S333蒙馆线磁窑至宁阳城区段改建工程煤矿沉陷区道路设计

摘要：结合沉降观测资料对沉陷范围进行判断，有针对性的提出处置方案，采用级配碎石柔性基层及钢波纹管涵洞等方便再生利用的材料处理沉陷未稳定区域，保证道路畅通。

关键词：煤矿沉陷区；沉降观测；地表稳定性评价；设计方案；钢波纹管涵洞

中图分类号：X752文献标识码： A

1、概述

S333蒙馆线磁窑至宁阳城区段改建工程为泰安市干线公路升级改造的重要组成部分。2012年9月，该工程的K29+950～K31+150段范围内路基和桥涵出现了不同程度的沉陷。沉陷路段影响长度1200米，包含3-13米中桥1座，盖板涵1道。

经调查，本次沉陷为宁阳县亨达煤业公司煤层回采造成。沉陷发生后，泰安市公路局立即安排宁阳县公路局修建临时便道，铺筑了沥青路面，为道路畅通和沿线群众安全出行提供了保障。同时安排本项目承建单位山东泰山路桥工程公司自2012年11月起对原地表沉降进行观测和记录。

2、沉降观测情况

施工单位自2012年11月24日开始进行沉降观测，并扩大观测范围至k29+800-k31+400。沉降观测基本情况如下：观测点沿老路左侧硬路肩设置，每50米设置一个观测点，观测水准点使用原始水准点E45，闭合水准点S36，闭合误差满足规范要求。

截止2014年2月24日，沉降观测情况汇总如下：

2.1自观测以来，累计沉降量大于3cm的段落为k30+200-650,最大沉降点位于k30+500，累计沉降量74.6cm；观测范围内累计沉降量小于2cm的段落为k29+800-k30+200,k30+650-k31+400。

2.2观测点沉降速率不均一。最大沉降点k30+500最大沉降月份在2013年2月24日至3月24日，沉降量76mm，最小沉降月份在2014年1月4日至2014年1月24日，沉降量0mm，且该点附近100米内沉降速率变化较大。

2.3观测范围内原地表高程变化不规范。有地表下沉形态，有地表上升形态，总体呈现高程下降形态。

2.4保安中桥桥台位置沉降情况如下：0#、3#桥台位置累计沉降量分别为：0#桥台累计沉降44cm，3#桥台累计沉降19cm。

3、前期专家意见及处治范围的确定

2012年10月，宁阳县政府及宁阳县煤炭局组织有关专家对该段病害进行了专题论证，并形成了“采煤工作面预计于2013年8月份开采结束，因采煤引起的地表移动预计到2014年底基本结束”的专家论证意见。

根据以上专家论证意见，结合实际观测资料，参考查阅的相关规范、规程及科技文献等资料，以公路采空区地表稳定性评价标准中“地表年沉降量小于24mm为稳定性地表，不经治理即可进行公路建设”为依据，以煤炭行业相关科技文献中“地表下沉10mm为地表下沉开始时间，连续6个月地表累计下沉小于30mm为地表移动延续时间的结束时间”为参考。拟定K30+200～K30+700为沉陷路段。沉陷段路段两侧的K29+950～K30+200及K30+700～K31+150为沉陷影响路段。其余路段为沉陷未影响路段，按照正常路段开展下一步工作。

4、设计方案的确定

4.1 K30+200～K30+700沉陷路段处治方案：

（1） 路基路面：因道路发生沉陷，原老路路面加宽利用方案不再适用，做临时路面结构维持通行。在沉降最严重的K30+200-K30+540段原基层和底基层由半刚性的水泥稳定碎石优化为柔性的级配碎石。

设计方案变更为：挖除旧路路面结构层后路基按照加宽路段施工，路面面层采用4cm AC-13沥青混凝土+6cmAC-20沥青混凝土。K30+200-K30+540段基层采用10cm LSPM-25+2×16cm级配碎石基层+18cm级配碎石底基层；K30+540-K30+700段基层采用10cm LSPM-25+2×16cm水泥稳定碎石基层+18cm水泥稳定碎石底基层。两段的垫层均采用20cm级配碎石垫层。沉陷稳定后加铺一层与全线路面结构相同的上面层。

施工后继续进行进行观测，并整理形成书面资料，为以后类似工程提供设计经验。临时工程养护费用按照两年中每年挖补路面的10%考虑。

（2）桥涵：保安中桥变更为4-φ300cm波纹钢管涵洞临时代替，为防止调治构造物开裂，洞口采用边坡洞口，护坡采用干砌片石。涵洞基础形式采用厚50cm的砂垫层基础。波纹管两侧1米范围内土方填筑时禁止采用重型压实设备，禁止填筑砂砾、石方等材料。涵顶填土厚度小于1米时禁止重型压实设备及车辆通行。施工后继续加强桥位处的沉降观测，待沉陷稳定后择期实施原中桥设计。

4.2 K29+950～K30+200及K30+700～K31+150沉陷影响路段处治方案

本路段为发生沉降但已经稳定路段，旧路路面高程较原设计高程发生1～6cm不等的沉降，原旧路挖补罩面范围设计方案变更为：铣刨旧路原4cm 沥青混凝土，加铺5～10cm厚度不等的AC-20沥青混凝土找平层及4cm 上面层。

5、结束语

沉降未稳定区域的处治往往造价很高，本文通过沉降观测确定了处治范围，通过采用级配碎石柔性基层及钢波纹管涵洞等方案处理沉降趋于稳定区域，兼顾了工程造价、施工工期及材料的再生利用，为类似工程提供参考。

参考文献：

[1]《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）

[2]《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）；

[3]《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）；

[4]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；

[5]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）；

[6]《公路涵洞设计细则》（JTG/T D-02-2007）；

[7]《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》（JT/T 791-2010）；

[8]山西省交通厅《《采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册》