開采沉陷區域建設高層建筑物變形監測研究

摘 要：文中對淮北礦業（集團）有限責任公司辦公中心大樓沉降變形監測系統建立及監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 變形監測

前言

淮北礦業（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老采空區上方，地面已穩沉，采空區采取注漿治理。但由于項目區地處特殊地層，辦公中心屬于特異樓形，采空區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（集團）有限責任公司辦公中心有開展變形監測研究的必要性，通過變形監測研究為采空區上建設高大建筑物穩定性評價提供相關參考數據。

1 研究過程

1.1項目區地質采礦情況

測區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老采空區上方，其東、南、西三面均為采空區。測區煤層開采時間為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、季節性降水和周圍的建筑環境。

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，以及采空區井下充填情況、采空區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監測數據處理及分析。

2.2高程控制測量

高程控制網由6個高程基準點組成閉合環線，2個工作基點組成附和線路。

2.3監測點布設

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據。

②為全方面監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 監測數據整理與分析

3.1沉降監測數據整理與分析

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

行數據處理與分析：

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

2號線沉降監測點（B1、B7-B12），3號線沉降監測點（B24-B25、B13-B18），4號線沉降監測點（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據處理與分析

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，沉降監測點（B1--B28）于2017年2月埋設，B14號監測點累計下沉量（mm）最大，達8.26mm，B21號監測點累計下沉量（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號監測點累計傾斜量（mm/m）最大，達0.249mm/m，B8號監測點累計傾斜量（mm/m）最小，達0.001mm/m。B16號監測點曲率量（mm/m2）最大，達0.017mm/m2，B9號監測點曲率量（mm/m2）最小，達0.001mm/m2。

根據建筑物Ⅰ級損壞標準規定：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，由淮北礦業集團辦公中心監測點數據分析，可判斷辦公中心在本年度（2017年11月29日之前）監測周期內處于安全階段。

根據《建筑變形測量規范》JGJ8-2016規定：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沉狀態。本年度辦公中心整體累計下沉速率處于穩沉區域。

3.3傾斜監測數據處理與分析

傾斜監測點（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。具體監測結果詳見成果表，監測線傾斜率處于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范》GB 50007-2002規定：

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定值。

4 最終成果及應用效益或前景

4.1最終成果

①根據《建筑變形測量規范》JGJ8-2016規定：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沉狀態。本年度辦公中心整體累計下沉速率處于穩沉狀態。

②根據建筑物Ⅰ級損壞標準規定：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，由辦公中心監測點數據分析，可判斷辦公中心在本年度（2017年11月29日之前）監測周期內處于安全階段。

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

4.2研究應用

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

作者簡介：

張燕海（1985-），男，山東東營人，工程師。