GB 51180-2016 煤礦采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理技術(shù)規(guī)范 （免費(fèi)下載）
1 總 則
1.0.1 為了充分開(kāi)發(fā)利用煤礦采空區(qū)土地資源，在煤礦采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢驗(yàn)和采動(dòng)邊坡防治中貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠、節(jié)能環(huán)保，制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于已有煤礦采空區(qū)場(chǎng)地地面新建、改建和擴(kuò)建的工業(yè)與民用建(構(gòu))筑工程地基處理設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量檢驗(yàn)。
1.0.3 煤礦采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理的設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量檢驗(yàn)除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù)語(yǔ)和符號(hào)
3 基本規(guī)定
3.0.1 采空區(qū)地面建(構(gòu))筑物地基處理設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建(構(gòu))筑物規(guī)模、功能特征，采空區(qū)特征以及采空區(qū)地基可能造成建(構(gòu))筑物破壞或影響正常使用的程度分為三個(gè)等級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況，按表3.0.1的規(guī)定確定。
注：1 Hd為采空區(qū)埋深(m)，t為停采時(shí)間(天)；
2 對(duì)30層以上和高度大于100m超高層建筑以及高度超過(guò)100m的構(gòu)筑物的下伏采空區(qū)地基處理設(shè)計(jì)與施工應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)論證。
3.0.2 煤礦采空區(qū)新建、改建和擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)和施工前，必須進(jìn)行煤礦采空區(qū)巖土工程勘察，判定工程建設(shè)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性?？辈旒霸u(píng)價(jià)結(jié)論應(yīng)作為煤礦采空區(qū)地基處理、建(構(gòu))筑物及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。
3.0.3 采空區(qū)場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤礦采空區(qū)巖土工程勘察規(guī)范》GB 51044的有關(guān)規(guī)定。
3.0.4 煤礦采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理宜在地表移動(dòng)衰退期結(jié)束后進(jìn)行。
3.0.5 采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理主要對(duì)象，應(yīng)包括擬建場(chǎng)地影響范圍內(nèi)煤礦采空空洞、采空區(qū)覆巖垮落、離層及對(duì)場(chǎng)地和地基穩(wěn)定性有影響的巷道、廢棄井筒、地表裂縫、塌陷坑等。
3.0.6 采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理面積及處理深度，應(yīng)依據(jù)建筑物特征、采空區(qū)特征、采空區(qū)地基處理設(shè)計(jì)等級(jí)及采空區(qū)地基處理方法等綜合確定。
