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1、采空区上桥梁顶升加固设计[]本文结合具体实例，说明了在采煤沉陷区内满足一定条件下，以低廉的投资，采用顶梁抽销改造大变形支座方案，解决了桥梁加固与顶升问题；保证了煤矿的正常生产，并在桥下开采出优质煤炭，取得可观的社会效益与经济效益；为解决类似的工程提供了经验。[关键词]采空区铁路桥梁顶升加固1、前言矿区铁路桥梁建设不可避免地要通过矿区的一些已采采空影响区或待采区。铁路桥梁下由于采空区的存在，削弱或破坏了其上覆岩层或土层的稳定性,并造成连续和非连续不均匀沉陷，严重影响了正常通行。1.1采空区工程地质特征
2、:地下采空区的几何形状,空间大小对地面运动有直接联系,而地表运动的性质及规模又与采空区的深度有关。国内外采矿经验认为,采厚比大于30,地层中没有较大的地质破坏情况下,煤采出一定面积后,会引起岩层移动并波及到地表,其地表沉陷和变形在空间上和时间上都有明显的连续特征和一定的分布规律,常表现为地表移动盆地。在采厚比小于30情况下,煤采出一定面积后,会引起岩层移动并波及地表,其地表沉陷和变形在空间上和时间上都有明显的不连续特征,地表变形剧烈,煤矿采空区上方的地表常形成较大的裂缝或塌陷坑(在此种情况下，应谨慎
3、选择加固处理的方案)。1.2采空区冒落塌陷破坏性在地表表现有以下几个方面:(1)造成地基下沉,如果在竖直方向上产生拉伸变形,将引起地基本身松弛,还可能在不同土质界面上产生脱层,这将影响地基承载力,加大地表的倾斜和拉伸变形,对地基的稳定性产生影响。(2)地基下沉的同时,必然伴随着水平方向上的移动。垂直于路线方向的横向移动会改变桥梁基础原有的方向,沿桥梁纵向的地表水平变形会使地基受到拉伸与压缩。(3)冒落塌陷的不连续与无规律沉降,使得路面的原有坡度出现无规律变化。线路坡度的增减将使移动盆地内各段线路的车
4、辆运行阻力也有所增减,长久运行,路面将再次产生沉降。(4)线路的平移,将改变线路的原有方向,在行车荷载作用下,极易发生事故。1.3采空区对基础的影响:对道路工程而言，隐伏采空区可能引起道路工程构筑物的失稳破坏，如桥梁基础塌陷；或在铁路营运中发生塌陷，使构筑物发生功能性或结构性破坏。采空区引起桥梁基础塌陷形成的原因主要有：人为因素，如荷载及振动、抽取地下水、坑道排水等；自然因素，如采空区顶板岩层的厚度及岩性、地表水及大气降水渗入、河流水位升降与地震等。2、通过实例说明在特定情况下解决方法2.1项目概况
5、：张石铁路龙河桥于1979年建成投入运行使用，为四墩五孔道喳桥面，预制钢筋混凝土简支梁铁路桥，单孔墩距10.52米，全桥长度65.82米，属中型铁路桥。是石台煤矿、朔里煤矿运煤的矿区专用线。石台煤矿二一采区2319采煤工作面位于该铁路桥正下方，对其有采煤塌陷影响的工作面还有2317、3111工作面。1998年10月中国矿业大学受淮北矿业集团公司委托，对以上三个工作面开采后将对铁路桥产生的影响，以及铁路桥的加固进行调查和研究工作，并提交了《石台煤矿铁路桥下采煤研究报告》，主要结论（也是本次设计的主要依
6、据）有如下几点：(1)桥的突陷性分析由于本区单层总采厚为3.5米，桥下2319工作面最小采深为332米，深厚比为94.8，大于产生地表连续移动的条件H/m>30，加之本区无大的断层露头位于桥梁附近、且上部无老采空区，表土厚度为60米，故可认为桥梁的移动是连续渐变的，不可能产生非连续的移动和变形，也不可能出现桥的突陷。(2)下沉量的理论分析采用中国矿业大学开采损害与防护研究所研制的概率积分法专用动、静态预计程序系统理论分析可知，第一分层全采后铁路桥最终最大下沉值达到1567mm，第二分层全采后铁
7、路桥最终最大下沉值达到3395mm，但其下沉是一个渐变的过程，是在几年的开采时间内逐渐形成的。(3)桥的调整为了保证桥梁能正常通车，尽量减少调桥次数，同时考虑到桥和铁路线路是一整体和千斤顶的行程，确定调整原则：每次抬桥高度为30cm，抬升的同时调整铁路线路，使之达到铁路要求的线路坡度；对于垂直桥梁的水平移动，可能改变线路的平面弯曲半径，由于桥梁不可能移动，因而采用调整线路的方向，使之符合桥梁和铁路线路的平面曲线半径；对于沿线路的水平移动，可能改变两跨之间的温度缝隙（梁与梁之间有60mm的温度缝），桥
8、梁梁之间产生的水平移动差最大为22mm，全桥总的最大水平移动差为131mm，可以通过温度缝加以调整。以上分析表明：只要对桥梁加强观测，及时调整线路和顶升桥梁，桥下采煤将是安全的，也不会影响铁路行车的安全。为桥的抢险加固及顶升设计提供了理论依据。2.2桥梁的加固顶升设计:设计依据：主要有石台矿地测科提供的《石台矿铁路桥沉降变形观测资料》及中国矿大编制的<<石台矿铁路桥下采煤研究报告>>。张石铁路龙河桥加固顶升工程分两期进行。一期是墩台加固工程，二
