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张小艳 （河南博辉建设工程有限公司，河南济源454650） 【摘要】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。采空 区工程地质特征说明，采空区冒落塌陷对采空区的建筑桥梁建设存在破坏性。笔者简要分析了采空区对基础的影响，主要说明了 采空区桥梁的加固顶升设计，并对设计进行了优势分析。为解决类似的工程提供了经验。

【关键词】采空区；

铁路桥梁；桥梁顶升；加固 一、采空区工程地质特征 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，应谨慎选择加固处理的方案）。

二、采空区冒落塌陷破坏性在地表表现 桥梁顶升（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。桥梁顶升（2）地基下沉的同时，必然伴随着水平方向上的移 动。桥梁顶升（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 车辆运行阻力也有所增减，长久运行，路面将再次产生沉降。 桥梁顶升（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。

三、桥梁的加固顶升设计

（1）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。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）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》。这里采用张石铁路龙河桥的加固设计加以说明：张石 铁路龙河桥的加固顶升工程分两期进行。一期是墩台加固工 程，二期是顶升加固工程。从1999 年6 月4 日到2001 年4 月 18 日第60 次观测记录，大桥沉降拉压已基本恢复正常，为顶升 提供条件。

（3）设计目标。一是桥台桥墩加高1500，桥梁顶升 1500；二是确保解决桥梁在顶升时的位置偏移问题；三是解决 抬梁垫块的可操作性及通车稳定问题。

（4）主要设计步骤。

第 一，限位设计。在桥梁的四角设置限位装置，以解决桥梁在顶升 过程中可能发生的侧向位置偏移。平面限位是通过梁的四角固 定垂直角钢来完成的，限位角钢与下部锚固在墩帽台帽上的角 钢支撑相焊接。

第二，墩台加高设计。墩台均用钢筋混凝土结构 加高，抬桥所用钢构件将永久浇铸在钢筋混凝土内（包括预制 垫块及钢支撑）。桥墩的加高应分段进行，用C25 砼现浇，竖向 钢筋采用双面焊接接头，搭接长度为6 倍钢筋直径，搭接部位 在上一次砼浇捣平面上，（过长的外露钢筋将影响桥梁的顶升 操作）。桥墩水平钢筋的铺设在遇到钢垫块，钢支撑时可适当调 整钢筋间距，墩帽施工必须一次完成，不宜再分二次浇制。

第 三，梁的顶升设计。铁路桥的顶升高度为1500。根据铁路桥检修 规定，桥梁顶升只能在一端进行，不得两端同时顶抬。故决定两 端均带销交叉顶升，以确保二根梁的相对稳定和安全。

第四，桥 梁梁端钢垫块设计。中国矿大在“铁路桥下采煤研究报告”中提 出，每次抬桥高度为300mm，抬桥所用垫块应符合以下要求。强 度大重量轻，便于安装就位；满足临时通车安全要求。

第五，桥 台钢轨枕木砼垫块设计。桥台钢轨枕木砼垫块400X500X290 用 C30 砼预制，内配构造钢筋，每皮就位后用水泥砂浆找平。

第六， 转动角、梁的侧向、纵向位移控制。利用已加固桥墩的几何尺 寸，制作钢构架，使其具有足够抵抗在顶升过程中桥梁产生的 相应位移的强度与稳定。

第七，其余要注意的事项。桥台道碴槽 应提前改造，以准备垫块抬桥；桥梁顶升抬桥时清除梁端600 范围内道 碴，并取出铁盖缝伴，同时断开桥面钢轨接头；抬桥梁时不动端 必需带销，以防不动端出现滑移。国内通常处理类似的方法有 两种，一是在不影响井下开采的地方新建桥，铁路改线绕行，桥梁顶升但这将牵扯到征地、投资巨大；二是将原有桥梁改为大箱涵，此种 方法投资大，且影响火车正常通行。桥梁顶升本工程另辟溪径，以较低的 投资，较短的工期，成功的解决了桥梁加固与顶升问题，同时通 过在施工期间限制运煤火车时速等方法保证了煤矿的正常生 产，并在桥下开采出65 万吨优质煤炭，取得了一系列的社会、 经济效益。桥梁顶升本桥顶升工程是集起重、重物位移、建桥、铁路交通、 采矿、桥梁设计与加固、桥梁施工等较多复杂因素一起，经各相 关专业专家共同合作，攻坚克难，解决了中型铁路桥下采煤而 桥上基本保持铁路正常通行的重大技术难题。

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