緬甸萊比塘L礦半移動破碎站變形監(jiān)測設計

劉 李， 張 利 梅， 李 銀 忠

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

緬甸萊比塘L礦半移動破碎站變形監(jiān)測設計

劉 李， 張 利 梅， 李 銀 忠

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

緬甸萊比塘露天銅礦(L礦)半移動破碎站運行時因受破碎機自身運行產(chǎn)生的沖擊荷載、礦車載重及動載荷、松動爆破的震動、雨季降雨等多種因素的影響，破碎站基坑的安全運行就顯得非常重要。在對 L礦破碎站基坑進行連續(xù)變形監(jiān)測設計中，融入了一些新的方法，并對高精密儀器使用過程中存在的固有特性和一些通用特點進行了介紹，對今后類似工程的變形監(jiān)測具有借鑒意義。

半移動破碎站；基坑；變形監(jiān)測技術

1 工程概述

緬甸萊比塘露天銅礦(L礦)半移動破碎站位于L礦露天開采終了境界線內(nèi)西南口處，該區(qū)域夏季露天氣溫最高達45 ℃且全年降雨量集中于夏季。破碎站于2014年4月開始建設，邊坡總長480 m。卸礦平臺標高+112.1 m，坑底標高為+90 m，總體坡角約為70°。卸礦平臺基礎為鋼筋混凝土結構；半移動破碎站巖土勘察深度范圍內(nèi)巖層分為全、強、中三個風化等級，其中強、中風化基巖力學性質(zhì)較好?；鶐r為強風化斑巖，風化界線較為起伏。破碎站穩(wěn)定性分析考慮了滿載160 t礦車的載荷作用，采用錨索加固與橋站支撐樁相結合的加固方式，錨索加固區(qū)域內(nèi)只考慮了坡肩8 m以外的滿載礦車載荷作用；半移動破碎站場地內(nèi)地表水系不發(fā)育，主要受大氣降雨的影響，地下水為基巖裂隙水和松散巖類孔隙水。設計方案為預埋排水花管，坡面預留排水孔。項目建成后，可供滿載160 t礦車在其頂部進行運輸作業(yè)。

2 半移動破碎站的設計等級及適用范圍

參照設計等級(表1)要求，將半移動破碎站建筑變形測量等級確定為三級(表2)。

對于L礦，半移動破碎站是礦石集散中心，所有開挖出的礦石全部通過破碎站進行破碎篩選，然后通過皮帶傳輸設備運往堆浸場，因此，半移動破碎站的安全運行是確保礦石入堆年計劃實現(xiàn)的主要構筑物，同時也是確保業(yè)主年金屬量計劃的關鍵。這就要求對半移動破碎站實行重點監(jiān)測，為安全運行提供數(shù)據(jù)支撐。

3 監(jiān)測內(nèi)容及需要考慮的因素

(1)精確監(jiān)測邊坡頂部監(jiān)測點水平和垂直位移的變化情況。

(2)半移動破碎站邊坡頂部33 m范圍內(nèi)的地表裂縫變化情況。

(3)巡查邊坡出水點滲水情況，分析地下滲水與降雨的關系。

表1 半移動破碎站設計等級表

表2 三級變形測量限差表

4 監(jiān)測網(wǎng)的布置

(1)監(jiān)測控制網(wǎng)由3個基準點(JC001、JC002、JC003)組成獨立網(wǎng)，高程采用JC001的GPS高程為基準進行推算；采用RTK與礦區(qū)獨立坐標系進行聯(lián)測，這樣實施既保證了監(jiān)測網(wǎng)的精度，同時也便于了解監(jiān)測對象在礦區(qū)坐標系中的變化狀況。

(2)基準點布設強制對中墩，布設近似等邊三角形網(wǎng)，三角形內(nèi)角大于30°。標石埋設后待其穩(wěn)定15 d可進行觀測。對變形監(jiān)測網(wǎng)定期復測，復測周期視穩(wěn)定情況而定，原則為點位穩(wěn)定后每半年復測一次，基準網(wǎng)穩(wěn)定性的檢驗采用最小二乘法。

(3) 監(jiān)測網(wǎng)高程采用三角高程測量法(各項限差見表3、4、5)；視線長度不大于400 m，視線垂直角不超過10°，視線高度和離開障礙物的距離不得小于1.3 m，中間設站前后視線長度差，不得超過視線長度的1/10，前后視距差累計值不得超過100 m。