3.0.7 采空區(qū)地基處理方法應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基處理的要求、采空區(qū)采礦和地質(zhì)條件、覆巖垮落類(lèi)型、地表變形特征、工期、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和環(huán)境保護(hù)等綜合確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 對(duì)條帶式、房柱式、穿巷式開(kāi)采等非充分采動(dòng)，或頂板自然垮落、尚屬穩(wěn)定的淺層采空區(qū)，可按本規(guī)范地基處理方法適用范圍綜合選定；
2 依據(jù)覆巖及其垮落類(lèi)型選擇地基處理方法，可按表3.0.7-1的規(guī)定確定：
3 對(duì)充分采動(dòng)的具有典型“三帶”特征及地表移動(dòng)盆地變形的大面積煤礦采空區(qū)，可按表3.0.7-2確定。
3.0.8 不同類(lèi)型或不同變形區(qū)段的采空區(qū)，可根據(jù)采空區(qū)變形特征、穩(wěn)定性現(xiàn)狀、擬建建(構(gòu))筑物重要性等級(jí)以及對(duì)不均勻沉降敏感程度等，采取不同的地基處理方法。
3.0.9 對(duì)評(píng)定為穩(wěn)定及基本穩(wěn)定的采空區(qū)場(chǎng)地，在確定采空區(qū)地基處理設(shè)計(jì)方案時(shí)，尚應(yīng)分析下列可能引起采空區(qū)活化的不利因素：
1 非充分采動(dòng)的采空區(qū)及小窯采空區(qū)，地下水長(zhǎng)期對(duì)煤(巖)柱、頂?shù)装鍘r石的軟化作用；
2 充分采動(dòng)采空區(qū)垮落、斷裂帶地下水長(zhǎng)期對(duì)覆巖的潛蝕、軟化作用；
3 地表水經(jīng)塌陷坑、采動(dòng)裂縫等長(zhǎng)期入滲對(duì)采空區(qū)的作用；
4 多煤層重復(fù)采動(dòng)及鄰近礦區(qū)開(kāi)采的作用；
5 地質(zhì)構(gòu)造褶皺、斷裂強(qiáng)烈發(fā)育的采空區(qū)，受鄰近礦區(qū)采動(dòng)、爆破振動(dòng)、地震等作用；
6 充水采空區(qū)，因相鄰礦區(qū)開(kāi)采的疏排水作用；未充水采空區(qū)，因外界因素積水的軟化作用；
7 垮落帶、斷裂帶發(fā)育且密實(shí)程度差的淺層、中深層采空區(qū)場(chǎng)地上的附加荷載作用。
3.0.10 應(yīng)根據(jù)采空區(qū)類(lèi)型、建(構(gòu))筑物規(guī)模及其所處地表移動(dòng)變形位置，同時(shí)結(jié)合上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用，選用地基處理與加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)抗變形能力的綜合措施。
3.0.11 對(duì)以下類(lèi)型采空區(qū)地基處理工程，應(yīng)在有代表性的區(qū)段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和試驗(yàn)性施工，并應(yīng)校驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝：
1 采空區(qū)地基處理設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、乙級(jí)的工程；
2 無(wú)區(qū)域處理經(jīng)驗(yàn)的工程；
3 采用新材料或新處理工藝的工程。
3.0.12 采空區(qū)地基處理設(shè)計(jì)除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 所有采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基計(jì)算，應(yīng)滿(mǎn)足承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定；
2 采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基變形驗(yàn)算，應(yīng)分析評(píng)價(jià)采空區(qū)殘余變形的影響；
3 對(duì)位于斜坡上或邊坡附近的采空區(qū)建(構(gòu))筑物以及受較大水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算。
