DB41T 1648-2018 采空区公路勘察设计规范

DB41DB41/T1648—2018采空区公路勘察设计规范2018-07-30发布2018-10-30实施河南省质量技术监督局发布I 1 1 1 5 5 5 6 6 7 8 8 8 9 9 9 9 12覆岩破坏“三带”34一定区域开采条件下，从地表移动开始（下沉达到10mm）到结由地表最大下沉点下沉10mm时开始，到地表最大下沉点）（5倾斜i=±3mm/m，曲率K=+0.2×10-3/m）点和采空区边界点连线与水平线在矿壁一侧的夹角。4.1.1采空区工程地质勘察阶段可分为可行性研究勘察（以下简称工可勘察）、初步勘察、详4.1.4采空区工程地质勘察应在充分查明采空区地质特征的基础上，评价采空区场地稳定性、4.1.5公路选线宜避绕不稳定采空区、生产采区及规划采区；无法避绕时，穿越采空区路段宜4.1.6处治方案设计应结合路基、桥涵、隧道工程可承受变形的限度，采用结构选型，构造措4.1.7重视未来（准）采区对项目建设的影响。对设计、施工及运营阶段受到采矿持续采动影b)查明采空区开采历史、开采现状、开采规划、开采65.1.2采空区场地拟建建（构）筑物工程地质勘察勘探点布置、岩（土）和水试样采取及试5.2.1工可研究阶段采空区工程地质勘察应对场地的稳定性和工程建设的适宜性进行初步评5.2.2工可勘察以资料搜集、采空区专项调绘为主，必要时辅以大比例尺航卫片解译以及少5.2.4工可勘察的调绘范围沿路线方向长度应为下伏采空区及变形影响范围，宽度为公路中5.3.1初步勘察应基本查明对采空区起主导作用的工程地质条件及因采空区地表沉陷、变形各种不良地质现象；对建筑场地的稳定性和适5.3.2初步勘察应在工可勘察基础上进一步搜集有关地质、采矿和采动影响的技术资料，并b)搜集区域地质报告、区域水文地质报告、勘察区资源勘d)开展采空区专项调绘，校验收集资料7h)对可能采取的采空区治理方案进行a)勘察范围沿路线长度应为下伏采空区的影响范围，宽度为路线中心两侧各不宜小于5.4.1详细勘察应结合建筑物变形特征进行场地稳定性和适宜性评价与分区，并对采空区场a)勘察范围沿路线长度应为压覆采空区的影响范围；宽度应为初勘阶段所确定的采空区影响宽86.1.1采空区工程地质调绘应与路线及沿线结构物设置相结合，为路线方案比选、6.1.2调绘长度方向应为下伏采空区及变形影响范围，并适当沿公路纵向大小桩号方向各延伸200m~于500m，详勘调绘范围应根据初勘确定的采空96.3.2调绘点可用手持GPS定位并拍6.3.4工程地质调绘手段的选用、工作量的布置、精度要求需结合采空区场地复杂7.1.1公路建设遇到的采空区场地，当资料缺乏或可靠性较差，对采空区技术7.1.2物探应在搜集采空区地质、采矿、采动等资料基础上，结合现场踏勘情7.1.3物探成果判译时，应结合收集资料和踏勘成果进行综合判译，并宜布置7.2.2对于单一方法不易判定的采空区，宜采用两种或两种以上的物探方法进7.2.4物探野外作业工作参数的选择，检查点的数量，观测精度，测点或测线a)物探资料应在充分掌握测区各项物性参数和其它勘探方法获得的地质资料基础上进行整理解c)说明探测对象的形态、产状、延伸7.3.2物探工作完成后应编制物探报告。物探报告应由说明书、图件和附件组8.1.1采空区钻探工作应在工程地质调绘、工程物探和变形监测的基础上，验证采空8.1.2岩土试样的采取位置、数量、技术要求等应结合勘察阶段、勘察目的、地层条8.2.2.4不同勘察阶段可结合现场情况8.2.3.2采空区钻进方法和钻进工艺应根据岩土类别、岩土可钻性分级和钻探技术要8.2.3.3钻探地质描述除应满足常规工程地质描述的要求外，尚应重点描述冲洗液耗损、钻进速度、1)为了统计地层耗水普通单管钻具钻2)取芯钻进回次进尺应限制在2m以进行，不得事后追的注浆量确定提供直接碎松散地层宜采用3)除原位测试及有特殊要求的钻孔2)描述内容要规2)黄土地层可