(4)水平位移監(jiān)測基準網(wǎng)觀測采用邊角網(wǎng)、多測回觀測的方法

表3 距離測量限差表

注：(a+b×D)為測距儀標稱精度。式中：a為儀器標稱精度中的固定誤差(mm)；b為儀器標稱精度中的比例誤差系數(shù)(mm/km);D為測距邊長度(km)。

表4 垂直角觀測限差表

表5 三角高程測量限差表

注：監(jiān)測過程直接由基準點對監(jiān)測點進行觀測；L為線路長度(km)。

對三個基準點構成的三角形邊角觀測數(shù)據(jù)進行平差計算合格后，將礦區(qū)坐標系帶入獨立網(wǎng)內(nèi)。通過網(wǎng)內(nèi)平差后的邊角值，推算X，Y的增量，獲得基于礦區(qū)坐標的獨立監(jiān)測網(wǎng)坐標系。

錨桿拉力和預應力損失監(jiān)測選擇有代表性的錨桿，測定該錨桿(索)應力和預應力損失；非預應力錨桿的應力監(jiān)測根數(shù)不宜少于錨桿總數(shù)的5%，預應力錨索的應力監(jiān)測根數(shù)不應少于錨索總數(shù)的10%，且不應少于3 根。

(5)監(jiān)測儀器采用徠卡TS-30。測角精度為0.5″，測距精度為0.6 mm+1 ppm，并且具備1 000 m范圍內(nèi)的ATR(目標自動識別)功能，照準基礎精度為1 mm。監(jiān)測設計雖然參考破碎站總體設計、按照變形監(jiān)測三級標準編制，但考慮到所采用儀器的性能指標，監(jiān)測控制網(wǎng)及監(jiān)測點平差后均可達到毫米級精度，完全滿足該項目監(jiān)測控制網(wǎng)布設精度要求。

5 監(jiān)測點的布設及觀測

(1) 半移動破碎站4個卸礦平臺采用橋站支撐樁及錨索混合加固，其余部分采用錨索加固，且承重區(qū)域為坡肩8 m以外。故沿坡肩外2 m、安全圍欄以內(nèi)布設了14個監(jiān)測點(PS01-PS14)，平均間距為25 m，其中4個位于卸礦平臺上，這種布局方式既可以反映破碎站的整體變形情況，也兼顧了關鍵結構變形的重點監(jiān)測。

(2) 監(jiān)測點的埋設分為兩種：

①錨索加固區(qū)域埋設混凝土監(jiān)測墩。采用鉆機成孔，然后用混凝土進行灌注。

②混合加固區(qū)域在破碎站鋼制棧橋與棧橋支撐樁鉚接處焊鋼制觀測點。

(3)監(jiān)測點的觀測采用極坐標法。

于基準點JK001上直接對監(jiān)測點進行觀測，觀測最長基線(JK001-PS13)為367 m,最短基線(JK001-PS01)為184 m。由于TS-30采用了高精度的ATR技術，400 m范圍以內(nèi)的ATR精度等于1 mm，故影響精度的主要因素來源于對中誤差及觀測時段的選擇。

6 預警機制及觀測周期

受力分析及預警機制的建立。

移動破碎站受力分析：破碎站邊坡上的監(jiān)測點位于坡肩頂部外2 m，為非承重區(qū)域，埋設于全風化斑巖內(nèi)，覆蓋區(qū)域內(nèi)采用錨索進行邊坡加固，該監(jiān)測點主要反映破碎站邊坡巖層受內(nèi)部張力影響的形變情況。

卸礦平臺上的監(jiān)測點焊接于破碎站鋼制棧橋與棧橋支撐樁的鉚接部位，其為整個破碎站使用率最高的有效承重區(qū)域。監(jiān)測點主要反映鋼制棧橋與棧橋支撐樁在受到160 t載荷礦車縱向壓力及行駛、剎車過程中產(chǎn)生的橫向剪力作用造成的變形及結構受損情況。

