2019年1月第1期城市道桥与防洪道路交通49 DOI:10.16799/jki.csdqyfh.2019.01.013
贾睿，程生平，魏晋
(中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州730000) 摘要：结合贵州省铜仁市松桃至玉屏城际快速道路工程K80+675.810-K80+781.139右侧采空区施工图设计，对该采空区以定性与定量相结合的方法进行了稳定性评价，提出了支顶、回填及绕避三种处理方案，并对各处理方案的优缺点加以论述，为今后其他类似工程项目建设提供参考。 关键词：城际快速道路；采空区；稳定性评价；处理方案
中图分类号：U412.222文献标志码：B文章编号:1009-7716(2019)01-0049-03
0引言
贵州省铜仁市松桃至玉屏城际快速道路建设项
目为国内特大型市政工程项目，道路总长约129km,
主路设计速度80km/h，局部设计速度60km/h，辅
路设计速度40km/h；道路宽度28.5~80.0m，双向
六车道或八车道。
沿线地形地貌较为复杂，特殊路基较广泛，其
中道路K80+675.810~K80+781.139右侧存在一处
采空区，采空区部分分布于拟建线路路基右侧底
部，对拟建道路工程影响较大。
本文以该项目采空区工程为背景，针对该采空区的特点、工程地质与水文地质条件、场地条件等影响因素，从定性和定量两方面进行了稳定性评价，提岀了支顶、回填及绕避三种处理方案⑴，并对各处理方案的优缺点进行了综合分析。
1工程地质概况
该采空区为20世纪80年代楼板预制采石场，后一直进行开采，至2000年左右省道201建设过程中勒令
其停止开采。洞口向里延伸约50m 现为木材及棺材加工厂，其余部分闲置。
采空区现状一角见图lo
采空区顶板原厚度约40.6m，下伏基岩为寒武系下统清虚洞组(Glq)灰岩，中风化灰岩。洞高
收稿日期：2018-10-20外科医生的手套
作者简介：贾睿(1981—)，男，高级工程师.主要从事城市道路及
公路设计工作。
图1采空区现状一角
8.0~31.0m，洞顶标高约667.76m。省道201以挖方形式通过，为二级公路，道路宽度10m，修建年代较早，未对采空区进行处理。现设计道路仍以挖方形式通过，道路宽60m，线路中心最大挖方高度约29.4m。设计路面标高692.88m，路面标高距采空区顶板高差25.12m。采空区线路分布范围内，成“回”字型向中部开采，最大高度约31m，采空区内部支撑柱亦呈“回”字型分布，支撑柱直径5~12m不等，采空区内部支撑总体较好。踩空区分布面积约7207nA路基范围内面积约3008m20采空区形态分布图见图2。
采空区为清虚洞组灰岩分布区，为单斜构造，岩层产状105。厶13。，主要发育两组节理,J1：17°,81。，3~5条/m，微张状，延伸5~10m，无充填；J2：239。厶22。，3~5条/m，微张状，延伸5~10m，无充填；该处岩层干密度平均值2.66g/cm，，饱和重力密度2.71g/cn?,
单柱饱和抗压强度标准值
50道路交通城市道桥与防洪2019年1月第1期
图2采空区形态分布图
46.10MPa，属较硬岩。岩体基本质量等级ID级，洞内可见顶板岩层剥落碎片。地震动峰值加速度值采用0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相当于地震基本烈度6度。
2稳定性评价
2.1定性分析
碱式碳酸锌根据《岩土工程勘察规范》叫在采空区上进行工程建设时，可参考采深采厚比来定性判断场地的稳定性：当采深采厚比大于30，地表已经稳定时可不进行稳定性评价；当采深采厚比小于30时，可根据建筑物的基底压力，采空区埋深、范围和上覆岩层的性质等评价地基的稳定性。
拟建快速道路路面设计标高692.88m，采空区顶板标高651-667.76m，底板标高636-655.93m，经计算，采深采厚比0.8-3.9，拟建道路整平至设计标高后其采深采厚比远小于30。根据《岩土工程勘察规范》，当采深采厚比小于30时，采空区具塌落的可能，需进行定量计算稳定性评价后再根据矿区经验采取处理措施。
2.2定量计算评价
根据采深采厚比的定性分析，本拟建场地范围内分布的采空区为具有塌落的可能，现依据《铁路工程地质手册》⑶和《工程地质手册》同，根据建筑物的基底压力，采空区埋深、范围和上覆岩层的性质等定量分析方法来评价采空区顶板和地基的稳定性。
2.2.1根据《铁路工程地质手册》进行稳定性计算
根据《铁路工程地质手册>4-5-5计算公式：//o=2a/[tan2(45°-<p/2)tan<p〕(1)式中：H。为临界开挖深度；2a为巷道宽度；本工程取值12m；卩为岩层内摩擦角；本工程取值50。o 按以上参数,H。计算结果为76.01m。
根据手册，当顶板厚度H<H0时，顶板及地基不稳定;H a<zH<z1.5H0时，顶板及地基稳定性差；
H>}.5H n时，顶板及地基稳定。场地整平以后顶板厚H为25-28m，远小于临界开挖深度故评价顶板为不稳定。
2.2.2根据《工程地质手册》进行稳定性计算
根据《工程地质手册>6-4-24计算公式：H_By+iptanp45。-<p/2)/?)
