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1、山西蒿峪村采空區治理工程變形監測報告二九年十月目 錄一、工程概況1二、作業依據3三、人員組織3四、投入的設備4五、基準點的布設及測量4六、變形監測網的布設6七、野外監測工作7八、變形監測數據處理8九、結論與建議9十、提交的成果15一、工程概況西氣東輸EHM090EHM092管道位于山西省陽城縣八甲口鎮蒿峪村村東山脊上。由于該段管道埋設在煤礦采空區的上方，煤礦回采后造成了地形沉陷和裂縫。影響到管道安全的裂縫區域為沿管道走向（1200）長400m左右，兩側范圍100120m，即EHM090EHM092一帶。該區地表出露地層主要為較薄的黃土覆蓋層和下伏新近系砂頁巖組。根據前期調查結果，裂縫形狀基本為2、不規則鋸齒狀，產狀基本垂直，深度不詳。主要的幾組裂縫為：區：走向12001300左右，與管道平行或斜交，分布區域長80米，寬數米30m，最長的兩條長度約為7080m左右，其余幾條長度約十幾米左右，裂縫寬度1015cm，主要部分集中在管道北側，最近部分離管道僅數米（EHM091處管道北側）。區：走向12001300左右，與管道平行或斜交，分布在EHM091+20091+120管道南側78m至溝邊約長寬10020m2范圍，裂縫帶斷續延伸近100m，裂縫間距1.52m，裂縫寬度1520cm。該處有崩塌的危險。區：EHM092-50m附近4015m2范圍分布有二條長3040m、裂縫寬10cm、方向與管3、道走向基本正交的裂縫。另外，在區和區之間、靠近區管道南側，稀疏分布有數條長37m的短裂縫。受西氣東輸管道公司山西管理處委托，于2007年4月2日至2008年5月30日分三期對該區域進行了變形監測。監測結果表明，從2007年4月2日至2008年5月30日，監測區地面變形主要集中在以EHM091+0mEHM091+40m為中心的EHM091-50mEHM091+100m范圍。監測區以垂直沉降變形為主，整體水平位移不大，垂直沉降變形量-590-1012mm，一般-800-1000mm左右。水平位移最大點dx=70.5mm，dy=-402.8mm，位移ds=409mm，經投影變換，平行管道方向位移量34、64.2(mm)(假定NW為正) ，垂直管道方向位移量-186(mm)(假定NE為正)。時間上沉降變形主要集中在2007年611月，以后逐漸趨于平穩。據現場調查，沉降變形時間上可能主要與附近地下采煤相前后對應。2009年6、7月份以來，以EHM091一帶為主，區裂縫帶范圍進一步向北西及南東兩側發展，裂縫寬度加大，變形加劇，并且有新的裂縫產生；同時，應力-應變監測也表明管道及地面近期正經歷著大的變形過程。這一情況引起了西氣東輸管道公司的高度重視，為確保管道運行安全，西氣東輸管道公司組織多方專家幾經論證，決定首先對變形段管道進行開挖釋放應力，同時進行地面及管道變形監測，根據監測結果于2009年9月5、45日對裂縫帶管道實施了抬管作業并取得圓滿成功。受西氣東輸管道公司山西管理處委托，承擔了本次變形監測任務。本次變形監測項目名稱為山西蒿峪村采空區治理工程變形監測，監測時間為2009年8月4日至9月16日。監測工作的主要目的是：1、提供及時、準確的地面及管道變形監測數據，并綜合分析前期的變形監測資料，為上級領導正確決策提供技術支持。2、為管道抬管設計提供準確的管道沉降基本數據。根據CPPE及專家組西氣東輸EHM090EHM092段采空區臨時處理方案，本次變形監測的主要任務是：1、增加測線、地形觀測點（1）沿管線南側陡坎下部平行原有、測線新增一條測線，長度范圍溝底EHM092，該測線上的測點間距與6、原有測點間距相同。（2）、將原有、測線向氣流上游延伸至溝底，新增測點間距與原測點相同。（3）、對原有裂縫繼續進行監測。2、增加管道頂部（管表面）觀測點（1）開挖管溝EHM091EHM091-60m段，開挖到管底。EHM091-60mEHM090段每20m開挖一個探坑，挖至EHM090號樁。EHM090以下的坡體段，每隔50m開挖一個探坑，共三個。將現有管頂坐標和新開挖的管頂測點進行測量，建立管道現有狀況的縱斷面圖。（2）對已開挖管段每隔10m設置一個觀測點（設在管頂）延伸至EHM092+50m處。觀測點的位置應結合原已設定的觀測點，原觀測點丟失的應盡量在原位置重新設置。3、根據現場工程指揮部要7、求，監測頻率管道監測點每天監測一次，地面監測點每2天監測一次；抬管設計時，管道頂部監測點的布設、測量應滿足抬管設計要求，監測點間距5m左右，管道彎頭處監測點加密。