邊坡設計等級為二級，穩(wěn)定安全系數(shù)不應小于1.3。

整個半移動破碎站以第一次觀測的數(shù)據(jù)為初始值，監(jiān)測數(shù)據(jù)按期累積統(tǒng)計。監(jiān)測分為建設期、初始運行期、穩(wěn)定期三個階段。

建設期監(jiān)測采用每15 d為一個監(jiān)測周期，周期內(nèi)如果遇到特殊情況(如施工爆破等有可能破壞邊坡穩(wěn)定的施工工序)時應及時進行監(jiān)測，下次監(jiān)測時間順延。

初始運行期以破碎站正式啟用為時間節(jié)點，按照平均每2 d觀測一次的頻率進行運行監(jiān)測，直至監(jiān)測變形量趨于穩(wěn)定后，即轉入穩(wěn)定期。

穩(wěn)定期按照每月1次的頻率進行監(jiān)測，一年后改為每2個月觀測1次，直至破碎站使用壽命結束。

在此期間內(nèi)，如遇到地震、強降雨、山體滑坡等有可能破壞基礎穩(wěn)定的特殊情況時都應進行追加監(jiān)測，以及時了解半移動破碎站的穩(wěn)定情況。

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)對各個監(jiān)測階段中出現(xiàn)的異常值進行綜合分析，確定該狀況的預警程度。無警及微警可正常施工及運行；輕警狀況下應加強對地面裂縫及地下水情況巡查的力度；中警狀況時針對預警部位應加大儀器的監(jiān)測力度，并及時對數(shù)據(jù)進行回歸分析，預測超前量；重警情況下表示變形體有可能處于毀壞的臨界值，應立刻通知相關單位，采取必要的防護措施。

雖然已經(jīng)參考給出了各預警因素的預警取值，但由于目前業(yè)內(nèi)尚無明確的規(guī)定對邊坡失穩(wěn)的臨界點值進行量化，而且不能單憑一種指標來判斷邊坡的警情、警度，還需進行綜合分析。利用預警值對破碎站運行期間所產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素進行權重評價，最終確定邊坡目前處于何種狀態(tài)；邊坡及卸礦平臺由于加固方法、受力機制、承重方式及危害程度均不同，故預報標準亦有所不同，在進行穩(wěn)定性分析時應予以分開考慮。

7 數(shù)據(jù)處理及圖形輸出

7.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建立

基于Leica監(jiān)測軟件建立Access 數(shù)據(jù)庫，記錄每期的原始觀測數(shù)據(jù)，包括測站信息、測回數(shù)、2C值、指標差、氣象改正、載荷情況、降雨量等，確保數(shù)據(jù)的可追溯性。

7.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析及制圖

統(tǒng)計變形體的累積變形量并觀測周期內(nèi)的相對變形量。以觀測期次為時間段，繪制每次觀測期內(nèi)的平差網(wǎng)圖及變化趨勢圖，并根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進行回歸分析，對變形量進行超前預報。

7.3 編制穩(wěn)定性分析報告

利用對破碎站監(jiān)測期間所得的各種數(shù)據(jù)進行權重分析，最終確定邊坡目前處于何種狀態(tài)并編制穩(wěn)定性分析報告；報告內(nèi)容應包括：邊坡及卸礦平臺由于加固方法、受力機制、承重方式及危害程度均不同，故預報標準亦有所不同，穩(wěn)定性分析時應分開考慮。

8 結 語

通過對半移動破碎站進行連續(xù)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)建立了臺帳并分析了其變形趨勢，繪制了監(jiān)測變形圖、及時將監(jiān)測結果反饋給運行管理部門，引起其高度關注，確保了半移動破碎站的安全運行。

參照文獻：

[1] 建筑邊坡工程技術規(guī)范，GB 50330-2002[S].

[2] 建筑變形測量規(guī)范，JGJ 8-2007[S].

[3] 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范，GB/T 18314-2009[S].

[4] 工程測量規(guī)范，GB 50026-2007[S].

(責任編輯：李燕輝)

2017-01-10

TD2;TD8;TD1

B

1001-2184(2017)02-0100-03

劉 李(1984-)，男，陜西商洛人，工程師，從事建設工程技術管理與測量工作；

張利梅(1985-)，女，陜西商洛人，助理工程師，從事建設工程技術管理工作；

李銀忠(1976-)，男，云南西雙版納人，工程師，學士，從事采礦技術與管理工作.