3.0.13 處理后的采空區(qū)場(chǎng)地變形允許值應(yīng)按表3.0.13確定。
3.0.14 采空區(qū)地基處理施工期間，地表移動(dòng)變形監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、方法、精度，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤礦采空區(qū)巖土工程勘察規(guī)范》GB 51044中勘察階段變形監(jiān)測(cè)的有關(guān)規(guī)定。
3.0.15 采空區(qū)地基上的建(構(gòu))筑物，應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)期變形監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法及精度應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》JGJ 8的有關(guān)規(guī)定。
3.0.16 采空區(qū)地基處理施工工藝、工序應(yīng)根據(jù)采空區(qū)頂板垮落特征、密實(shí)程度、充水狀態(tài)等綜合確定，并應(yīng)嚴(yán)格控制工序、質(zhì)量，進(jìn)行施工驗(yàn)證和工后檢測(cè)與評(píng)價(jià)。
3.0.17 煤礦采空區(qū)建(構(gòu))筑物地基處理鼓勵(lì)采用新技術(shù)、新材料和新工藝，合理利用礦渣、尾礦等廢棄物，應(yīng)遵守國(guó)家現(xiàn)行安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)符合耐久性使用要求。
3.0.18 煤礦采空區(qū)地基處理設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建(構(gòu))筑物，地基處理設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢驗(yàn)和工后監(jiān)測(cè)等均應(yīng)符合動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息法施工的工程管理要求。地基處理設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建(構(gòu))筑物，地基處理設(shè)計(jì)、施工宜采用動(dòng)態(tài)工程管理方法。
4 灌注充填法
5 穿越/跨越法
6 砌 筑 法
7 剝挖回填法
8 強(qiáng) 夯 法
9 堆載預(yù)壓法
10 采動(dòng)邊坡防治
11 采空區(qū)治理綜合措施
12 工后檢測(cè)與變形監(jiān)測(cè)
附錄A 采空區(qū)地基處理范圍及處理深度計(jì)算
A.0.1 水平及傾斜煤層采空區(qū)水平處理范圍，可由建(構(gòu))筑輪廓尺寸、圍護(hù)帶寬度及采空區(qū)覆巖移動(dòng)的影響寬度按下式計(jì)算。
B＝D＋2ds＋D＇ (A.0.1)
式中：D——建(構(gòu))筑輪廓寬度(m)；
ds——圍護(hù)帶寬度(m)，按表A.0.1的規(guī)定確定；
D＇——采空區(qū)覆巖移動(dòng)影響寬度(m)。
A.0.2 采空區(qū)覆巖移動(dòng)影響寬度對(duì)于水平或者近水平煤層開(kāi)采區(qū)[圖A.0.2(a)所示]可按式(A.0.2-1)計(jì)算，對(duì)于傾斜采空區(qū)[圖A.0.2(b)所示]可按式(A.0.2-2)計(jì)算。
對(duì)于水平或近水平煤層采空區(qū)，可按下式計(jì)算：
D＇＝2(hcotφ＋Hcotδ) (A.0.2-1)
式中：h——上覆松散層厚度(m)；
φ——松散層移動(dòng)角(°)；
δ——采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)角(°)；
H——上覆巖層厚度(m)。
對(duì)于傾斜煤層采空區(qū)，可按下式計(jì)算：
D＇＝(h1＋h2)cotφ＋H1cotβ＋H1cotγ (A.0.2-2)
式中：h1、h2——分別為采空區(qū)上山和下上邊界上覆松散層厚度(m)；
β——采空區(qū)下山方向上覆巖層移動(dòng)角(°)；
γ——采空區(qū)上山方向上覆巖層移動(dòng)角(°)；
H1、H2——分別為采空區(qū)上山和下上邊界上覆巖層厚度(m)。
