5 采空区公路设计Word文档下载推荐.docx

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2.路线方案应根据地形、地貌特征，通过对矿区工程地质、水文地质、山地自然灾害、筑路材料、生态环境、塌陷区分布、矿区保安煤柱和自然及人文景观调查的基础上，结合沿线小区域的气候特征开展路线方案研究，确定合理的路线线位和对路线通过采空区的通过方式进行比选。

3．采空区路线设计必须贯彻执行加强环境保护和合理利用土地和地下矿产资源的基本国策。

在确定路线、桥梁、隧道、交叉工程、交通工程和沿线设施等人工构筑物的结构型式、布设位置、取弃土场位置、土地征用等设计中，应该结合矿区道路、村庄、安全煤柱等，协调、改善路线与保安煤柱的关系，尽可能使线路靠近已有的保安煤柱或未来规划的保安煤柱，同时使线路与原生态景观、人文景观有机结合，提高公路工程自身景观和环境质量。

4．确定路线总体方案时，应在综合考虑矿区远景开采规划的基础上，充分论证采空区路线总体布置与矿区保安矿柱及采空可能塌陷盆地的空间关系，确定相对最佳线路方案。

对于采用分期修建或预留改扩建的采空区高速公路，应确保工程后期仍能充分利用已建工程，并预留足够的余地进行改扩建。

5．2．2选线

1．选线的各个阶段，应充分采用各种先进的勘察与测试手段，在收集到大量的有关资料的基础上对采空区的路线方案进行深入的研究和多方案的论证，确定采空区对路线影响相对最小的方案。

2．在保证公路工程稳定性、安全性的前提下，对路线通过采空区的方式进行路、桥、隧方案的比选和优化，在尽量满足公路工程各项技术指标的前提下，采用相对节省造价的工程方案。

3．选线应考虑矿产资源的最大利用，尽可能不压覆或少压覆可开采的矿床，尽可能利用已有的保安矿柱，最大限度的节省矿产资源。

4．选线应该同农田基本建设相结合，最大的节省和保护土地资源，对采空区的处理范围、方法等一定要注意不污染农田过多占用高产的良田。

5．深入开展矿区工程地质、水文地质调查，避免因采空区公路工程修建诱发新的滑坡、泥石流和崩塌等新的地质灾害。

6．采空区公路工程修建应注意环境保护，结合公路工程建设的同时，加强采空区的治理，加强煤矸石和尾矿的综合利用，改善生态环境和地质环境，注重公路景观，达到公路建设和环境保护并重的目的。

7．充分利用地形条件，尽可能避免采空区最大变形处出现在凸曲线的顶部和凹曲线的底部。

8．在地形条件允许的情况下，使采空区不出现在纵坡较大的地方，如果纵坡太大可以考虑采用以路堑或隧道等其他方式通过。

9.弯道、尤其是回头弯处尽可能不要布置在采空区变形较大的地方，丘陵山区的三、四级公路宜采用绕行方案。

10．河谷地段的线位，如果一侧有大片的不易处治的采空区，另一侧有大片的不良地质，应综合比选两岸工程及水文地质条件和采空区的处治难度后，若跨河换岸有明显的优势，就应该选择地形较平坦的阶地处跨河换岸。

11．路线需要越岭时，应该充分论证两侧山坡的地形、地质条件及采空区的分布和处治的难度，经充分的论证比选后若一侧山坡有明显的优势时应该找合适的位置越岭换坡。

越岭方式应该充分考虑采空区的影响和深挖方的问题，进行深路堑和隧道方案的比较。

12．斜坡路段的选线，在通过“鸡爪”地形时必然会有深挖方和旱桥甚至隧道工程出现，除应该搞好路线的平、纵、横三方面的综合设计外，还查清斜坡路段的成矿带和采空区的分布标高，合理的选择路线的标高；

有条件时应该选择在采空区的下方通过，尽可能避免因采空区变形、塌陷对公路的危害。

13．各测设阶段路线应该设计预留保安矿柱的范围与宽度。

在尚未开采和规划开采的矿区已经批准立项的公路建设项目，应该根据公路的等级和矿产的类型以及覆岩的强度与厚度等设计预留矿柱，达到公路建设与矿产最大利用相结合的目的。

5．3路基、路面设计

5．3．1采空区的路基、路面设计应根据采空区的分布和变形特点，结合当地资源与环境、工程地质条件、材料分布、资源开采规划与公路工程工期要求等因素，进行路基、路面的多方案设计比较。

5．3．2尽可能避免将路、桥结合点布置在采空区变形最大的上方。

5．3．3采空区上方的挖方路基设计，一定要考虑挖方后行车荷载，确保挖方路基的沉降和强度满足技术要求，否则应对路基下方的采空区进行加固处治或者减小挖方高度等技术措施确保路基的安全性和稳定性，尽可能避免深填高挖。

5．3．4采空区上方的填方路基设计，一定要综合考虑行车荷载和填方路基的高度、宽度、采空区和路基的沉降叠加等因素，当一种处理方案不能满足技术要求时，应对采空区处治方案进行多方案多手段的比较，确保处治效果达到技术要求。

