李毅

摘 要 因礦產(chǎn)資源的開(kāi)采，使得其地下形成采空區(qū)，為了節(jié)約土地資源，在采空區(qū)上方搭建建筑物的項(xiàng)目越來(lái)越多，但是由于采空區(qū)地基不穩(wěn)，地表建筑物極易出現(xiàn)變形、坍塌等問(wèn)題。本文主要闡述采空區(qū)地表建筑物的變形特征以及應(yīng)當(dāng)如何預(yù)防建筑物出現(xiàn)上述問(wèn)題，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員和企業(yè)提供有效建議。

關(guān)鍵詞 采空區(qū);地表建筑物;變形特征;預(yù)防措施

前言

我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采方式主要是井工開(kāi)采，在開(kāi)采過(guò)程中不可避免會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)，隨著礦產(chǎn)開(kāi)采力度加大，采空區(qū)的面積和范圍也會(huì)不斷擴(kuò)大。由于采空區(qū)地下失去土巖支撐，原有平衡狀態(tài)被破壞，在這上面構(gòu)建的地表建筑物會(huì)因?yàn)榈鼗环€(wěn)，極易出現(xiàn)變形、塌陷、沉降等問(wèn)題，所以工作人員要采取有效措施對(duì)其進(jìn)行防治。

1采空區(qū)地表建筑物的變形特征

1.1 斜裂縫

在采空區(qū)地表建筑物變形中，斜裂縫是一種相對(duì)比較常見(jiàn)的墻上裂縫。主要發(fā)生原因是：地表曲率變形使得剪力發(fā)生作用，導(dǎo)致建筑物墻體出現(xiàn)因主拉應(yīng)力強(qiáng)調(diào)不足而斷裂[1]。斜裂縫這一變形特征主要出現(xiàn)在地表建筑物的門(mén)窗洞口附近、兩端窗間墻和水平砌體帶上。

1.2 墻身頂部豎向裂縫

在采空區(qū)上方，通常建有缺乏鋼筋混凝土圈梁、水平配筋砌體帶的地表建筑物，由于其沒(méi)有必要的承載支撐，在受到外界影響時(shí)，建筑物墻身頂部則會(huì)出現(xiàn)豎向裂縫。這種裂縫通常情況下會(huì)出現(xiàn)在建筑物的縱墻上，沿著墻壁長(zhǎng)度方向分布，重點(diǎn)地區(qū)為墻身頂部和中部，裂縫呈現(xiàn)上寬下窄特征，由墻身頂部沿豎直方向發(fā)展，對(duì)建筑物的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

1.3 窗臺(tái)墻上豎向裂縫

窗臺(tái)墻上屬相裂縫的表現(xiàn)特征與墻身頂部豎向裂縫特征相同，皆是上寬下窄，通常是從窗臺(tái)墻上部開(kāi)始向下擴(kuò)展，窗口越寬，裂縫也就會(huì)越大，不利于建筑物的安全和穩(wěn)定。這種裂縫普遍出現(xiàn)在建筑物的中間部位（窗臺(tái)部位），兩端出現(xiàn)該變形的概率較小。

1.4 窗間墻上水平裂縫

一般情況下，窗間墻上水平裂縫出現(xiàn)在地表建筑物門(mén)窗洞口的上下水平處，其具體表現(xiàn)特點(diǎn)為門(mén)窗洞口邊緣處裂縫寬度大，兩端裂縫寬度小，且出現(xiàn)裂縫的上下部砌體并不會(huì)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。

1.5 勒角上豎向裂縫

勒角上豎向裂縫經(jīng)常與窗臺(tái)墻上豎向裂縫連在一起，對(duì)建筑物的整面墻產(chǎn)生作用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致墻面破損和倒塌。這種裂縫的主要表現(xiàn)特征為上寬下窄，通常出現(xiàn)在窗臺(tái)墻的下部勒角處。

2預(yù)防地表建筑物變形的措施

2.1 基礎(chǔ)方案的選擇

由于采空區(qū)地下的原固有平衡被破壞，缺少土巖支撐，所以想要避免地表建筑物出現(xiàn)變形問(wèn)題，就應(yīng)當(dāng)對(duì)采空區(qū)地下進(jìn)行填補(bǔ)，除了用土巖填補(bǔ)之外，還可以用鋼筋等建筑材料搭建支撐架，從而提升采空區(qū)地面穩(wěn)固程度。采空區(qū)面積相對(duì)較大，盡管可以利用上述方法降低地面出現(xiàn)沉降的概率，但是需要消耗的人力、物力、財(cái)力也會(huì)大幅度增加，在時(shí)間的影響下，地下支撐架可能會(huì)出現(xiàn)被腐蝕、老化等問(wèn)題，不利于保持地表建筑物的穩(wěn)定性。