A.0.3 采空區(qū)地基處理深度確定應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 當(dāng)處理范圍位于內(nèi)邊緣區(qū)及中間區(qū)時(shí)，其處理深度hd應(yīng)為地面至需處理的最下層采空區(qū)底板下1m～2m處。
2 當(dāng)需處理范圍位于外邊緣區(qū)時(shí)(圖A.0.3)，可按下列公式計(jì)算：
hd＝he＋h＇ (A.0.3-1)
he＝Hd－ltanδ (A.0.3-2)
式中：he——外邊緣區(qū)采空區(qū)移動(dòng)影響帶以上的深度(m)；
h＇——移動(dòng)影響帶以下的處理深度，取5m～10m為宜；
l——注漿孔距采空區(qū)邊界的距離(m)。
A.0.4 急傾斜煤層采空區(qū)治理范圍與煤層的走向垂直方向，采空區(qū)在傾向上治理區(qū)為危險(xiǎn)移動(dòng)邊界范圍(圖A.0.4-1)，其沿煤層傾向治理長(zhǎng)度L可按式(A.0.4-1)計(jì)算；橫向治理寬度B(圖A.0.4-2)計(jì)算可按式(A.0.4-2)計(jì)算。
A.0.5 計(jì)算采空區(qū)地基處理范圍時(shí)，基巖移動(dòng)角與松散層移動(dòng)角的取值可按表A.0.5-1及表A.0.5-2取值。
注：1 表中數(shù)值為水平煤礦采空區(qū)覆巖移動(dòng)影響角及傾斜煤礦采空區(qū)上山移動(dòng)影響角取值；對(duì)于傾斜煤層下山移動(dòng)影響角的取值，一般采用公式β＝δ－kα來(lái)計(jì)算，其中α為礦層傾角(°)，對(duì)堅(jiān)硬覆巖k取值0.7～0.8，中硬覆巖k取值0.6～0.7，軟弱覆巖k取值0.5～0.6；對(duì)于急傾斜煤層采空區(qū)走向移動(dòng)角及底板移動(dòng)角的取值，應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。
2 位于采空邊坡影響范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物，尚需根據(jù)采動(dòng)邊坡穩(wěn)定性對(duì)建(構(gòu))筑物的影響選取巖層移動(dòng)影響角。取值時(shí)根據(jù)采空區(qū)類(lèi)型，深層采空區(qū)移動(dòng)影響角取大值，淺層采空區(qū)取小值。
附錄B 灌注充填法施工附表
B.0.1 鉆孔開(kāi)孔定位質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告單應(yīng)符合表B.0.1的規(guī)定。
B.0.2 鉆孔施工成果表應(yīng)符合表B.0.2的規(guī)定。
B.0.3 鉆孔施工記錄表應(yīng)符合表B.0.3的規(guī)定。
B.0.4 澆筑灌注管記錄成果表應(yīng)符合表B.0.4的規(guī)定。
B.0.5 灌注漿液配制記錄表應(yīng)符合表B.0.5的規(guī)定。
B.0.6 鉆孔灌注施工成果表應(yīng)符合表B.0.6的規(guī)定。
B.0.7 灌注施工記錄表應(yīng)符合表B.0.7的規(guī)定。
附錄C 采動(dòng)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)和推力計(jì)算
C.0.1 采動(dòng)邊坡單滑面滑移(含滑移式危巖)穩(wěn)定性系數(shù)Kf(圖C.0.1)可按下式計(jì)算：
Pm＝(Md·Dw/H0·F)tanβs (C.0.1-7)
式中：
R——抗滑力(kN/m)；
T——下滑力(kN/m)；
i、i＇——坡頂邊緣最終和動(dòng)態(tài)傾斜值，傾向與坡體相同時(shí)取正值(相反取負(fù)值)；
ε、ε＇——坡頂邊緣最終和動(dòng)態(tài)水平變形值，拉伸為正值(壓縮為負(fù)值，動(dòng)態(tài)取正值)；
Hs——采空坡體高度(m)；
W——滑體重量(kN/m)；
η——計(jì)算系數(shù)；當(dāng)Hi≤Hs時(shí)，η＝(Pm·w)/Hi；當(dāng)Hi＞Hs時(shí)，η＝(Pm·w)/(Hi－Hs)；w為坡頂邊緣下沉值(m)；
Pm——坡體采動(dòng)程度系數(shù)，小于或等于10；
ξ——計(jì)算系數(shù)；當(dāng)Hi＜Hs時(shí)，ξ＝1.0；當(dāng)Hi≥Hs時(shí)，ξ＝Hs/Hi；
Hi——坡頂至開(kāi)采煤層底板垂高(m)；