二、作業依據工程測量規范（GB500262007）全球定位系統（GPS）測量規范（GB/183142001)山西蒿峪村采空區治理工程變形監測方案（2009年8月）三、人員組織本次變形監測共投入工程技術人員十名：其中，高級工程師1名，工程師3人，測工6人。四、投入的設備 本次施工使用的儀器設備見表4-1。表4-1 名 稱型 號數量（臺）設備狀況制造國或產地擁有/租賃全站儀NTS662R1完好國產擁有全站儀GTS7211完好日本擁有水準儀8、DINI1完好美國擁有GPS接收機北極星6完好國產擁有便攜式計算機聯想2完好國產擁有五、基準點的布設及測量二OO九年八月三日，經過實地踏勘，原有基準點大部分破壞嚴重且在沿管線EHm091EHm092之間有地面變形和地裂縫現象，需在變形區域以外選擇穩固可靠的位置埋設基準點，或選擇穩固的巖石基準點。根據區域特點，布設了4個基準點，這些點均選在視野開闊，避開仰角大于15度的障礙物，相鄰基點間的距離在300到500米之間，有利于變形點的觀測。基準點用水泥、石子、沙子按比例配比現場澆灌在深60cm、長寬各30cm的坑內，其中GPS05 仍然采用原標石。本測區GPS測量的起算數據采用晉城礦務局C級控制點大9、嶺村和葛溝，其標石保存完好。外業觀測于2009年8月4日采用6臺北極星9600接收機以靜態方式按照全球定位系統（GPS）測量規范中D級要求施測。GPS基線解算和網平差采用隨機軟件處理，平差后，提供基準點的54平面座標，中央子午線采用111。變形觀測時先將各基準點坐標轉換為中央子午線11230，然后將轉換后的坐標投影至600米高程面上。采用三等水準觀測方法獲得基準點高程。詳見基準點平面位置圖。GPS的標稱精度為：水平：5mm+1ppm；垂直:6mm+1.5ppm；外業觀測采用的技術指標如下：1.衛星高度角15；2.有效觀測衛星總數5顆；3.時段長度60分鐘；4.采樣間隔15秒；5.點位幾何圖形強10、度因子PDOP8外業觀測結束后首先進行數據傳輸，然后采用隨機軟件按多時段，自動處理方法求得單基線解，然后對所測得的基線進行閉合差檢驗，其閉合差全部達到規范中C級精度要求。GPS網平差同樣采用隨機軟件處理，因變形觀測對點位相對精度要求較高，為不使GPS網約束后發生變形，本GPS網平差時僅以大嶺為起算數據，另一點葛溝作為檢查點進行平差。觀測的GPS閉合環全部優于規范對限差的要求。觀測網平差后的精度為：X方向最大中誤差為4.4mm，Y方向最大中誤差為3.2mm。基準點成果見表5-1。基準點成果表 表5-1 點名8月4號觀測成果備注N（m）E（m）H（m）DL3935683.930496170.36411、GG3929605.709504891.788GPS003933306.134498603.885605.5073GPS033933304.942498408.816573.1894GPS073932978.620498758.835661.8941GPS053933621.987498833.850677.4538舊基準點GPS063933054.269499123.414700.6898備用點 為了進一步檢查基準點的坐標精度，8月5日用全站儀復核了GPS00、GPS03、GPS07、GPS05、GPS06的平面坐標，用水準儀采用三等水準觀測方法測得基準點高程，求得的基準點高程見基準點成果表12、。六、變形監測網的布設根據CPPE及專家組西氣東輸EHM090EHM092段采空區臨時處理方案的要求，監測點布設分為地面監測點和管道監測點兩部分。1、地面監測點沿管線的中心線左右各1015米的范圍，各布設1條監測線、在山梁南側溝底布設1條監測線，監測點間距3040m左右，合計39點。2、管道監測點在管線上方布設日常監測點44個，零時用監測點76個（根據現場工程指揮部要求，抬管設計時，管道頂部監測點的布設、測量應滿足抬管設計要求，監測點間距5m左右，管道彎頭處監測點加密。設計院計算使用）。三項共布設監測點159個。詳見山西蒿峪村采空區治理工程監測點布置圖。七、野外監測工作（一）、監測方法根據工程13、測量規范（GB500262007），本工程監測等級為四等。根據現場工程指揮部要求，觀測頻率2009年8月6日起管道上的日常監測點每天監測一次，地面監測點每2天監測一次，管道上的零時用監測點根據設計院要求施測。本次監測工作自2009年8月6日開始，至2009年9月16日止共進行了33次觀測，完成水平位移監測1965點次、垂直位移監測1965點次。見工作量統計表。 監測工作分管道監測點監測和地面監測點監測兩部分。管道監測點監測采用NTS662R全站儀觀測。