采用无3)钻孔记录和岩3)坚硬岩层宜采3)冲洗液和护壁堵漏4)注意观测地下水位并进行简易水考JGJ/T87相关规定选8.2.3.4钻孔冲洗液和护壁堵漏材料选用应根据采空区预测的覆岩破坏类型特征、覆8.2.4.1采空区埋深小于50m，对每个钻孔内岩石8.2.4.2除作试验的岩芯外，剩余岩芯应存放岩芯盒内，并应按钻进回次先后顺序排8.2.4.3岩石坚硬程度、风化程度和岩体完整性程度的8.2.4.4岩土样品根据基础设计需要做常规土工试验，岩石可根据技术需要选做点荷载9.1.1宜充分利用验证孔钻探工作条件，及时开展与采空区治理相关的原位测试项目。常用的9.1.2岩土室内试验的项目和方法应根据工程要求和岩土性质的特点9.1.3岩土工程评价参数值的选取，可根据室内试验成果、原位测试成果及原型观测反分析成9.1.5对钻孔或矿井中采取的岩样、土样和水样，应按JTGb)采空区场地附近的河流、渠道、湖泊和水库等地表水体a)抽水、排水或地下水位下降引起的地基与b)采空区水位上升是否产生基础底部隔水层突涌a)变形监测的平面坐标系统和高程系统宜采用国家平面坐标系统和高程系统或所在矿区使用的2)桥梁观测网：根据桥梁孔跨，应逐墩在墩台位置上布置横向测线，每条测线宜布设5个3)隧道观测网：分离式隧道观测线宜沿隧道走向设计线方向布置5条，其中左、右洞顶部4)测线长度应大于采空区地表移动变形范围，观测点宜等间距布设，也可考虑场地实际地5)裂缝观测宜结合采空区地质特征选择典型裂缝统一编号施测，应测定建筑物上的裂缝分布位置和裂缝走向、长度、宽度及变化情况。裂缝宽度数据应精确至0.1mm，每次观测6)观测周期宜根据开采深度、覆岩性质、变形速率和观测时间等综合确定。对于长壁陷落法采空区，观测周期可参考表7确定，观测期间可根据变形速率、工程重要性等适当缩短或延长；其它非长壁垮落法采空区，其观测周期可根据开采方式、回采率及阶段性观15天。工作基点应选在比较稳定且方便使用的位置，b)计算各观测点的下沉W、下沉速率Vw、水平移动U、水平变形ε、倾斜i和曲率K等各种移动e)附图附表等，主要包括测点平面位置12.1.1对地表移动和变形在时间与空间上有明显连续12.3.1地表移动变形计算方法宜采用概率积分法。GB51044相关论述恰当选用。有地表采动实测成果的矿区，可采用典型曲线法、剖采矿条件复杂的场地也可采用数值算法。地表移动与变形预计应根据地质、12.3.3概率积分法预计参数主要包浅埋（H<50m）深埋（200m<H）缓倾斜(α<150）地质条件++++采矿条件++++++++采动情况++++三带发育特征+++++++++++注：“++”表示应作为主要评价因子；“+”表示可作为辅助评价因子。建筑物一般指隧道、桥涵、支挡结构、路b)初步勘察阶段采空区场地稳定性评价应在工可勘察初判的基础上，预计采空区地表剩余变形+++++++++依据稳定系数Fs评价+表14按地表剩余变形值确定长壁式采下沉速率Vw>5.0m松散层厚度h(m)h＞30m15m＜h≤30m5m＜h≤15mh≤5m生稳定系数（Fs）1.5≤Fs＜Fst注：采空区场地稳定安全系数Fst，一般可取2，对地质表22按场地稳定性及工程重要性等级定性小大大大重，社会影响巨大，实施运营维护措施极困难或c)分析评价地基基础的施工过程与建（构c)对于先采后建再采类建（构）筑物，应在重复采动的间隔时间、开采条件明确时按本条第ac)路线宜绕避密集分布的小窑采空区、时d)路线宜设在充分采动或接近充分采动的采空区地表移动盆地中部平底部分和勘察定性为基本利影响。相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工中14.4.4采空区场地埋深较浅的隧道宜以挖方路基通过。必须设置的隧道可选14.4.5当隧道必须通过采空区破碎地层时，应对围岩c)当空穴岩壁强度不够或不稳定，影响采空区场地公路设计，宜结合场地处治方案技术特征和运营风险程度，配套适宜的警告、限速标15.1.5采空区处治设计，应根据采空区场地稳定性评24进行。