A＇——地震加速度(重力加速度g)；
V——后緣裂縫靜水壓力(kN/m)；
U——沿滑面揚(yáng)壓力(kN/m)；
Ls——滑面長(zhǎng)度(m)；
c——滑動(dòng)面內(nèi)聚力(kPa)；
Z——滑體后壁張開(kāi)性裂縫深度(m)；
Hw——張性裂縫中充水深度(m)；
——內(nèi)摩擦角(°)；
α0——滑面傾角(°)；
βs——坡面傾角(°)；
λs——側(cè)壓力系數(shù)，λs＝μ/(1－μ)，μ為泊松比；
γw——水體容重(N/m3)；
hw——浸潤(rùn)線(xiàn)下土體高度(m)；
Md——坡體下方煤層法向開(kāi)采厚度(m)；
H0——坡體下方平均開(kāi)采深度(m)；
Dw——坡體下方開(kāi)采寬度(m)，如D≥1.5H0時(shí)，取D＝1.5H0；
F——巖性系數(shù)，可按表C.0.1選取。
C.0.2 采動(dòng)邊坡單滑面滑移(含滑移式危巖)推力可按下式計(jì)算：
P＝Ks×T－R (C.0.2)
式中：P——推力(kN/m)；
Ks——設(shè)計(jì)的安全系數(shù)。
C.0.3 采動(dòng)邊坡單一平面或圓弧形滑移穩(wěn)定性系數(shù)Kf可按下列公式計(jì)算(圖C.0.3)。
式中：Ri——第i條塊的抗滑力(kN/m)；
Ti——第i條塊的下滑力(kN/m)；
Nwi——第i條塊孔隙水壓力(kN/m)；
TDi——第i條塊滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面分力(kN/m)；
ru——孔隙壓力比；
ηi——計(jì)算系數(shù)；
RDi——滲透力產(chǎn)生的垂直滑面分力；
Wi——第i條塊的重量(kN/m)；
ci——第i條塊的內(nèi)聚力(kPa)；
i——第i條塊內(nèi)摩擦角(°)；
LSi——第i條塊滑面長(zhǎng)度(m)；
αi——第i條塊滑面傾角(°)；
βi——第i條塊地下水流向(°)；
hwi——浸潤(rùn)線(xiàn)下土體高度(m)。
C.0.4 采動(dòng)邊坡單一平面或圓弧形滑移推力可按下列公式計(jì)算：
對(duì)剪切而言：Hs＝(Ks－Kf)×∑(Ti×cosαi) (C.0.4-1)
對(duì)彎矩而言：Hm＝(Ks－Kf)/Ks×∑(Ti×cosβi) (C.0.4-2)
式中：Hs、Hm——推力(kN)。
C.0.5 采動(dòng)邊坡折線(xiàn)形滑移穩(wěn)定性系數(shù)Kf可按下列公式計(jì)算(圖C.0.5)：
式中：ψj——第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i＋1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)。
C.0.6 采動(dòng)邊坡折線(xiàn)形滑移推力可按下式計(jì)算：
Pi＝Pi－1×ψi＋Ks×Ti－Ri (C.0.6)
式中：Pi——第i條塊的推力(kN/m)；
Pi－1——第i－1條塊的推力(kN/m)，若Pi－1＜0，取Pi－1＝0；
C.0.7 采動(dòng)邊坡傾倒式危巖穩(wěn)定性系數(shù)Kf計(jì)算應(yīng)符合下列要求：
1 由后緣巖體抗拉強(qiáng)度控制(圖C.0.7-1)，危巖體重心在傾覆點(diǎn)之外時(shí)可按式(C.0.7-1)計(jì)算，危巖體重心在傾覆點(diǎn)之內(nèi)時(shí)可按式(C.0.7-2)計(jì)算：
式中：hb——后緣裂隙深度(m)；
hw——后緣裂隙充水高度(m)；
V——后緣裂隙水壓力(kN/m)；
Hs——后緣裂隙上端到未貫通段下端的垂直距離(m)；
a——危巖體重心到傾覆點(diǎn)的水平距離(m)；
b——后緣裂隙未貫通段下端到傾覆點(diǎn)之間的水平距離(m)；
h0——危巖體重心到傾覆點(diǎn)的垂直距離(m)；
f1k——危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)，根據(jù)巖石抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值乘以0.4的折減系數(shù)確定；
αc——危巖體與基座接觸面傾角(°)，外傾時(shí)取正值，內(nèi)傾時(shí)取負(fù)值；
βb——后緣裂隙傾角(°)。
2 由底部巖體抗拉強(qiáng)度控制時(shí)(圖C.0.7-2)，穩(wěn)定性系數(shù)Kf可按下式計(jì)算：