因管道開挖深度23m，局部達4m，且開挖長度最終達350m以上，因此，每次觀測時，在GPS05設站，GPS07上放置棱鏡，在管道附近通視、平坦、14、穩固、且受開挖影響較小的地點引設工作基點12個，水平角觀測6測回，平距觀測6測回，然后在工作基點設站，GPS05上放置棱鏡，水平角觀測3測回，平距觀測2測回進行管道監測點觀測。為滿足抬管設計要求，先后5次對管道進行了加密測量（管道斷面測量 ），先后布設加密測量點76個。地面監測點監測采用GTS721全站儀觀測。每天觀測時，在GPS05設站，GPS07上放置棱鏡，對Z23、Z01、Z02、G01、G06、Z03、L22、Z41、Z40、Z39、Z38、Z36、Z35、Z37、Z45、Z44、Z46、Z34、Z33、Z21、Z20、Z10、Z08進行觀測，隔日在GPS07設站，GPS05上放置棱鏡15、，對Z47、Z43、Z42、Z31、L19、L18、L20、Z24、L17、L16、Z22、Z30、Z29、Z32、Z28、Z25、Z27、Z26進行觀測，水平角觀測3測回，平距觀測2測回。高程測量采用垂直角觀測，同水平角觀測一同進行，垂直角觀測三測回。（二）、觀測要求1、觀測應選在通視良好，呈像清晰穩定時進行，盡量避免晴天的日出、日落和中午前后進行，作業中氣泡居中如超過一格，應在測回間重新整置儀器。 2、變形觀測點限差要求 （1）一測回方向2C互差小于13，當個別監測點的垂直角較大時，可不考慮此項限差。（2）各測回方向互差小于9。（3）平距在測回間讀數較差小于5mm。觀測成果超限時，應立即重16、測該測回。3、沉降觀測點觀測方法 高程測量采用垂直角觀測，同水平角觀測一同進行。要求垂直角較差小于7，兩次讀數較差不大于3。八、變形監測數據處理為抑制投影變形，本區變形觀測先將各基點的坐標進行轉換，即采用獨立坐標系統，中央子午線11230，投影面600米。平面坐標計算采用BASIC程序，按極坐標法得到各監測點的平面坐標，水準觀測時高程計算采用SZWPC.EXE程序嚴密平差，平差模型為間接平差。垂直角觀測時，高程采用BASIC程序計算。每天作業完成后，首先對外業記錄手簿進行100%檢查，然后輸入到計算機進行處理，計算出各次觀測與上次觀測較差、與第一次觀測較差，作成EXCEL格式，及時上交甲方。九17、結論與建議（一）、監測成果1、2008年5月30前地面監測成果 從2007年4月2日至2008年5月30日，監測區地面變形主要集中在以EHM091+0mEHM091+40m為中心的EHM091-50mEHM091+100m范圍。監測結果表明，監測區以垂直沉降變形為主，整體水平位移不大，垂直沉降變形量-590-1012mm，一般-800-1000mm左右。水平位移最大點dx=70.5mm，dy=-402.8mm，位移ds=409mm，經投影變換，平行管道方向位移量364.2(mm)(假定NW為正) ，垂直管道方向位移量-186(mm)(假定NE為正)。時間上沉降變形主要集中在2007年611月18、，以后逐漸趨于平穩。據現場調查，沉降變形時間上可能主要與附近地下采煤相前后對應。2、2009年8月6日9月16日地面監測成果2009年6、7月份的變形沒有監測數據。2009年8月6日開始監測以來，至9月16日地面沒有顯著變形。水平變形數量為厘米級，最大水平位移X: -0.030m，Y: -0.025m，最大垂直位移-0.0736m，一些已破壞點前期監測到的較大的水平位移主要和管道開挖、坡面大量堆土有關。但總體與2007年首次測量、2008年4月16日測量相比，地面變形劇烈。但因監測間斷，不能判斷沉降變形過程。與2007年首次測量比較，最大水平位移 X: -0.052m，Y: -1.139m，最19、大垂直位移H：-2.446m（該點為Z10點，最后一次測量是9月9日，至9月16日已被破壞）。與2008年04月16日測量比較，最大水平位移X: -0.011m，Y: -0.771m，最大垂直位移H：-1.4492m。3、管道監測成果管道本體于2007年5月27日在EHM090EHM092一帶測量了38個監測點，測點間距10m左右，但2009年8月6日再次測量時，由于土體與管道本體的相對運動，僅有7個測量標志得以保存。經直接測量及沉降剖面圖解計算，與2007年5月27日測量比較：管道最大垂直位移-1.885m ，最小垂直位移-0.401m 。水平位移均不大，最大水平位移 X: 0.1015m，20、Y：-0.0920m。管道本體自2009年8月6日至9月3日，因管道開挖釋放應力，局部高程有明顯抬升，與2009年8月06日測量比較，最大水平位移 X: 0.286m , Y: 0.251m，最大垂直位移H：0.3754m。