5．3．5对于变形与位移没有达到达到稳定的采空区应先对采空区进行处治，处治后变形与位移允许最低值可参考正文表4.2.1（公路采空区场地允许变形值），允许变形值达到要求后方可进行路基、路面的施工。

5．3．6采空区高速公路的路基设计应根据采空区周围的筑路材料分布和变形和沉降的情况，路基的填料尽可能就近采用轻型的筑路材料，如粉煤灰，煤矸石、矿渣等。

5．3．7对于处理后的采空区可能仍然存在较大的或时间较长的变形和沉降的路段，路基设计时可以考虑采土工布、土工格栅等柔性材料，提高路基的整体稳定性，尽可能满足工后沉降的要求。

5．3．8采空区路面原则上采用柔性过渡路面设计，待路基沉降稳定后，再考虑铺设永久性路面。

5．4桥梁设计

5．4．1尽量使桥梁的轴线与采空区的主采方向呈大角度相交的方案，减小采空区影响桥梁的范围。

5．4．2尽量选择桥轴线从采空区变形相对小、易处理的地段通过，减少处理费用和风险。

5．4．3对于极不稳定采空区，应充分论证采空区的处治难度、效果、风险等进行桥型方案和路基方案同深度的经济和技术比选，尽可能选择处治难度小，处治效果好、经济合理的跨越方式。

5．4．4必须采用桥梁跨越时，应选择比较适宜的桥型和桥跨，对于范围较小又不易处理的采空区可以考虑桥梁直接跨越通过；

对于范围较大的采空区，尽可能采用小跨径跨越。

5．4．5结构方面，应选择能适应采空区变形较大的简支结构和整体结构形式。

5．4．6桥跨的布设计时，应充分考虑采空区的分布和覆岩的强度等，尽可能使墩、台设置在覆岩强度较高、采空区处理效果好的地方；

同时从技术、风险与经济方面进行综合比选墩、台数量与采空区处理范围与费用，确定相对最佳桥梁的跨径和合理的墩、台数量。

5．4．7尽可能采用轻型和相对耐变形的建筑材料，减少桥梁的自重和对结构的破坏，最大限度的适宜采空区的变形。

5．4．8墩、台不应布置在采空区塌陷区和地表下沉带的边缘。

当出现多层采空区时，桥梁基础应选择桩基型式；

当采用扩大基础时，一定要考虑持力层稳定性和耐久性。

当基础持力层的设计参数不能满足设计要求时必须对采空区进行处理，处理效果经检测符合要求后方可进行桥梁基础施工。

5．4．9当采空区埋深较浅（小于40米），采用桥梁跨越时，桥梁基础原则上应采用桩基础穿过采空区达到稳定地层。

5．4．10当采空区的沉降与变形较大地区，采用摩擦桩基础时，应该充分考虑地层的沉降对桩基础产生的负摩阻力，可以增加桩长或对采空区进行有效处理来保证桥梁基础的安全。

5．4．11基础的形式与尺寸应该充分考虑采空区的层数、形状、覆岩的厚度、强度、施工的环境等因素；

在设计穿过采空区的桩基础时，原则上应该考虑设计护筒成桩。

5．4．12当采空区内有瓦斯或其他有毒、有害气体、地下水等，应先对有害气体和地下水进行排放后再进行基础施工，原则上在上述地区禁止采用人工挖孔桩。

5．4．13变形较大的采空区原则上禁止设计圬工拱桥，不得已时，拱座基础应该设置在坚硬、完整的岩石上，确保变形完全满足技术要求。

5．4．14桥基础施工和采空区处理时应充分考虑注浆、强夯等施工方法对地面、周围建筑物、水源等各类环境带来影响和破坏；

施工前、后应该有监测，并且作好充分的预警、预报和预案。

5．5隧道设计

5．5．1分析论证隧道轴线与采空区的空间关系，尽可能让隧道的轴线与采空区主采方向大角度相交通过，减少采空区对隧道的影响范围。

5．5．2有条件隧道尽量布置在采用采空区下方，无法作到时，隧道尽可能从采空区上方较大深度的地方通过，减少采空区对隧道的影响程度。

5．5．3隧道洞口尽可能避免布置在采空区变形较大的地方。

5．5．4尽可能采用分离式隧道方案，无法实施时，可考虑小间距和连拱隧道的方案，但实施小间距和连拱隧道方案时，应避免将岩柱和连拱中隔墙布置在采空区变形最大的位置。

5．5．5隧道顶板以上出现采空区时：

1．尽可能将隧道布设在采空区下方3倍洞径以下的范围，减少隧道上方因资源开采造成的岩层塌落、变形对隧道围岩稳定性的影响。

经详细勘察与稳定性分析论证如果采空区对隧道围岩稳定性无影响时可以按正常隧道设计。

2．隧道位于采空区下方2~3倍洞径的范围时，应对隧道顶板稳定性开展相关的现场测试、观测和数值仿真等论证工作，对于不稳定地方，应开展相应的加固和治理设计，减轻采空区变形对隧道的影响。

