采空區道路設計技術方案討論

毋超

1 特殊路基路面設計技術

采空區路基路面設計，原則上應基于其允許出現輕微不連續裂縫變形，但不能出現危及行車安全的裂縫、錯臺和陷坑進行設計。據此，對可承受的該容許變形幅度的采空區路基，可不作壓漿處理，建議酌情采用強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，設置采空區路段警示標牌。在某高速采空區段落采用了特殊路基方案，路面方案維持了常規設計，目前運營良好。

對于變形量較大的采空區場地，可考慮采用過渡路面。過渡路面適用于不穩定或欠穩定采空區場地建成通車至采空區沉降變形完成前的時間階段，是在確保行車安全的前提下，以適當降低交通服務水平來換取高昂的治理費用的折中方案。過渡路面的基本技術屬性體現在以下方面：

（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，能滿足路面強度要求，在低速情況下，能保證交通線正常通行。

（2）路面結構具有調整不均勻沉降變形特性，且便于快速修復，其維護費用較低，維護一般僅發生人工管養費用，基本不增加額外材料消耗，到采空區場地沉陷穩定時，臨時路面材料部分或大部可再利用。

（3）采動區過渡路面設計應配套采動監測和病害維護方案設計，并有運營班組定期維護保通。

2 結構物設計技術

考慮到采空區地質條件的復雜性，結構物設計建議盡量取消橋梁設計，多采用易于維護的整體性框架橋或鋼波紋管結構，尤其對生產中的礦區路段，周期性的新采掘面開辟，極易活化已穩定的采空區。對地形控制橋長的橋梁構造物，如大的沖溝地形，應盡可能以涵洞結合高填方路基形式通過并視過水流量大小酌情采用單個或多個箱涵或鋼波紋管結構；若必須設橋，可酌情視過水斷面要求采用單個或組合框架箱型結構橋梁當沖溝過深，可酌情調整縱坡壓低框架箱涵高度。

對于必須采取樁基礎橋梁結構物的采空區場地，容許的變形要求即對簡支結構不落梁，對連續結構不開裂破壞。一般而言，簡支結構較有利于適應不連續變形，換梁維護也相對方便，是采空區細則推薦的結構形式。對于經過采空區注漿處治，檢測定性為已穩定的建筑場地，考慮到地質條件的復雜性和壓漿效果的不均衡性等因素，建筑場地穩定性判定仍然具有相當的不確定性，在此基礎上按照常規穩定場地進行橋梁設計依然需要冒極大技術風險，一般建議從結構選型，安全設計方面進行保守處理。

對既有路段采空區尚未滿足變形要求且必須設跨線橋，在其條件所限不便采用框架結構時，可采用簡支結構，但應作壓漿處理，并配套長期監測控制措施，在此基礎上開展橋梁設計。設計方面可考加寬蓋梁或立柱頂部尺寸，并設置擋塊等預防落梁的輔助措施。對采動變形過大，處治費用高昂的建筑場地，可充分利用采動發育的時間特性，臨時保通，延后進行結構物設計與施工亦為可取的方案選擇。對采空區深度過大，且壓漿范圍有未垮落巷道或通過該采空區的運煤巷道，致使壓漿費用高或壓漿難度大，甚至不能作壓漿作業的場地，對此可考慮采用離層注漿技術，僅對采空區上部一定深度范圍作壓漿強化處理，致使形成厚度大、強度高、均勻、變形量小的地質體持力層。在該持力層可承受橋梁上部荷載，其下臥層的附加應力滿足強度驗算要求條件下，橋梁基礎可采用筏板、箱型基礎方案。

3 特殊采掘設計技術

對尚未開采的規劃采區，也可考慮協調礦企開展與地下采掘相關的聯合設計，綜合平衡雙方技術和經濟利益，尋求地下采礦與地上建筑整體效益最優的折中方案。

特殊采掘的綜合設計措施在煤炭行業使用較多，道路行業甚少使用。考慮到不可再生資源的寶貴性和公路建設高昂的建安費和長期運營成本，道路通過礦產地本身有個壓覆賠償，展線繞避，地上地下聯合設計、臨時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協調與技術對接問題，也有一定的利益博弈在里面，目前交通行業的資源壓覆、采空區安評及地質勘察專項工作一般做不到專門性深入探討這方面的技術深度，但是這方面確實是交通行業礦區路段工程設計和技術研究的有益發展方向，也是道路設計工作者必須深入探討的方案選擇。

4 禁采設計技術

采空區道路細則指出：當道路下伏或臨近礦產資源被開采時，應按三下采煤規程的要求留設保護礦柱，禁采工作本身一般會嚴重干擾礦企正常的生產接替計劃，尤其在礦企利潤較薄的特定條件下，甚至事關企業生死。這方面工作的開展，即是復雜的壓覆計量賠付問題，同時也涉及設計方案比選技術問題。細則的這一粗糙規定，一定程度上不合理地簡化了資源壓覆，展線繞避，地上地下聯合設計、臨時路保通和道路緩建等方案的綜合比選的重要技術程序，容易造成忽視項目建設與礦企技術對接的技術步驟，最終造成項目建設重大損失。所以執行禁采工作，必需提前做好方案論證，方方面面綜合兼顧，獲得礦方認同的前提下方可推動項目建設。

5 結束語

綜上所述，對于采空區而言，其實隱蔽性工程，并且具備復雜性的特征，盡管隨著科學技術的不斷發展，勘探精度越來越高，但是依然很難準確的對采空區特征和沉陷機理進行揭示，這樣在進行項目實施的過程中就要設計出道路技術方案，確保工程的可持續發展。