2009年9月45日西氣東輸管道公司對裂縫帶管道實施了抬管作業并取得圓滿成功，抬管作業確保了抬管期間的管道安全，并為今后的管道安全運行打下了堅實的基礎，抬升高度0.2601.144m（管道監測數據，可能不是抬升點）,最大抬升高度1.144m。管道抬升量按2009年9月6日監測成果與2009年9月3日監測成果之較差計算，見表9-1。管道抬升量計算表 表9-1點號X（m）Y（m21、）H(m)點號X（m）Y（m）H(m)G10.070 0.022 1.1440 T110.025 0.082 0.0192 G20.033 0.009 1.0904 G260.137 0.069 1.1075 G30.010 -0.011 1.0245 G280.213 0.144 0.9204 G4-0.031 -0.035 1.0406 G290.183 0.124 0.8197 G5-0.062 -0.055 1.0514 G300.109 0.098 0.7057 G6-0.064 -0.039 1.0348 G310.041 0.073 0.5050 G7-0.060 -0.036 22、0.9708 G32-0.019 0.044 0.2766 G9-0.051 0.004 0.7956 G33-0.055 0.030 0.0908 G10-0.029 0.023 0.7316 G34-0.085 0.032 -0.0742 G12-0.035 0.013 0.6303 C370.131 0.294 0.2653 G13-0.029 0.039 0.5476 C480.011 0.042 -0.0212 G14-0.026 0.075 0.4986 C4-0.058 0.110 0.3686 G15-0.027 0.098 0.4580 C5-0.089 0.091 0.3423、91 G16-0.024 0.119 0.4300 C280.083 0.076 0.6411 G17-0.037 0.110 0.3860 C31-0.089 0.036 -0.1261 G18-0.048 0.099 0.3681 C32-0.105 0.040 -0.1329 G19-0.075 0.095 0.3445 C350.090 0.245 0.2598 G20-0.097 0.088 0.3302 C28+10.132 0.108 0.7357 G21-0.073 0.102 0.3608 C31+1-0.089 0.038 -0.1078 G22-0.044 0.120 024、.3570 G38-0.006 0.014 0.0153 G23-0.006 0.150 0.3220 C16-0.057 -0.004 0.8543 G240.023 0.188 0.2857 G250.054 0.219 0.2614 T60.104 0.257 0.2619 T80.129 0.281 0.1646 T90.102 0.232 0.1278 T100.064 0.155 0.0802 4、管道殘余變形管道殘余變形可按2009年9月6日監測成果與2007年5月27日監測成果之較差計算，一般為0.10.3m，最大殘余變形-0.7522mm，見表9-2。管道殘余變形量表 表9-25、2點號X（m）Y（m）H(m)點號X（m）Y（m）H(m)G1-0.6727 G2-0.6764 G3-0.7522 G4-0.5554 G5-0.4242 G6-0.3330 G7-0.2754 G9-0.1965 G10-0.1775 G11-0.1324 G12-0.0967 G13-0.0220 G140.1303 G15-0.0018 G160.0525 G17-0.108 -0.004 -0.0769 G180.0494 G19-0.063 -0.015 0.1002 G20-0.045 -0.013 0.1537 G210.1714 G220.004 0.062 -0.0164 26、G230.023 0.095 -0.1216 G240.054 0.138 -0.2155 G250.085 0.208 -0.3219 5、管道拆除抬升裝置后下沉量管道拆除抬升裝置后下沉量按2009年9月16日監測成果與2009年9月6日監測成果之較差計算，最大0.0789m，一般為0.030.06m，見表9-3。