李毅

摘 要 因礦產(chǎn)資源的開采，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目越來越多，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)當如何預(yù)防建筑物出現(xiàn)上述問題，希望能夠為相關(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

我國礦產(chǎn)開采方式主要是井工開采，在開采過程中不可避免會出現(xiàn)采空區(qū)，隨著礦產(chǎn)開采力度加大，采空區(qū)的面積和范圍也會不斷擴大。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)建的地表建筑物會因為地基不穩(wěn)，極易出現(xiàn)變形、塌陷、沉降等問題，所以工作人員要采取有效措施對其進行防治。

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，斜裂縫是一種相對比較常見的墻上裂縫。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，由于其沒有必要的承載支撐，在受到外界影響時，建筑物墻身頂部則會出現(xiàn)豎向裂縫。這種裂縫通常情況下會出現(xiàn)在建筑物的縱墻上，沿著墻壁長度方向分布，重點地區(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，對建筑物的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

1.3 窗臺墻上豎向裂縫

窗臺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，通常是從窗臺墻上部開始向下擴展，窗口越寬，裂縫也就會越大，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)在地表建筑物門窗洞口的上下水平處，其具體表現(xiàn)特點為門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發(fā)生錯動現(xiàn)象。

1.5 勒角上豎向裂縫

勒角上豎向裂縫經(jīng)常與窗臺墻上豎向裂縫連在一起，對建筑物的整面墻產(chǎn)生作用，嚴重時會導(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)變形問題，就應(yīng)當對采空區(qū)地下進行填補，除了用土巖填補之外，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、財力也會大幅度增加，在時間的影響下，地下支撐架可能會出現(xiàn)被腐蝕、老化等問題，不利于保持地表建筑物的穩(wěn)定性。

因此，在填補、加固地下的同時，還應(yīng)當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)計建筑物時，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，通過抵抗或部分吸收來預(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，通過提高建筑物的剛度來增強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，在實際施工中還要對其進行調(diào)整，以此來避免出現(xiàn)地表建筑物橫跨相對穩(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。對此，工作人員應(yīng)當在滿足地表建筑物基本使用功能的前提下，對建筑、地形、平面進行設(shè)計和調(diào)整，嚴格控制擬建建筑物的長高比，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)定程度和堅固程度。另外，還要控制建筑物的層數(shù)和高度，結(jié)合實際情況對方案中的建筑結(jié)構(gòu)進行優(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題[2]。對于橫跨相對穩(wěn)定地帶和穩(wěn)定地帶的地表建筑物，可以通過設(shè)置沉降縫的方法來降低地基不均勻沉降對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)當重視采空區(qū)地表建筑物的結(jié)構(gòu)選型。第一，在進行結(jié)構(gòu)選型時，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)計和立面設(shè)計也應(yīng)遵循整齊、對稱、低矮和均勻的設(shè)計原則。第二，在構(gòu)造建筑物結(jié)構(gòu)時，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)整房屋長度尺寸來提高完整性、降低造價，隨后利用筏板基礎(chǔ)、雙板基礎(chǔ)來應(yīng)對較大的地表變形，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，從而實現(xiàn)預(yù)防采空區(qū)地表建筑物變形。

3結(jié)束語

綜上所述，近些年來，我國政府為了節(jié)省土地資源，在采空區(qū)上部開發(fā)建設(shè)的項目越來越多，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，沉陷坍塌會對地標建筑安全和穩(wěn)定造成嚴重損害。但只要工作人員分階段采用切實可行的措施，就可以有效避免采空區(qū)地表建筑物出現(xiàn)變形問題。

參考文獻

[1] 韓春凱.老采空區(qū)上方建筑地基穩(wěn)定性評價及建筑地基處理與基礎(chǔ)設(shè)計[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算工程實例分析[J].巖土力學(xué)，2018，39（08）：2922-2932，2940.