關鍵詞：采空區(qū)建筑物設計方法結構處理措施 

abstract: combining with norms of seismic design of building, building foundation design specifications, the norms of the arrangement of buildings, waters, railways and major coal pillar and coal mining regulations, design specification of concrete structures, and taking the example of a multiple building, the paper discusses the building structure design of goaf upper to accumulate the building design experience of special sites, so as to design a safe, economical and reasonable building. 

key words: goaf; building; design method; structural processing measure 

中圖分類號：td229文獻標識碼：a 文章編號：2095-2104（2012） 

魯中奇石文化中心位于北埠市場商業(yè)區(qū)，地上四層，地下一層，鋼筋混凝土框架結構，長156米，寬40米，標準層高4.8米，建筑高度19.65米，7度抗震設防，設計地震加速度值0.10g，建筑場地類別ⅱ類，框架抗震等級二級。 

本工程位于北埠煤礦采空區(qū)影響范圍內，地處丘陵區(qū)，屬丘陵地貌，廠區(qū)經人工改造后地勢較平坦，地表被第四系坡洪積物覆蓋。根據工程地質資料，地層自上至下為：第四系、侏羅系、上二迭系、下二迭系及石炭系。 

1 采空區(qū)特征參數計算及設計處理 

1.1 采深采厚比 

計算公式：n=h/m 

式中n為采深采厚比值，h為采煤頂板深度，m為采煤總厚度，m=2.2米。 

該場地：h=270米。 

經計算得：n=123 

由以上計算知采深采厚比（n）遠大于30，根據規(guī)范可知，當采深采厚比遠大于30時，地面一般不會出現大的裂縫和塌陷，只能出現連續(xù)有規(guī)律的地表移動和變形。 

1.2 采空區(qū)移動過程的持續(xù)時間 

按公式t總=7+2×h/c計算， 

式中：t總——總移動時間（月）; 

h——煤層頂板埋深（米） 

c——開采面推進進度（米/月） 

廠區(qū)內h=270米，c=30米/月。 

計算得：t總=25個月。因北埠煤礦在該地段最后停采時間為2001年，至今已超過120個月，因此目前為止該場地地表移動已基本進入穩(wěn)定期。 

1.3地表殘余沉降預計 

根據地質資料，采空區(qū)主要影響半徑為80~100米。該場地處于北埠煤礦2層煤采空區(qū)范圍及2、4、7層煤綜合采空巖石移動影響范圍邊界之內，在移動盆地未形成之前，尚有剩余變量存在。根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》，地表變形值根據我國煤礦實際情況可按下列方法計算： 

典型指數法 

負指數函數法 

概率積分法 

根據北埠煤礦的實際情況，按概率積分法對地表有可能的移動和變形進行預計。 

2 采空區(qū)上部建筑物荷載影響深度的確定 

為了避免建筑物荷載影響范圍在采空區(qū)影響范圍內，還應確定建筑物的上部荷載影響深度，其影響深度按《建筑地基基礎設計規(guī)范》的規(guī)定計算。 

2.1 土中自重應力的計算 

pc=∑γihi 

式中 γi——標高以上第i層土的容重，kn/m3； 

hi——標高以上第i層土的厚度，m 

2.2 土中附加應力的計算 

pz=αcp0 (p0=p-γ0d) 

式中 αc——附加應力系數（按規(guī)范查表）； 

p0——基底平均附加應力，kn/m2； 

p——基底平均壓力，kn/m2； 

d——基礎埋深，m 

一般來說，當地基中附加應力等于相應位置處自重應力的20%時，即可以認為附加應力對該深度以下地基的影響可忽略不計。 

3 采空區(qū)上部建筑物地基的處理措施 

地基土要求均勻一致，承載力不宜太高，對于承載力過高的堅硬巖石，基礎底面下置換500mm厚的砂墊層。當地基土承載力差異較大時，應設置變形縫使其成為各自獨立的單體，條件允許時，可通過加強建筑物的強度和剛度實施。 

回填土地基要密實處理，可采用分層壓實和整層夯實的方法，壓實系數為0.93~0.97。 

4 采空區(qū)上部建筑物的設計處理措施 

從以上分析，我們可以得出本場區(qū)范圍內，采空區(qū)的覆蓋層能夠在長時間范圍內保持穩(wěn)定，也就是上部建筑物的地基是穩(wěn)定的，這時采空區(qū)對上部建筑的影響可以忽略不計。但實際上，采空區(qū)的地基是復雜的，也可能在建筑物的使用過程中遭受其他不利因素的影響，如地震、采空區(qū)內地下水的逐年疏干，致使原有的覆蓋層遭受破壞，引起新一輪的沉降變形。所以說建筑物仍存在較多的安全隱患，必須在設計時采取一定的措施。 

根據設計實踐和經驗，采空區(qū)上部建筑物的結構處理措施有以下幾種： 

建筑物的長軸應平行于地表下沉等值線。 

建筑物體型力求簡單，以矩形為宜，避免立面高低起伏， 

必要時設變形縫。 

（3）3層及以上建筑物單體長度以20~30米為宜，嚴格控制建筑物的長高比，過長時設置變形縫分開。 

（4）嚴格控制建筑物的層數和高度，并對建筑物的使用要求提出限制。 

（5）框架結構采用完全現澆，不宜采用裝配式結構。 

（6）加強上部結構的整體剛度，特別要加強基礎的整體剛度，采用筏基、箱基、柱下條基等整體性好，剛度大，性能較強的基礎形式，禁止使用樁基礎。 

（7）在設計允許的范圍內盡量淺埋基礎，采用覆土少，自重輕的基礎，以減少建筑物的荷載影響深度。 

（8）盡可能減少上部建筑物的自重，如采用輕型砌塊，框架結構采用輕質隔墻，以減少建筑物的荷載影響深度 

（9）盡可能考慮上部結構做成靜定體系。 

（10）室內地坪做法宜在砂墊層上鋪設磚、預制混凝土塊或鋼絲網混凝土板等。 

5 結語 

近年來，煤礦采空區(qū)上部建筑物出現質量事故的例子屢見不鮮，根據資料表明，這類問題大多數是由于在建筑物的設計階段對地基的活性估計不足，輕視了采空區(qū)對上部建筑物的影響。魯中奇石文化中心的設計實踐證明，雖然采空區(qū)對上部建筑物的影響很大，但是只要在工程設計、施工及使用過程中分別采取切實可行的措施，采空區(qū)對地基的活化影響是可以消除的，這類事故也是可以避免的。當然，以上敘述是針對魯中奇石文化中心的采空區(qū)覆蓋層提出的，而實際上采空區(qū)的情況十分復雜，必須在設計之初對采空區(qū)進行可靠的穩(wěn)定性評價，對地基的活性有了充分的認識后，再采取切實可行的設計方法。