管道拆除抬升裝置后下沉量計算表 表9-3點號X（m）Y（m）H(m)點號X（m）Y（m）H(m)G33-0.012 0.009 -0.0478 G170.018 0.007 -0.0264 G32-0.008 0.003 -0.0444 G180.004 0.013 -0.038127、 C28-0.026 -0.002 -0.0327 G190.010 0.008 -0.0340 C28+1-0.016 -0.006 -0.0224 G200.018 0.010 -0.0251 G29-0.021 0.002 -0.0214 C50.010 0.001 -0.0328 G28-0.007 -0.006 -0.0274 G210.002 -0.005 -0.0425 G26-0.004 0.005 -0.0435 C40.001 -0.002 -0.0580 G2-0.004 0.003 -0.0789 G230.009 0.020 -0.0664 G3-0.011 0.0028、9 -0.0477 G240.013 0.015 -0.0564 G4-0.001 -0.001 -0.0458 G250.025 0.022 -0.0659 G5-0.003 0.000 -0.0657 C350.026 0.006 -0.0479 G6-0.001 -0.009 -0.0418 C370.023 -0.003 -0.0288 G70.005 -0.011 -0.0306 T80.009 -0.023 -0.0285 G90.002 -0.008 -0.0349 T90.004 -0.021 -0.0345 G10-0.005 -0.007 -0.0343 T100.005 29、-0.029 -0.0258 G11-0.003 0.004 -0.0611 T110.004 -0.021 -0.0085 G12-0.002 0.015 -0.0621 G130.001 0.001 -0.0687 G140.002 0.007 -0.0609 G150.012 -0.004 -0.0417 G160.005 -0.012 -0.0377 （二）、結論1、監測工作為該區的沉降變形分析積累了大量數據，及時、準確的監測數據為上級領導正確決策提供了技術支持。2、為滿足抬管設計要求，先后5次對管道進行了加密測量，為管道抬管設計提供了準確的基本數據。3、2009年8月6日至9月16日30、地面沒有顯著變形，但總體與2007年首次測量、2008年4月16日測量相比，地面變形劇烈。與2007年首次測量比較，最大水平位移 X: -0.052m，Y: -1.139m，最大垂直位移H：-2.446m，與2008年04月16日測量比較，最大水平位移X: -0.011m，Y: -0.771m，最大垂直位移H：-1.4492m。管道本體2009年8月6日與2007年5月27日比較，經直接測量及沉降剖面圖解計算，管道最大垂直位移-1.885m ，最小垂直位移-0.401m 。水平位移均不大，最大水平位移 X: 0.1015m，Y：-0.0920m。4、2009年9月45日西氣東輸管道公司對裂縫帶31、管道實施了抬管作業，抬升高度0.2601.144m,最大抬升高度1.144m。管道抬升后，管道殘余變形一般為0.10.3m，最大殘余變形-0.7522mm。管道抬升裝置拆除后下沉量最大0.0789m，一般為0.030.06m，滿足設計要求。抬管作業確保了抬管期間的管道安全，并為今后的管道安全運行打下了堅實的基礎，抬管作業取得圓滿成功。（三）、建議1、存在的問題（1）監測工作時斷時續，給沉降變形分析帶來一定影響。2007年監測以來，一般是地面發現明顯變形后開始天天監測，變形稍有穩定后監測終止，往往監測不到最劇烈變形期及其變形過程，監測結束時變形并沒有達到規范規定的穩定期。一定程度上不利于沉降變形32、分析。（2）今年開挖發現，2007年布設的管道監測點多數因管道與土體的相對運動而缺失，給管道沉降變形的直接測量帶來一定不利影響。（3）管道維護與地方小煤礦開采之間的溝通較少，不能及時掌握周邊小煤礦開采情況。2、下一步工作建議（1）對EHM090EHM092及附近根據監測情況進行長期的地面變形監測。（2）對開挖管道本體設置牢固的監測標志。因本區的采動變形并沒有結束，建議在管道防腐層外以10m左右的間距貼同材質補丁，其上刻記測量標志，埋設管道前統一測量其坐標，以備用。十、提交的成果1、技術總結報告2、監測工作量統計表3、基準點坐標成果表4、監測成果5、基準點平面位置圖6、監測點布置圖7、8月18日斷面數據及斷面圖8、8月20日斷面數據及斷面圖9、8月25日斷面數據及斷面圖10、8月31日斷面數據及斷面圖11、9月3日斷面數據及斷面圖