2ytan<ptan2(45°-02)
式中：乩)为临界深度;B为巷道宽度，本工程取值12m；卩为岩层内摩擦角，本工程取值50°；y为岩层重度，本工程取值27kN/m3;P0为基底压力，本工程按城A级换算取值为16kPa。
按以上参数，计算结果为76.55m，与采用《铁路工程地质手册》公式计算结果相近；场地整平以后采深25~28m，小于临界开挖深度，工程评价为顶板不稳定。
根据定性分析与定量计算结果，场地采空区处于不稳定状态，存在塌落的可能，为不适宜进行工程建设的不稳定场地，需进行工程处理。
3处理方案比选
3.1处理范围的确定
根据《公路路基设计规范》叫纵向处理范围为采空区的实际分布长度；横向处理宽度由路基底面宽度、围护带宽度、采空区覆岩影响宽度三部分组成，其中围护带宽度一般取10m，采空区覆岩影响宽度为Hcot0=25x cot60=14m，故处理范围为路基坡脚外24m。结合采空区的分布形态，需进行处理的采空区面积为4704(含洞内支撑柱面积)。
3.2回填方案
云南仪表厂
采空区未完全塌落，空间较大、通风良好，并具备人工作业和材料运输条件。采空区下部使用大片石填筑，中间回填石料压实，填筑压实按填石路基的要求进行分层碾压，摊铺厚度不大于0.6m，最大粒径小于层厚2/3，孔隙率不大于25%。回填至距采空区顶板6m位置时，采用干砌片石砌筑4.0m高，最顶上采用M7.5浆砌片石砌筑2.0m 高，与顶层接触面砌筑不密实的部分采取灌浆充填处理。浆砌片石砌筑应砂浆饱满、灰满缝严，每砌筑10m左右，顶部灌浆一次。回填处理断面见图3
o
2019年1月第1期
城市道桥与防洪
道路交通51
i 729. 29
2-2'釆空区洽理断面示意图
灰岩⑪飞1填.
烫L4-117 口断10
M7. 5浆砌嬪
30. 60 (698、
【25.39) 28^,
XL4-11严
706. 53
1^0(704.73)
K80+76942
-理80(685/121°Z13.° (ir®0°)
图3回填处理断面图
3.3支撑方案
依《工程地质手册＞6-4-23计算公式：
Q=G+BP 0-2f=yH[B-HteLn ^tan 2（ 45° -% ）]+BP 0 （3）
式中的H 取25 m，其他参数和前面保持一致，可计 算出作用在采空段顶板上的压力Q=5 628 kN/m 。拟 采用C30钢筋混凝土桩进行支顶，柱子配置基础, 为使采空区顶板联合受力，防止柱子不均匀受力
倾倒，柱子顶采用1.0 m x 1.0 m 系梁连接，形成格 梁式结构，柱子顶系梁总长约583 m 。采空区高度
20 m 及以下采用柱直径2.0 m,20 m 以上采用柱 直径3.0 m o
根据《混凝土结构设计规范XGB 50010-
2010）进行配筋设计,2.0 m 桩径配纵向钢筋（直径
28 mm ）60根，单桩抗压承载力TVW49 757 kN 。柱 子中心距N/Q=8.8 m，柱子净距为6.8 m，共需21
根。
3.0 m 桩径配纵向钢筋（直径28 mm ）91根，单
桩抗压承载力NW 103 618 kN 。柱子中心距MQ=
18.4 m，柱子净距为15.4 m，共需6根。
九把刀北大演讲
3.4路线绕避方案
为避免路线占压采空区，调整路线向东侧（靠 山侧），主要以挖方形式通过该段。共有3个山头， 最高山头距路基面高差约90 m，会产生大量的挖
方工程及边坡防护工程。
3.5比选结论
方案比较见表lo
综合分析，回填方案具有工程投资最省、处理
措施安全有保障、易于施工、施工工期短的优点，
表1方案比较表
糖化酶比选项目回填方案支撑方案路线绕避方案
投资
/万元
8 6438 97514 354
1. 工程投资省
2. 处理措施安
1.不破坏既有地质环绕避了采空区，优点
全有保障，易境
不需对采空区进于施工
2支护结构相对轻巧
行处理
3.施工工期短
1.工程投资略高2洞内场地坑洼不平，柱高达31m，钢筋
1.工程投资大1.对采空区回
绑扎、混凝土浇筑等2挖方量大，植被填，破坏既有施工难度大
破坏严重
缺点
的地质环境
3.钢筋混凝土工程，3胳堑边坡校高，
2.回填土方量
施工周期较长
最大边坡高度较大
4岩层为各向异性结90 m，后期运营构，岩层倾角13° , 受力复杂，对混凝土 柱子的压力不均
危险性大
故采用回填方案。
4结语
（1） 对于采空区的稳定性评价应以定性与定 量相结合的方法，结合采空区的形式对其稳定性、 对工程的影响及危害程度进行分析与评价。
（2） 对路基下伏采空区处治的方式有注浆法、 支撑法、开挖回填法、巷道加固法、强夯法及跨越 法等，应根据采空区的埋深、规模、形态、投资、道 路等级、施工难度及地质环境，综合分析比选后选
用适合的处治方案。就本采空区而言，其未完全塌
落，空间较大、通风良好，并具备人工作业和材料 运输条件，采用回填法具有工程投资省、处理措施 安全有保障、易于施工、施工工期短的优点。
李椿萱参考文献：
[1] JTGT D31-03—2011，采空区公路设计与施工技术细则[S].
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study of the relevant important traffic nodes and puts forward the traffic node schemes in line with the macro-strategic requirements of urban development of Luzhou.
Keywords:Luzhou City,route scheme,traffic node
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