采空區(qū)道路設(shè)計(jì)技術(shù)方案討論

毋超

1 特殊路基路面設(shè)計(jì)技術(shù)

采空區(qū)路基路面設(shè)計(jì)，原則上應(yīng)基于其允許出現(xiàn)輕微不連續(xù)裂縫變形，但不能出現(xiàn)危及行車安全的裂縫、錯(cuò)臺(tái)和陷坑進(jìn)行設(shè)計(jì)。據(jù)此，對(duì)可承受的該容許變形幅度的采空區(qū)路基，可不作壓漿處理，建議酌情采用強(qiáng)夯及加鋪土工材料的抗變形措施，并酌情選擇適宜的過渡路面，設(shè)置采空區(qū)路段警示標(biāo)牌。在某高速采空區(qū)段落采用了特殊路基方案，路面方案維持了常規(guī)設(shè)計(jì)，目前運(yùn)營(yíng)良好。

對(duì)于變形量較大的采空區(qū)場(chǎng)地，可考慮采用過渡路面。過渡路面適用于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定采空區(qū)場(chǎng)地建成通車至采空區(qū)沉降變形完成前的時(shí)間階段，是在確保行車安全的前提下，以適當(dāng)降低交通服務(wù)水平來?yè)Q取高昂的治理費(fèi)用的折中方案。過渡路面的基本技術(shù)屬性體現(xiàn)在以下方面：

（1）該路面外觀明顯不是正式的柔性或剛性路面，路面基本平整，能滿足路面強(qiáng)度要求，在低速情況下，能保證交通線正常通行。

（2）路面結(jié)構(gòu)具有調(diào)整不均勻沉降變形特性，且便于快速修復(fù)，其維護(hù)費(fèi)用較低，維護(hù)一般僅發(fā)生人工管養(yǎng)費(fèi)用，基本不增加額外材料消耗，到采空區(qū)場(chǎng)地沉陷穩(wěn)定時(shí)，臨時(shí)路面材料部分或大部可再利用。

（3）采動(dòng)區(qū)過渡路面設(shè)計(jì)應(yīng)配套采動(dòng)監(jiān)測(cè)和病害維護(hù)方案設(shè)計(jì)，并有運(yùn)營(yíng)班組定期維護(hù)保通。

2 結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)技術(shù)

考慮到采空區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)建議盡量取消橋梁設(shè)計(jì)，多采用易于維護(hù)的整體性框架橋或鋼波紋管結(jié)構(gòu)，尤其對(duì)生產(chǎn)中的礦區(qū)路段，周期性的新采掘面開辟，極易活化已穩(wěn)定的采空區(qū)。對(duì)地形控制橋長(zhǎng)的橋梁構(gòu)造物，如大的沖溝地形，應(yīng)盡可能以涵洞結(jié)合高填方路基形式通過并視過水流量大小酌情采用單個(gè)或多個(gè)箱涵或鋼波紋管結(jié)構(gòu)；若必須設(shè)橋，可酌情視過水?dāng)嗝嬉蟛捎脝蝹€(gè)或組合框架箱型結(jié)構(gòu)橋梁當(dāng)沖溝過深，可酌情調(diào)整縱坡壓低框架箱涵高度。

對(duì)于必須采取樁基礎(chǔ)橋梁結(jié)構(gòu)物的采空區(qū)場(chǎng)地，容許的變形要求即對(duì)簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)不落梁，對(duì)連續(xù)結(jié)構(gòu)不開裂破壞。一般而言，簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)較有利于適應(yīng)不連續(xù)變形，換梁維護(hù)也相對(duì)方便，是采空區(qū)細(xì)則推薦的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于經(jīng)過采空區(qū)注漿處治，檢測(cè)定性為已穩(wěn)定的建筑場(chǎng)地，考慮到地質(zhì)條件的復(fù)雜性和壓漿效果的不均衡性等因素，建筑場(chǎng)地穩(wěn)定性判定仍然具有相當(dāng)?shù)牟淮_定性，在此基礎(chǔ)上按照常規(guī)穩(wěn)定場(chǎng)地進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)依然需要冒極大技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，一般建議從結(jié)構(gòu)選型，安全設(shè)計(jì)方面進(jìn)行保守處理。

