测量技术在丁集矿副井井架纠偏监测工程中的应用

马飞

摘要：副井井架基础注浆过程中，根据既定的测量方案，按时间周期对井架天轮、平台及井架基础进行持续跟踪监测，掌握天轮、平台偏移量及井架基础沉降量，为井架顺利纠偏提供可靠的数据保证。

关键词：副井井架；纠偏；监测。

1.引言

丁集矿副井采用冻结法利用永久井架进行凿井，由于井筒直径大，穿过冲积层特厚，冻结法凿井时所需冻结壁厚，冻土范围大，永久井架四个基础部分直接坐落在冻结壁范围内，受土层不均质、冻结壁非均质、土体冻胀融沉差异影响，造成井架基础沉降的不均匀性。特别是两个主腿承受的荷载大于两个辅腿，使得1#、4#的沉降大于2#、3#的沉降，造成东西方向井架偏南60mm、南北方向井架偏东63mm，整个井架受力不均匀，对井架的安全使用产生一定影响，因而需要进行地基处理及井架纠偏。

2.监测目的

通过跟踪监测，为井架基础注浆加固施工及时反馈信息，提供有效监测数据，以便于优化设计指导施工。动态分析注浆施工对井架基础变形的影响，为下一步的机械纠偏提供基础数据。对临近的副井绞车房进行現场监测，评价其变形受注浆施工的影响程度。对注浆加固施工可能造成的井架基础、绞车房基础及井架意外变形进行预警，确保施工过程中的提升安全性。

3.监测方案及方法

3.1监测方案

在井筒十字线上布设监测基点O10和107，其中O10为主提升中心线上基点，用以观测天轮实际中心和39.34m南平台中心，监测其东西偏移量；107用来观测39.34m东平台中心，监测其南北偏移量。见图1

在四个井架基础布设垂直位移监测点，每个基础4个，共计16个，用来监测井架基础沉降量；其中每个基础上3个垂直位移监测点兼做水平位移监测点，用来监测基础水平位移量。所有的基点布设于注浆影响范围外区域。见图1

3.2监测方法及精度

本次观测采用相同的观测路线和测量方法，使用同一测量仪器、设备和相对固定的测量人员，并在基本相同的环境和条件下工作，以此来保证测量的偶然误差[1]降到最低。施工期间，采取有效措施，防止监测点和基准点的被破坏，监测期间，应定期检查工作基点的稳定性。

沉降观测，即井架基础及周围建（构）筑物垂直位移量。使用水准仪按光学测微法[2]进行观测，各监测点与水准基准点组成附合水准路线[2]（见附图）。测量精度采用二级变形测量[3]，观测点测站高差中误差≤±0.5mm。

水平位移监测，井架基础的水平位移量。根据本工作实际情况，测定水平位移时采用导线法进行观测。测量精度采用二级变形测量，基准点对中误差不大于0.5㎜，监测点对中误差不大于1.5㎜。

天轮及平台观测，使用全站仪按测回法[4]进行观测四个天轮中心和39.34m平台的刻划中心。测量精度采用一级导线测角精度要求，测角中误差为±5″。

3.3监测频率

注浆施工初期，每3天进行一次观测，然后根据变形量调整监测周期，当变形量小于2倍观测中误差时，降低观测频率直至变形量大于2倍观测中误差，每周一次或每月一次，当变形活跃时，可加大监测频率，每天一次。

4.监测过程

4.1 监测成果

监测表明，整个注浆加固施工过程，基础沉降分为三个阶段：在施工注浆孔的过程中，地应力释放，基础先下沉，1#和2#基础下沉约10mm，3#和4#基础下沉约20mm；在注浆加固过程中，地层受注浆压力影响，基础开始抬升，1#、2#和3#基础上升约30mm，4#基础上升约60mm；注浆结束后，基础沉降速度迅速减小，但地层及基础是否停止沉降还有待于长期监测。

经现场勘测，原四个基础因冻融引起了不均匀沉降造成井架偏斜，而每个基础本身也发生不均匀沉降而产生向井筒方向倾斜，造成混凝土基础面与井架钢基座面不重合，1#基础产生1°，2#基础产生40′的夹角，造成受力不均匀。在注浆加固过程中，单个基础也产生少量的不均匀沉降，3#基础显现最为明显（见基础沉降曲线图）。

对天轮及平台的偏斜监测表明，先施工北边1#、2#基础，在1#、2#基础注浆的同时，3#、4#在打孔，此时1#、2#抬升，3#、4#下沉，造成天轮平台向南位移最大达38mm，向东位移24mm，后期随着1#、2#注浆结束，3#、4#开始注浆抬升，井架平台回移，向北位移43mm，向西位移29mm。注浆加固工程前后对比，39.34m平台向北位移5mm，向西位移5mm，相对井筒十字线，39.34m平台东偏48.6mm，南偏39.5mm。

4.2 机械顶升纠偏后监测结果

2012年6月18日，对副井井架进行了机械顶升纠偏，纠偏主要以机电部门实测钢丝绳与罐道之间相对关系为标准，地测科全程监测井架39.34m平台与井筒十字线相对关系，纠偏结束后，对天轮及平台分别进行实测，基础灌浆结束，拆除液压千斤顶后，又进行了复测，前后无明显变化。

最终地测科实测天轮及平台相对井筒十字线关系为：天轮1偏东24.5mm，天轮2偏东1.5mm，天轮3偏西18.1mm，天轮4偏西16.7mm，39.34m平台偏东3.2mm，偏南64.8mm。绞车队实测提升钢丝绳与实际罐道中心线关系为：副井双罐主钩（+40.2平台天轮）提升钢丝绳偏罐道中心线东9.5mm，偏罐道中心线北5mm，副井单罐大罐（+33.6平台天轮）提升钢丝绳偏罐道中心线西17.5mm，偏罐道中心线北5mm。

5.结束语

通过在注浆施工过程中对井架基础及天轮平台的持续跟踪监测，准确掌握其位移的动态变化量，为井架的最后机械纠偏提供可靠的数据保障；此次监测过程的实施，证明了监测方案及监测方法的可行性，为以后此类工程的监测实施提供了参考。

参考文献：

[1] 武汉测绘科技大学测量平差教研室。测量平差基础，测绘出版社出版，1996.5，北京。

[2] 高井祥，肖本林，杨世清等。数字测图原理与方法，中国农业大学出版社，2001.4，徐州。

[3] 张国良，朱家钰，顾和和。矿山测量学，中国矿业大学出版社，2001.7，徐州。

[4] 王丹，陆学智，王双龙。建筑变形测量规范，中国建筑工业出版社，2008.3，北京。