对不符合表中处治原则，但已进行主体施工的项目-++--+--+：－：15.1.6对因采空沉陷诱发的危及工程安全的地质灾害，应依据15.2.1采空区工程治理方法可分为注浆法、矿方法、顶板或覆岩岩性、水文地质及工程地质特可用于挖方规模较小、易开挖且周边无任何建筑物的采空区。回填时可采可用于正在使用的通风和运输巷道，具备井治综合采用地下特殊开采、地下工程加固、地表建筑物结构加固或预防a)对于路线与矿层走向垂直的倾斜矿层和水平矿层，处治宽度按式（1）计算（图1a)水平矿层b)路线与B=D+2d+2(hcotφ+Hcotδ).............................(1)）；d——围护带的宽度（m）；）；φ——地表松散层移动角（0δ——走向方向采空区上覆岩层移动影响角（0）。路基或桥隧宽度D的确定：路堤部分以公路两侧路堤坡脚外1m为界；路堑部分以两侧堑顶边界为IⅣB=D+2d+2hcotφ+H1coty+H2cotβ.........................(2)H1、H2——分别为采空区上山和下山边界上覆岩层厚度（mβ——采空区下山方向上覆岩层移动影响角（0B=D+2d+2hcotφ+H1cotY'+H2cotβ'........................(3)β'——采空区下山方向上覆岩层斜交移动影响角（0Y'——采空区上山方向上覆岩层斜交移动影响角（0θ——围护带边界与矿层倾向线之间所夹的锐角（0）。L=L0+2h.cotφ+H1.cotY+H2.cotβ..........................(4)H1、H2——采空区上山和下山上覆岩层厚度(m)；φ——松散层移动角（0b)当处治范围位于采空区边界外侧至岩层移动影响范围以内时（图3可按h=Hl.tanδ+h2...................................(5)动范围±5m。注浆孔宜采用梅花型方式布设，其排距、孔间距应经现场试验确定1234a)注浆总量Q总可按式（6）计算：S——采空区处治面积();M——矿层平均采出厚度();），R——浆液有效扩散半径（m），可按1/2孔距计算。响采洞坍塌的因素较多，没有可靠的计算公式，实际工作中可按坍），L=H.cotβ......................................(8)β——坍塌扩散角K——安全系数，用1.10～1.25；——对埋深小于6m，上覆顶板完整性差，岩体强度低，易开挖的采空区，以及挖方边坡面积较小的采空区或巷道，可采用开挖回填法进行处治。对埋深6m～20m，周围无任何建筑物的采空区，可采开挖回填的处治范围按15.2.2的规定采用。路基巷道加固法适用于正在使用的生产、通风和运输巷道，或废弃巷道的支护结构不能保证地表公路在松散土层中巷道未坍塌时，相当于天然土拱处于平衡状态，如发生坍塌则形成破坏拱（图7），...............................）；φ——松散层的内摩擦角（0）。对采空区埋深小于10m，上覆顶板完整性差，岩体强度低的地段；爆破、开挖回填后或者主变形已完成的采空区地段；采空区地表水平裂缝区地段可以采用强夯法处治。强夯的有效加固深度应根据现强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2~E<40004000≤E<6000S——采空区处治面积（m2），S=L.B；L——采空区处治长度（ma)采空区跨越方法有梁、板、拱等多）；b)场地自然地理概况，包括地理位置、地缝分布等；比例尺在可行性研究阶段宜采用1：10000～1：50000，初勘和详勘b)干（浆）砌、巷道加固、跨越设计、其它1覆岩全部为可垮落2矿层以上某一高度存在一定厚度的坚硬345全部覆岩为极软弱当开采深度较小或接近冲积层开采时，覆岩变形不应形成悬采空区场地工程地质情况L=D+2B+(2h.cotφ+H下cotβ'+H上cotY')...................