煤矿大型烟囱倾斜与沉降观测分析

2017-03-29左海平

资源导刊(信息化测绘) 2017年2期

关键词：烟囱监测点导线

左海平

[淮北矿业（集团）勘探工程有限责任公司，安徽淮北 235047]

煤矿大型烟囱倾斜与沉降观测分析

左海平

[淮北矿业（集团）勘探工程有限责任公司，安徽淮北 235047]

煤矿大型烟囱在建设和运营初期，其地基基础在建筑物上部结构和荷重下会产生沉降变形。以朱庄煤矿锅炉房烟囱的倾斜与沉降观测工作为例，阐述了特殊情况下提高沉降变形观测精度的理论和方法。

烟囱；荷重；变形观测

1 引言

大型烟囱自身荷载大，建筑基底面积小，在施工和运营期间，受建筑结构、荷重、外部应力及地质构造等多种因素影响，会产生一定程度的沉降变形，为保障建筑主体的安全运行，必须开展建筑变形测量工作[1]。煤矿工业广场内的大型烟囱，受其他大型建、构筑物布局影响，大多只能建在狭小的院落内。而煤矿工业广场受采煤、大量抽采地下水等多种因素影响，自身也存在沉降变形，在此特殊情况下，必须综合采用多种高精度测量方法才能提高建筑变形测量精度。

2 工程概况

朱庄煤矿锅炉烟囱高45m,底部直径4.3m，顶部直径2.4m，为大型砖混结构建筑物，已建成投入使用约12个月。经监测，烟囱顶部较底部存在相当大数值的偏斜。为保证烟囱及矿井地面生命财产安全，需对烟囱主体进行高精度倾斜与沉降观测，以明确烟囱的倾斜及沉降变形情况。

3 变形监测网点设置

煤矿工业广场高程基点补2、补3经联测检查，相对精度满足建筑变形测量需要。现存矿井近井点受煤矿采动影响点位误差较大，控制点精度无法满足倾斜观测要求，为提高变形测量精度，决定建立假定坐标系统布设倾斜观测平面基准网。倾斜观测平面控制点布设K1～K8共8个，再在烟囱底部圆周和基础上对称位置、上下对应埋设沉降监测标志4对。烟囱主体及基础监测点采用钢质镀锌固定式标志，测点由冲击钻钻孔埋设，标志主体埋入墙体深度100mm，用环氧树脂AB胶固结，标志埋设牢固稳定，便于立尺和观测。观测时注意观察水准尺圆气泡是否居中，并保持水准尺处于竖直稳定状态。

4 倾斜与沉降观测实施

4.1 平面控制测量

根据现场环境条件，平面控制测量布设成K2～K4～K6～K7～K8～K2的闭合导线和K2～K1、K2～K3、K6～K5、K1～Z1、 Z1～Z2的复测支导线（图1）。

图1 平面控制测量及倾斜观测网图

假定k2点坐标，并假定k2～k4方向坐标方位角，按四等导线测量要求进行观测，闭合导线全长430.3m，方位角闭合差坐标闭合差，闭合导线全长相对闭合差观测精度满足四等导线测量技术要求。

4.2 倾斜观测

由于锅炉房烟囱地处机电楼后的狭小院落，受建筑物遮挡影响，无法用仪器直接测绘出烟囱上下部中心或烟囱主体轴线以确定烟囱是否倾斜。经现场踏勘，采用精密导线和视准线切同等高度、边缘位置测定烟囱顶部位置及圆心。利用复测支导线点Z1、Z2，测出烟囱底部外径同等高度位置共10个点，交会出烟囱底部的中心坐标；依次于K1、K2、K3、K5、K7控制点架设全站仪，观测烟囱顶部外径最外边缘水平角各6个测回，交会出烟囱顶部外径平面位置和中心坐标，通过周期观测进行比较可得烟囱的倾斜位移分量和倾斜方向。

4.3 沉降观测

沉降观测使用徕卡DNA03型电子水准仪按二等水准测量要求施测，从起算点补2开始，经过K6、K8、K1、CJ1-1、CJ1-2、CJ2-1、CJ2-2、CJ3-1、CJ3-2、CJ4-1、CJ4-2、K2的往返测水准路线，全长650m，8次初始及日常观测往返测高差闭合差均小于1mm,满足二等水准测量技术要求[2]。

5 倾斜及沉降观测成果

经烟囱顶、底部中心初始观测成果分析比较（图2），烟囱顶部中心相对底部中心向东南方向偏斜约239mm,偏斜方向坐标方位角约171°（表1）。

图2 烟囱顶部—底部倾斜及倾斜值示意图（单位：mm）

表1 井烟囱倾斜观测成果比较

自实施沉降监测8个月以来，各监测点累计下沉最大3.8mm，各监测点累计下沉均在2.8～3.8mm之间，沉降监测点相对间未出现明显沉降差异（表2）。

表2 烟囱沉降观测成果表

6 观测成果分析

从8个月的周期观测成果可知，烟囱顶部中心坐标互差最大9mm，最小6mm，坐标不符值在毫米级，不符值较小。各沉降监测点累计下沉最大3.8mm，所有监测点累计下沉均在2.8～3.8mm之间，监测点间未出现不一致性沉降或差异沉降，监测点在监测周期最后100d的沉降速率均小于0.01～0.04mm/d[3],烟囱主体已进入监测标准的稳定状态。锅炉房烟囱顶部中心与底部中心不同轴，烟囱主体不是正常的竖直结构状态，烟囱顶部相对底部存在偏斜，在监测期内未发现烟囱有沉降加速和倾斜加剧现象。