3．隧道位于采空区下方1~2倍洞径范围内时，应对采空区顶、底板采用地质雷达和TSP等方法手段查清隧道顶板工程、水文地质条件和采空区变形破坏情况，一般原则上按Ⅳ~Ⅴ级围岩进行支护设计。

4．隧道位于采空区下方小于1倍洞径范围内时，在查清隧道顶板工程、水文地质条件和采空区变形破坏情况的前提下，一般原则上按Ⅴ级围岩进行支护设计。

5．隧道上方采空区出现大量有害气体和积水时，应对有害气体和积水进行抽排处理设计。

隧道原则上按Ⅴ级围岩进行支护设；

对地下水丰富的位置，可考虑采用全封闭防水设计。

。

5．5．6隧道底板以下出现采空区时：

1．隧道底板以下有采空区时，且隧道底板以下围岩不能满足隧道施工与行车安全时，应对隧道底板以下的采空区进行有效治理设计，一般最低仰拱和二次衬砌须加钢筋，以确保隧道的安全性、稳定性。

2．尽可能将隧道底板标高布设在与最上层采空区的顶板标高以上大于4倍洞径的范围，因避免采空区塌落、变形对隧道围岩稳定性的影响。

3．隧道底板直接位于采空区弯曲带、垮落带（裂隙带）范围时，必须首先应该对隧道以下的采空区进行加固处治设计，再对隧道围岩按V级围岩进行支护设计。

4．隧道底板位于采空区弯曲带以上1～2倍洞径时，在探清采空区的空间分布变形的情况下再进行采空区的处治设计，一般隧道的围岩按VI级或Ⅴ级围岩进行支护设计。

5．隧道底板位于采空区弯曲带上方2～3倍洞径时，经论证采空区已经基本完成变形，对隧道行车安全有少量的影响时，应该对下方的采空区进行处治设计，隧道围岩原则上按Ⅳ进行支护设计。

6．隧道底板位于采空区弯曲带上方3～4倍洞径时，经论证采空区已经基本完成变形对隧道行车安全基本无影响时；

或采空区较小、隧道有坚硬完整、安全的围岩时可按正常的围岩进行支护设计。

5．5．7当隧道的埋深不大（小于40米）并且采空区的处理费用高时，可以考虑隧道方案与路堑方案进行比选。

5．5．8隧道顶、底板的采空区的处治与隧道的施工全过程应该布置监测、检测。

监测与检测的范围、方法、内容等见相关章节。

5．5．9经检测采空区处治效果未完全达到预期的目标，应进行补强处治或增强配筋等抗变形措施，原则上隧道的围岩支护应该至少加强一级。

5．5．10隧道与采空区相交通过、并且底板标高相近时，如果采空区空间较大，填充处理费用高、工期长，在满足隧道的安全的前提下可根据隧道的建筑界设计人造隧道的顶板与侧墙。

5．5．11在膨胀岩、盐岩等特殊岩土采空区的隧道设计时，应该充分考虑特殊岩土的物体性质、水理性质、工程性质，处治设计和隧道围岩支护时应该充分结合围岩现场监控和量测指标进行动态设计。

在隧道的建设过程中倡导动态设计和信息化施工。

5．5．12隧道顶、底板上下出现多层采空区或采空区内存在有害、有毒气体和大量的地下水时，采空区的勘察、稳定性评价与处治极其复杂，必要时应该设立专题研究，提出可靠的治理方案。

5．6交叉工程与附属工程设计

5．6．1交叉工程的主线应避免布置在采空区变形较大的区域。

5．6．2立体交叉时，上跨部分桥梁的墩台避免落在采空区变形最大的位置，下穿道路行车道避免采空区大的变形带。

5．6．3互通立交设计时，尽可能避免行车道或匝道范围内出现大的采空区边缘。

5．6．4平面交叉时，避免将交叉点布置在采空区变形较大的区域。

5．6．5大型的交叉枢纽工程，其主线与匝道的布设应该在探明了采空区的分布、变形情况、发展趋势、与工程本身的相互关系等并且合理评估采空区的处理难度、风险、费用等基础上进行；

对于较大的、复杂的采空区必要时应该设立专题进行研究，确保交叉工程布置合理，营运安全。

5．6．6附属工程的收费站应尽可能避免布置在主采空区内，尤其是收费车道应该避免布设在采空区的边缘。

5．6．7服务区的房屋建筑的承重墙不能布置在采空区的边缘，宜设计为小于三层的简单建筑。

5．6．8建筑物的基础应选择能够适应变形的型式，一般应该采用连续或整体式结构形式。

5．6．9对于难处理的采空区，可以选择跨越和处理方案比选。

5．6．10建筑物地基设计参数不能满足要求时，应该进行地基和采空区综合处治设计，确保地基和基础的稳定性。

5．6．11建筑物上部结构原则上应该采用框架结构等适应采空区较大变形的上部结构形式。