大型煙囪傾斜與沉降觀測(cè)分析

大型煙囪自身荷載大，建筑基底面積小，在施工和運(yùn)營期間，受建筑結(jié)構(gòu)、荷重、外部應(yīng)力及地質(zhì)構(gòu)造等多種因素影響，會(huì)產(chǎn)生一定程度的沉降變形，為保障建筑主體的安全運(yùn)行，必須開展建筑變形測(cè)量工作。煤礦工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)的大型煙囪，受其他大型建、構(gòu)筑物布局影響，大多只能建在狹小的院落內(nèi)。而煤礦工業(yè)廣場(chǎng)受采煤、大量抽采地下水等多種因素影響，自身也存在沉降變形，在此特殊情況下，必須綜合采用多種高精度測(cè)量方法才能提高建筑變形測(cè)量精度。

工程概況

煙囪高45m,底部直徑4.3m，頂部直徑2.4m，為大型磚混結(jié)構(gòu)建筑物，已建成投入使用約12個(gè)月。經(jīng)監(jiān)測(cè)，煙囪頂部較底部存在相當(dāng)大數(shù)值的偏斜。為保證煙囪及礦井地面生命財(cái)產(chǎn)安全，需對(duì)煙囪主體進(jìn)行高精度傾斜與沉降觀測(cè)，以明確煙囪的傾斜及沉降變形情況。

變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置

煤礦工業(yè)廣場(chǎng)高程基點(diǎn)補(bǔ)2、補(bǔ)3經(jīng)聯(lián)測(cè)檢查，相對(duì)精度滿足建筑變形測(cè)量需要。現(xiàn)存礦井近井點(diǎn)受煤礦采動(dòng)影響點(diǎn)位誤差較大，控制點(diǎn)精度無法滿足傾斜觀測(cè)要求，為提高變形測(cè)量精度，決定建立假定坐標(biāo)系統(tǒng)布設(shè)傾斜觀測(cè)平面基準(zhǔn)網(wǎng)。傾斜觀測(cè)平面控制點(diǎn)布設(shè)K1～K8共8個(gè)，再在煙囪底部圓周和基礎(chǔ)上對(duì)稱位置、上下對(duì)應(yīng)埋設(shè)沉降監(jiān)測(cè)標(biāo)志4對(duì)。煙囪主體及基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用鋼質(zhì)鍍鋅固定式標(biāo)志，測(cè)點(diǎn)由沖擊鉆鉆孔埋設(shè)，標(biāo)志主體埋入墻體深度100mm，用環(huán)氧樹脂AB膠固結(jié)，標(biāo)志埋設(shè)牢固穩(wěn)定，便于立尺和觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)注意觀察水準(zhǔn)尺圓氣泡是否居中，并保持水準(zhǔn)尺處于豎直穩(wěn)定狀態(tài)。

傾斜與沉降觀測(cè)實(shí)施

1、平面控制測(cè)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，平面控制測(cè)量布設(shè)成K2～K4～K6～K7～K8～K2的閉合導(dǎo)線和K2～K1、K2～K3、K6～K5、K1～Z1、Z1～Z2的復(fù)測(cè)支導(dǎo)線（圖1）。

假定k2點(diǎn)坐標(biāo)，并假定k2～k4方向坐標(biāo)方位角，按四等導(dǎo)線測(cè)量要求進(jìn)行觀測(cè)，閉合導(dǎo)線全長430.3m，方位角閉合差，坐標(biāo)閉合差、，閉合導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差，觀測(cè)精度滿足四等導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)要求。

2、傾斜觀測(cè)

由于鍋爐房煙囪地處機(jī)電樓后的狹小院落，受建筑物遮擋影響，無法用儀器直接測(cè)繪出煙囪上下部中心或煙囪主體軸線以確定煙囪是否傾斜。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，采用精密導(dǎo)線和視準(zhǔn)線切同等高度、邊緣位置測(cè)定煙囪頂部位置及圓心。利用復(fù)測(cè)支導(dǎo)線點(diǎn)Z1、Z2，測(cè)出煙囪底部外徑同等高度位置共10個(gè)點(diǎn)，交會(huì)出煙囪底部的中心坐標(biāo)；依次于K1、K2、K3、K5、K7控制點(diǎn)架設(shè)全站儀，觀測(cè)煙囪頂部外徑最外邊緣水平角各6個(gè)測(cè)回，交會(huì)出煙囪頂部外徑平面位置和中心坐標(biāo)，通過周期觀測(cè)進(jìn)行比較可得煙囪的傾斜位移分量和傾斜方向。

3、沉降觀測(cè)

沉降觀測(cè)使用徠卡DNA03型電子水準(zhǔn)儀按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)，從起算點(diǎn)補(bǔ)2開始，經(jīng)過K6、K8、K1、CJ1-1、CJ1-2、CJ2-1、CJ2-2、CJ3-1、CJ3-2、CJ4-1、CJ4-2、K2的往返測(cè)水準(zhǔn)路線，全長650m，8次初始及日常觀測(cè)往返測(cè)高差閉合差均小于1mm,滿足二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求。

傾斜及沉降觀測(cè)成果

經(jīng)煙囪頂、底部中心初始觀測(cè)成果分析比較（圖2）

煙囪頂部中心相對(duì)底部中心向東南方向偏斜約239mm，偏斜方向坐標(biāo)方位角約171°（表1）。

自實(shí)施沉降監(jiān)測(cè)8個(gè)月以來，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉最大3.8mm，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉均在2.8～3.8mm之間，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)間未出現(xiàn)明顯沉降差異（表2）。

觀測(cè)成果分析

從8個(gè)月的周期觀測(cè)成果可知，煙囪頂部中心坐標(biāo)互差最大9mm，最小6mm，坐標(biāo)不符值在毫米級(jí)，不符值較小。各沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉最大3.8mm，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉均在2.8～3.8mm之間，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間未出現(xiàn)不一致性沉降或差異沉降，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)周期最后100d的沉降速率均小于0.01～0.04mm/d,煙囪主體已進(jìn)入監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定狀態(tài)。鍋爐房煙囪頂部中心與底部中心不同軸，煙囪主體不是正常的豎直結(jié)構(gòu)狀態(tài)，煙囪頂部相對(duì)底部存在偏斜，在監(jiān)測(cè)期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)煙囪有沉降加速和傾斜加劇現(xiàn)象。