條件及變化，主要有工程地質條件、水文地質條件、溫度、季節(jié)性降水和周圍的建筑環(huán)境。

本項目辦公中心大樓變形影響因素主要為大樓本身自重及特殊結構形式，以及采空區(qū)井下充填情況、采空區(qū)水位受周圍煤礦影響情況。

2 技術方案實施

2.1技術實施方案

①根據(jù)辦公中心結構形式埋設水準基點和工作基點、地下室沉降觀測點；②豎向位移（沉降）觀測；③傾斜觀測；④監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及分析。

2.2高程控制測量

高程控制網(wǎng)由6個高程基準點組成閉合環(huán)線，2個工作基點組成附和線路。

2.3監(jiān)測點布設

觀測點的布設要求結合辦公中心大樓結構特點進行。

①地下室沉降點布設。辦公中心沉降觀測點共計28個，主要布設在承重柱上，每3個月觀測一期，共觀測4個周期，前兩次沉降觀測取平均值作為首期觀測數(shù)據(jù)。

②為全方面監(jiān)測辦公中心的整體變形，對其進行傾斜觀測，在辦公中心四周均勻布設8條觀測線，每條觀測線由上下兩張貼片構成。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析

3.1沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析

為更詳細了解辦公中心的沉降變形情況，將沉降監(jiān)測點分為四個觀測線（如下圖），分別進

行數(shù)據(jù)處理與分析：

集團辦公中心1號線沉降監(jiān)測點（B1—B3、B22-B24），B2號監(jiān)測點累計下沉量（mm）最大，達7.57mm，B22號監(jiān)測點累計下沉量（mm）最小，達5.87mm。B22號監(jiān)測點累計傾斜量（mm/m）最大，達0.114mm/m，B2號監(jiān)測點累計傾斜量（mm/m）最小，達0.000mm/m。B32號監(jiān)測點曲率量（mm/m2）最大，達0.016mm/m2，B24號監(jiān)測點曲率量（mm/m2）最小，達0.001mm/m2。

2號線沉降監(jiān)測點（B1、B7-B12），3號線沉降監(jiān)測點（B24-B25、B13-B18），4號線沉降監(jiān)測點（B5-B6、B11-B20），分析方法同1號線。

3.2辦公中心整體沉降觀測數(shù)據(jù)處理與分析

辦公中心整體傾斜曲線如上圖所示，下沉曲線，曲率曲線分析方法相同，沉降監(jiān)測點（B1--B28）于2017年2月埋設，B14號監(jiān)測點累計下沉量（mm）最大，達8.26mm，B21號監(jiān)測點累計下沉量（mm）最小，達5.53mm，本年度共計進行四次沉降觀測，累計沉降速率為0.02-0.03mm/d。B15號監(jiān)測點累計傾斜量（mm/m）最大，達0.249mm/m，B8號監(jiān)測點累計傾斜量（mm/m）最小，達0.001mm/m。B16號監(jiān)測點曲率量（mm/m2）最大，達0.017mm/m2，B9號監(jiān)測點曲率量（mm/m2）最小，達0.001mm/m2。

根據(jù)建筑物Ⅰ級損壞標準規(guī)定：傾斜量不超過3mm/m，曲率不大于0.2mm/m2，水平變形不超過2mm/m，由淮北礦業(yè)集團辦公中心監(jiān)測點數(shù)據(jù)分析，可判斷辦公中心在本年度（2017年11月29日之前）監(jiān)測周期內處于安全階段。

根據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2016規(guī)定：對一般建筑物而言，若沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可認為該建筑物進入穩(wěn)沉狀態(tài)。本年度辦公中心整體累計下沉速率處于穩(wěn)沉區(qū)域。

3.3傾斜監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析

傾斜監(jiān)測點（1#線--2#線）于2017年2月布設，7#觀測線累計偏移量（mm）最大，達7.2mm，傾斜量為0.0007；3#觀測線累計偏移量（mm）最小，達2.2mm，傾斜量為0.0002。具體監(jiān)測結果詳見成果表，監(jiān)測線傾斜率處于0.0002-0.0007。

建筑物地基變形允許值，國家標準《建筑物地基基礎設計規(guī)范》GB 50007-2002規(guī)定：

多層和高層建筑物的整體傾斜： 樓高H≤240.0040；

辦公中心大樓共21層（含地下室），高度94.50米，由國家標準規(guī)定：傾斜臨界值為0.0025；綜上所述：到2017年11月為止，辦公中心主體傾斜量小于臨界規(guī)定值。

4 最終成果及應用效益或前景

4.1最終成果

①根據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2016規(guī)定：對一般建筑物而言，若沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可認為該建筑物進入穩(wěn)沉狀態(tài)。本年度辦公中心整體累計下沉速率處于穩(wěn)沉狀態(tài)。

②根據(jù)建筑物Ⅰ級損壞標準規(guī)定：傾斜量不超過3mm/m，曲率不大于0.2mm/m2，水平變形不超過2mm/m，由辦公中心監(jiān)測點數(shù)據(jù)分析，可判斷辦公中心在本年度（2017年11月29日之前）監(jiān)測周期內處于安全階段。

③由傾斜觀測數(shù)據(jù)的分析結果可得：辦公中心監(jiān)測線（1#-8#）傾斜率處于0.0002-0.0007，小于國家標準規(guī)定的臨界值。

4.2研究應用

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，辦公中心整體累計下沉速率處于穩(wěn)沉狀態(tài)。但考慮到辦公中心所處地區(qū)地質水文的特殊性，通過更長的時間定時采集和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，才能進一步掌握沉降變形規(guī)律，為采空區(qū)上建設高大建筑物穩(wěn)定性評價提供更為有力的依據(jù)。

作者簡介：

張燕海（1985-），男，山東東營人，工程師。