因此，在填補(bǔ)、加固地下的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)做好建筑物本身的工作，從根本上提升地表建筑物抗變形的能力。由于采空區(qū)地表建筑物是否會(huì)出現(xiàn)變形，主要影響因素是地基、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)，所以在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，要做好基礎(chǔ)方案的選擇。采空區(qū)地表建筑物的基礎(chǔ)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、剛度和承載力，如此才能提升建筑物適應(yīng)變形的能力，通過(guò)抵抗或部分吸收來(lái)預(yù)防地表變形的影響，通常備選方案有剛性方案、柔性方案以及二者結(jié)合使用。柔性方案指的是在地基與基礎(chǔ)之間、墻體與基礎(chǔ)之間增設(shè)滑動(dòng)層，利用石墨、砂墊層、油氈吸收水平變形;剛性方案是指利用剛度較大的檐口圈梁、鋼筋混凝土或基礎(chǔ)圈梁組成空間骨架，通過(guò)提高建筑物的剛度來(lái)增強(qiáng)墻體抵抗變形所造成的附加應(yīng)力，從而起到預(yù)防墻體出現(xiàn)裂縫的作用。將柔性方案與剛性方案結(jié)合使用，能夠有效提高地表建筑物抵抗采空區(qū)地表變形和不均勻沉降的能力。

2.2 總圖方案的調(diào)整

在決定好地表建筑物的基礎(chǔ)方案后，便可以確定建筑總圖方案，在實(shí)際施工中還要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)避免出現(xiàn)地表建筑物橫跨相對(duì)穩(wěn)定地帶和穩(wěn)定地帶的現(xiàn)象，盡量減小因地基出現(xiàn)不均勻沉降所造成的損害。對(duì)此，工作人員應(yīng)當(dāng)在滿(mǎn)足地表建筑物基本使用功能的前提下，對(duì)建筑、地形、平面進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整，嚴(yán)格控制擬建建筑物的長(zhǎng)高比，縮小建筑物高差，增加整體剛度，從而提升地表建筑物的穩(wěn)定程度和堅(jiān)固程度。另外，還要控制建筑物的層數(shù)和高度，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)方案中的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，促使結(jié)構(gòu)平面符合豎向布置規(guī)則，減小平面凹進(jìn)尺寸，從而避免出現(xiàn)樓板局部不連續(xù)和豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、建筑承載力突變等問(wèn)題[2]。對(duì)于橫跨相對(duì)穩(wěn)定地帶和穩(wěn)定地帶的地表建筑物，可以通過(guò)設(shè)置沉降縫的方法來(lái)降低地基不均勻沉降對(duì)建筑物造成損害的概率。

2.3 重視地表建筑物的結(jié)構(gòu)選型

由于科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)能夠大幅度提升建筑物抗變形能力，所以工作人員應(yīng)當(dāng)重視采空區(qū)地表建筑物的結(jié)構(gòu)選型。第一，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)將延性與靜定相結(jié)合，提高建筑物結(jié)構(gòu)的整體性與可靠性，平面設(shè)計(jì)和立面設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循整齊、對(duì)稱(chēng)、低矮和均勻的設(shè)計(jì)原則。第二，在構(gòu)造建筑物結(jié)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)在地表建筑物上安裝鋼筋混凝土圈梁，然后利用調(diào)整房屋長(zhǎng)度尺寸來(lái)提高完整性、降低造價(jià)，隨后利用筏板基礎(chǔ)、雙板基礎(chǔ)來(lái)應(yīng)對(duì)較大的地表變形，最后利用變形縫避免采空區(qū)地表出現(xiàn)不均勻沉降。第三，通過(guò)設(shè)置地表變形緩沖溝，促使基礎(chǔ)、地表建筑物與地基持力層相互作用，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防采空區(qū)地表建筑物變形。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)，我國(guó)政府為了節(jié)省土地資源，在采空區(qū)上部開(kāi)發(fā)建設(shè)的項(xiàng)目越來(lái)越多，影響采空區(qū)地表建筑物變形的因素復(fù)雜多樣，其變形特征也各不相同，沉陷坍塌會(huì)對(duì)地標(biāo)建筑安全和穩(wěn)定造成嚴(yán)重?fù)p害。但只要工作人員分階段采用切實(shí)可行的措施，就可以有效避免采空區(qū)地表建筑物出現(xiàn)變形問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓春凱.老采空區(qū)上方建筑地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及建筑地基處理與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2018，（42）：84-85.

[2] 任連偉，周桂林，頓志林，等.采空區(qū)建筑地基適宜性及沉降變形計(jì)算工程實(shí)例分析[J].巖土力學(xué)，2018，39（08）：2922-2932，2940.