對(duì)既有路段采空區(qū)尚未滿足變形要求且必須設(shè)跨線橋，在其條件所限不便采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，但應(yīng)作壓漿處理，并配套長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)控制措施，在此基礎(chǔ)上開展橋梁設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方面可考加寬蓋梁或立柱頂部尺寸，并設(shè)置擋塊等預(yù)防落梁的輔助措施。對(duì)采動(dòng)變形過大，處治費(fèi)用高昂的建筑場(chǎng)地，可充分利用采動(dòng)發(fā)育的時(shí)間特性，臨時(shí)保通，延后進(jìn)行結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)與施工亦為可取的方案選擇。對(duì)采空區(qū)深度過大，且壓漿范圍有未垮落巷道或通過該采空區(qū)的運(yùn)煤巷道，致使壓漿費(fèi)用高或壓漿難度大，甚至不能作壓漿作業(yè)的場(chǎng)地，對(duì)此可考慮采用離層注漿技術(shù)，僅對(duì)采空區(qū)上部一定深度范圍作壓漿強(qiáng)化處理，致使形成厚度大、強(qiáng)度高、均勻、變形量小的地質(zhì)體持力層。在該持力層可承受橋梁上部荷載，其下臥層的附加應(yīng)力滿足強(qiáng)度驗(yàn)算要求條件下，橋梁基礎(chǔ)可采用筏板、箱型基礎(chǔ)方案。

3 特殊采掘設(shè)計(jì)技術(shù)

對(duì)尚未開采的規(guī)劃采區(qū)，也可考慮協(xié)調(diào)礦企開展與地下采掘相關(guān)的聯(lián)合設(shè)計(jì)，綜合平衡雙方技術(shù)和經(jīng)濟(jì)利益，尋求地下采礦與地上建筑整體效益最優(yōu)的折中方案。

特殊采掘的綜合設(shè)計(jì)措施在煤炭行業(yè)使用較多，道路行業(yè)甚少使用。考慮到不可再生資源的寶貴性和公路建設(shè)高昂的建安費(fèi)和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本，道路通過礦產(chǎn)地本身有個(gè)壓覆賠償，展線繞避，地上地下聯(lián)合設(shè)計(jì)、臨時(shí)路保通和道路緩建等方案的綜合比選過程，這方面工作的開展涉及到采礦與公路之間的行業(yè)協(xié)調(diào)與技術(shù)對(duì)接問題，也有一定的利益博弈在里面，目前交通行業(yè)的資源壓覆、采空區(qū)安評(píng)及地質(zhì)勘察專項(xiàng)工作一般做不到專門性深入探討這方面的技術(shù)深度，但是這方面確實(shí)是交通行業(yè)礦區(qū)路段工程設(shè)計(jì)和技術(shù)研究的有益發(fā)展方向，也是道路設(shè)計(jì)工作者必須深入探討的方案選擇。

4 禁采設(shè)計(jì)技術(shù)

采空區(qū)道路細(xì)則指出：當(dāng)?shù)缆废路蚺R近礦產(chǎn)資源被開采時(shí)，應(yīng)按三下采煤規(guī)程的要求留設(shè)保護(hù)礦柱，禁采工作本身一般會(huì)嚴(yán)重干擾礦企正常的生產(chǎn)接替計(jì)劃，尤其在礦企利潤(rùn)較薄的特定條件下，甚至事關(guān)企業(yè)生死。這方面工作的開展，即是復(fù)雜的壓覆計(jì)量賠付問題，同時(shí)也涉及設(shè)計(jì)方案比選技術(shù)問題。細(xì)則的這一粗糙規(guī)定，一定程度上不合理地簡(jiǎn)化了資源壓覆，展線繞避，地上地下聯(lián)合設(shè)計(jì)、臨時(shí)路保通和道路緩建等方案的綜合比選的重要技術(shù)程序，容易造成忽視項(xiàng)目建設(shè)與礦企技術(shù)對(duì)接的技術(shù)步驟，最終造成項(xiàng)目建設(shè)重大損失。所以執(zhí)行禁采工作，必需提前做好方案論證，方方面面綜合兼顧，獲得礦方認(rèn)同的前提下方可推動(dòng)項(xiàng)目建設(shè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于采空區(qū)而言，其實(shí)隱蔽性工程，并且具備復(fù)雜性的特征，盡管隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，勘探精度越來越高，但是依然很難準(zhǔn)確的對(duì)采空區(qū)特征和沉陷機(jī)理進(jìn)行揭示，這樣在進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施的過程中就要設(shè)計(jì)出道路技術(shù)方案，確保工程的可持續(xù)發(fā)展。