由于开采时间与开采结束后上伏岩土体剩余沉陷变形时间都较长,以致于采空区对路基影响与危害持续时间也较长。对采空区路基的治理,首先应了解采空区的分布及发展情况,然后再慎重确定技术上可行、经济上合理的治理方案。?
开挖回填处理的浅采空区的治理范围,其治理长度为公路轴向采空区实际分布长度,处治宽度为路基底面宽度或构造物的宽度,处治深度为底板风化岩位置。公路采空区路基的处治设计应根据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采煤方法、顶板岩性及其力学性质、水文地质、工程地质条件等选择治理方案。采空区路基的处治应从路基处治、开采协调两个方面来进行。
(1)从路基处治角度来说,主要有开挖回填、充填、桥跨和注浆等四种。?
①开挖回填:对于路基挖方边坡上的采空区宜采用开挖回填方案。
②充填:采空区充填能有效地减小地表沉陷破坏程度。有条件时采用水砂充填,能保证公路安全无损。采深不大时,可采用覆岩离层充填,加固采动覆岩破坏区,限制地表沉陷破坏。对于煤层开采后顶板尚未垮落的采空区,可采用非注浆充填方案,包括干砌片石、浆砌片石、井下回填、钻孔干湿料回填等方案。干砌(浆砌)片石适用于采空区未完全塌落、空间较大、埋深小、通风良好,并具备人工作业和材料运输条件的采空区治理。一般路段路基用抗压强度不应低于10Mbra干砌片石回填;对有构造物路段,应用抗压强度不应低于15Mbra浆砌片石回填。
③桥跨:煤层开采规模较小、开采深度小于100m的采空区,可采用桥跨方案。?
④注浆:采空区上覆岩层在有条件时会出现离层,离层经历产生、发展、达到最大高度及最终离层闭合的移动过程。在离层带中注浆减缓地表沉降,控制地表总的下沉量,减缓地表动态变形值,达到保护公路的目的。对于煤层开采规模较大、开采深度(埋深)小于250m的采空区,宜采用全充填注浆方法。对于埋深大于250m的采空区,宜根据其开采特征、水文地质、工程地质条件及其对公路工程的危害程度等因素,确定是否采用全充填注浆方案。
(2)从开采协调的角度来说,主要有以下几个方面:?
①调整路面板接缝的宽度。混凝土路面由于温度或湿度变化及硬化时收缩的原因,会出现胀、缩和翘曲。设置接缝可减少混凝土板变形受约束影响而产生的内应力,增加路面板抵抗各种变形的能力。?
②设置双层连续配筋混凝土结构。对于采深与采厚比较大且地表变形连续时,高等级道路可设置这种路面结构形式,以增强整个路面的抗变形能力。?
③合理安排开采时间。使地表剧烈变形破坏期避开冬季低温期,以使路面材料变形适应采动地表变形。(温度的降低使路面材料的脆性加大,收缩系数增大,抗变形能力降低,路面易于开裂,路面承载能力降低。)?
④限制一次开采高度,沿公路轴向大面积协调开采。这种方法已在铁路下开采煤层有成功的经验,一般可以将地表位移变形降低到50%以下。由于采空区的工程地质条件复杂,处治方案灵活多样,应针对采空区的具体情况,将几种方案联合使用,达到经济合理的最佳治理效果。
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