(C.1)L=D+2B+2(h.cotφ+Hcotδ).........................(C.2)L——保护带宽度（以路线中心线为中心）（m）；D——公路宽度（m路堤应以两侧路堤坡脚外1m为界，路堑应以两侧堑顶边承台边缘为界，分离式隧道应以左右洞外边墙为界（含左右洞之间的距离），连拱隧道应），φ——松散层移动角（0），一般取值450；δ——走向方向矿层上覆基岩移动角（0可参考表H.1取值；β'——斜交剖面下山方向矿层上覆基岩移动角（0Y'——斜交剖面上山方向矿层上覆基岩移动角（0长度计算公式与宽度计算公式相同，只是将公路宽度替换成公路长度，维C.1.2公路收费站、管理站等建筑物下2)在平面图上作各边平行于受护对象总轮廓的多边形（或四边形在多边形（或1)在松散层内采用φ角画直线；在基岩内则分别以斜交剖面移动角β'、Y'代替β、Y画直β、Y、δ——分别为下山、上山和走向方向的岩层移动角（0θ——围护带边界与矿层倾向线之间所夹的锐角（0）。3)用垂线法计算与矿层走向斜交的受护对象保护矿柱时，矿柱在矿层上山方向垂线长度Lu........................................................α——矿层倾角（0）。S——块段的面积，m2；D——矿体视密度，t/m3。以下为一幢五层职工宿舍楼设计保护矿柱的方向与矿层走向线的夹角θ=45°,矿层倾角α=21°,厚度M=2.83m，房屋下方矿层埋藏深度H=240m，h)压覆资源量：Qefhg=Sefhg.D.(2.83/cos210)。开采近水平、缓倾斜（倾角α<15°)矿层时，如果地表平坦，且达到超充分采动，采动影响范围内a）平面图开采倾斜（倾角α=15°~55°)矿层时，地表移动盆地（图D.2）应具有下列特征：重合。最大下沉点同采空区几何中心的连线与水平线在下山一侧夹角（最大下沉角）应小于b)最大下沉值不应出现在采空区中心正上地面物探电法勘探任何地层及产状，其上方没有极高阻或极低阻的屏蔽层；地形平缓，覆地形平缓，具有稳定电性标志层，地电层次不多，电性层与地质层基本一致，各层厚度相对于埋深不太小，被测岩层有足够厚度，岩层倾角小于20°;相邻层电性差异显著，水平充电体相对围岩应是良导体，要有电磁法被测目标相对规模较大，且相对围被测目标与周围介质有一定电性差地下水、较浅的地震法折射波法适用于被测目标的波速大黄土覆盖层较反射波法要求地层具有一定波阻抗覆盖层较薄，采空区埋深浅，地表内物探井底CT层析成像(弹性井况良好、井径合理，激发与接受游散电流、电磁井间CT层析成像(弹性井况良好、井径合理，激发与接受回转＋＋——＋＋——＋ ＋＋ ＋—＋＋＋—＋＋ ：＋＋：；＋：基岩：可钻性Ⅶ—Ⅹ级岩石常规口径；可钻性Ⅴ—Ⅸ级岩石大口径。大漂可钻性Ⅹ级以内岩石基岩、卵砾石层、漂石层用大浅孔中的砂、土、砾石、小卵石用各种肋骨抽砂筒钻进；大卵石、漂石1)采用双动双管取芯钻具钻进时，岩芯管长度应为1.5m～2.0m。钻头轴向差距应视岩石而定，可为30mm～50mm，软质岩石差距应大些，反之则小些。钻进中不宜提动2)钢粒钻进时宜采用直径3.5mm～4.0mm的钢粒，钻头有效底唇面积的压强宜用3.0MPa~a)含洞穴地层钻探应根据地层情况选择钻进全站仪自动跟踪测量法、卫星实时定位测量（GPS—RTK经纬仪投点法、差异沉降法、激光准直法、垂线法差9—6946往返333422574—8注：计算测距往返较差的限差时，a、b分别为相应等级所使用仪器标称的固定误差和比例误差系数，D为测量斜距 尺（mm）（mm）38横坐标X量横坐标X量横坐标X量纵坐标Y纵坐标Y纵坐标Y日日日c)地表移动延续时间可以根据最大下沉b)当采动程度较小时，地表移动计算参数中下沉系采用条带式开采，如图I.1所示，矿(岩)柱安