开采沉陷区域建设高层建筑物变形监测研究

摘 要：文中對淮北矿业（集团）有限责任公司办公中心大楼沉降变形监测系统建立及监测成果进行简要陈述和分析，得出了一些有益的结论，对类同条件下高大建筑物监测工作提出了切实可行的建议，具有重要的参考价值。

关键词：高层建筑 变形监测

前言

淮北矿业（集团）有限责任公司办公中心大楼共21层（含地下室），高度94.50米，占地面积约1.5公顷，属高层建筑。

办公中心位于原相城煤矿一水平七采区老采空区上方，地面已稳沉，采空区采取注浆治理。但由于项目区地处特殊地层，办公中心属于特异楼形，采空区水位受周围煤矿影响较大，难以掌控等诸多原因，综上所述，淮北矿业（集团）有限责任公司办公中心有开展变形监测研究的必要性，通过变形监测研究为采空区上建设高大建筑物稳定性评价提供相关参考数据。

1 研究过程

1.1项目区地质采矿情况

测区位于相城煤矿井田范围内（矿井已闭坑），相城矿一水平七采区老采空区上方，其东、南、西三面均为采空区。测区煤层开采时间为1977～1979年，开采深度为80～130m，煤层开采厚度为2.5m，煤层倾角7～8°。煤层开采方法为炮采，工作面开采宽度约为20～100m。相邻工作面间残留有部分煤柱。建设用地区域上覆地层中冲积层厚度约为66～74m；基岩较薄，厚度约为30～60m。

1.2引起沉降变形因素分析

①建筑物本身的原因，包括建筑物的自重、所受的荷载和建筑物结构形式等；②自然条件及变化，主要有工程地质条件、水文地质条件、温度、季节性降水和周围的建筑环境。

本项目办公中心大楼变形影响因素主要为大楼本身自重及特殊结构形式，以及采空区井下充填情况、采空区水位受周围煤矿影响情况。

2 技术方案实施

2.1技术实施方案

①根据办公中心结构形式埋设水准基点和工作基点、地下室沉降观测点；②竖向位移（沉降）观测；③倾斜观测；④监测数据处理及分析。

2.2高程控制测量

高程控制网由6个高程基准点组成闭合环线，2个工作基点组成附和线路。

2.3监测点布设

观测点的布设要求结合办公中心大楼结构特点进行。

①地下室沉降点布设。办公中心沉降观测点共计28个，主要布设在承重柱上，每3个月观测一期，共观测4个周期，前两次沉降观测取平均值作为首期观测数据。

②为全方面监测办公中心的整体变形，对其进行倾斜观测，在办公中心四周均匀布设8条观测线，每条观测线由上下两张贴片构成。

3 监测数据整理与分析

3.1沉降监测数据整理与分析

为更详细了解办公中心的沉降变形情况，将沉降监测点分为四个观测线（如下图），分别进

行数据处理与分析：

集团办公中心1号线沉降监测点（B1—B3、B22-B24），B2号监测点累计下沉量（mm）最大，达7.57mm，B22号监测点累计下沉量（mm）最小，达5.87mm。B22号监测点累计倾斜量（mm/m）最大，达0.114mm/m，B2号监测点累计倾斜量（mm/m）最小，达0.000mm/m。B32号监测点曲率量（mm/m2）最大，达0.016mm/m2，B24号监测点曲率量（mm/m2）最小，达0.001mm/m2。

2号线沉降监测点（B1、B7-B12），3号线沉降监测点（B24-B25、B13-B18），4号线沉降监测点（B5-B6、B11-B20），分析方法同1号线。

3.2办公中心整体沉降观测数据处理与分析

办公中心整体倾斜曲线如上图所示，下沉曲线，曲率曲线分析方法相同，沉降监测点（B1--B28）于2017年2月埋设，B14号监测点累计下沉量（mm）最大，达8.26mm，B21号监测点累计下沉量（mm）最小，达5.53mm，本年度共计进行四次沉降观测，累计沉降速率为0.02-0.03mm/d。B15号监测点累计倾斜量（mm/m）最大，达0.249mm/m，B8号监测点累计倾斜量（mm/m）最小，达0.001mm/m。B16号监测点曲率量（mm/m2）最大，达0.017mm/m2，B9号监测点曲率量（mm/m2）最小，达0.001mm/m2。

根据建筑物Ⅰ级损坏标准规定：倾斜量不超过3mm/m，曲率不大于0.2mm/m2，水平变形不超过2mm/m，由淮北矿业集团办公中心监测点数据分析，可判断办公中心在本年度（2017年11月29日之前）监测周期内处于安全阶段。

根据《建筑变形测量规范》JGJ8-2016规定：对一般建筑物而言，若沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可认为该建筑物进入稳沉状态。本年度办公中心整体累计下沉速率处于稳沉区域。

3.3倾斜监测数据处理与分析

倾斜监测点（1#线--2#线）于2017年2月布设，7#观测线累计偏移量（mm）最大，达7.2mm，倾斜量为0.0007；3#观测线累计偏移量（mm）最小，达2.2mm，倾斜量为0.0002。具体监测结果详见成果表，监测线倾斜率处于0.0002-0.0007。

建筑物地基变形允许值，国家标准《建筑物地基基础设计规范》GB 50007-2002规定：

多层和高层建筑物的整体倾斜： 楼高H≤240.0040；

办公中心大楼共21层（含地下室），高度94.50米，由国家标准规定：倾斜临界值为0.0025；综上所述：到2017年11月为止，办公中心主体倾斜量小于临界规定值。

4 最终成果及应用效益或前景

4.1最终成果

①根据《建筑变形测量规范》JGJ8-2016规定：对一般建筑物而言，若沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可认为该建筑物进入稳沉状态。本年度办公中心整体累计下沉速率处于稳沉状态。

②根据建筑物Ⅰ级损坏标准规定：倾斜量不超过3mm/m，曲率不大于0.2mm/m2，水平变形不超过2mm/m，由办公中心监测点数据分析，可判断办公中心在本年度（2017年11月29日之前）监测周期内处于安全阶段。

③由倾斜观测数据的分析结果可得：办公中心监测线（1#-8#）倾斜率处于0.0002-0.0007，小于国家标准规定的临界值。

4.2研究应用

监测数据表明，办公中心整体累计下沉速率处于稳沉状态。但考虑到办公中心所处地区地质水文的特殊性，通过更长的时间定时采集和分析监测数据，才能进一步掌握沉降变形规律，为采空区上建设高大建筑物稳定性评价提供更为有力的依据。

作者简介：

张燕海（1985-），男，山东东营人，工程师。