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1、JTG中华人民共和国推荐性行业标准JTG/T3331-03-2024采空区公路设计与施工技械范2TechnicalSpecificationsforDesignandConstructionofHighwayEngineeringinMined-outArea2024-03-05 发布2024-06-01实施中华人民共和国交通运输部发布根据交通运输部关于下达2017年度公路工程行业标准制修订项目计划的通知(交公路函(2017)387号)的要求，由山西省交通规划勘察设计院有限公司承担采空区公路设计与施工技术细则(JTGTD31-032011)的修订工作。修订过程中，规范修订组开展了多项课题研究和
2、大量的调研工作，汲取了国内相关行业和有关科研院所、高校，设计、施工、检测等单位的研究成果和工程实践经验，参考借鉴了国内相关标准规范，以发函、实地调研和征求意见等多种方式，广泛征求了有关单位和专家的意见，经反复讨论、修改，最终完成修订工作。修订后的规范共分8章和8个附录，主要内容包括：总则，2术语和符号，3采空区勘察，4采空区稳定性评价，5采空区公路设计，6采空区处治设计，7采空区处治施工，8采空区处治监测与检测，附录A采空区勘察方法相关表格，附录B采空区地表移动盆地分区，附录C采空区“垮落带、断裂带高度的计算方法，附录D覆岩破坏类型，附录E采空区勘察成果相关表格，附录F开采引起的地表移动变形计
3、算，附录G公路保护煤柱留设，附录H采窒区注浆处治施工本次修订的内容包括：1.修订了采空区避让原则和避让条件2 .新增了采动边坡勘察内容、勘察方法及步骤；3 .新增了采空区公路工程建设适宜性评价；4 .修订了采空区场地稳定性评级标准和采空区公路工程地基容许变形值；5 .补充了路线通过采空区地段的选线技术要求，明确了路基工程通过采空区时，不进行采空区注浆处治的适用条件；6 .新增了小窑采空区宜采用“探灌结合、动态控制”的原则进行处治设计与施工的要求；7 .修订了穿越法的适用条件、结构设计技术要求，并删减了实用性受局限的跨越法；8 .修订了注浆处治施工技术要求、施工工艺及工序控制、质量控制手段和方法
4、；9 .新增了开挖回填法中基坑开挖施工安全技术要求，补充了强夯施工顺序；10 .修订了采空区处治监测、检测项目和验收标准。本规范由田志忠负责起草第1章，石春宇、何万龙负责起草第2章，田志忠、王海、王亚伟负责起草第3章、附录A附录E,张彬、何万龙、田志忠、徐能雄、石春宇负责起草第4章和附录F,陈林、张明欣、梅拥军、黄仰收、董建兴负责起草第5章和附录G,王海、田志忠、张永波、赵虎生、王亚伟负责起草第6章，杨俊生、毛玉坤、赵虎生负责起草第7章和附录H,田志忠、窦随兵、张军负责起草第8章。请各有关单位在执行过程中，将发现的问题和意见，函告本规范日常管理组，联系人：王海（地址：山西省示范区武洛街27号，
5、山西省交通规划勘察设计院有限公司；邮编：030032;电话：0351-5669916;电子邮箱：wh_rocks）,以便下次修订时参考。主编单位：山西省交通规划勘察设计院有限公司参编单位：中交第二公路勘察设计研究院有限公司中国地质大学（北京）中交通力建设股份有限公司煤炭工业太原设计研究院集团有限公司主编：田志忠主要参编人员：范晓江 董建兴 张军3E海何万龙张水波”梅拥军黄仰收赵虎生徐能雄张彬石春宇窦随兵张明欣王亚伟陈林杨俊生毛玉坤主张敏静参加审查人员：范士凯聂承凯部玉兰杨文奇李春风刘怡林余波何文勇胡炳南郭广礼吴圣林赵祖栋鲁志强。胡建刚张尧禹1总则12术语和符号22.1 术语22.2 符号63采
6、空区勘察83.1 一般规定83.2 勘察方法93.3 勘察阶段153.4 采空区勘察报告193.5 原始资料归档214采空区稳定性评价224.1 一般规定224.2 采空区场地稳定性评价234.3 采空区场地公路工程建设适宜性评价284.4 采空区公路工程地基稳定性评价294.5 采动边坡稳定性评价304.6 各勘察阶段采空区稳定性评价要求325采空区公路设计345.1 S.345.2 路线设计355.3 路基、路面设计365.4 桥梁设计375.5 隧道设计386采空区处治设计416.2 全充填压力注浆法421.1 3干（浆）砌支撑法516.4 开挖回填法546.5 巷道力口固法566.6
7、强夯法566.7 穿越法587采空区处治虹607.1 一般规定607.2 全充填压力注浆法601.2 3干(浆)砌支撑法687.4 开挖回填法697.5 巷道加固法697.6 强夯法707.7 穿越法718采空区处治监测与检测728.1 一般规定728.2 采空区处治监测728.3 采空区处治检测73附录A采空区勘察方法相关表格77附录B采空区地表移动盆地分区86附录C采空区“垮落带、断裂带”高度的计算方法89附录D覆岩破坏类型92附录E采空区勘察成果相关表格93附录F开采引起的地表移动变形计算96附录G公路保护煤柱留设101附录H采空区注浆处治施工102本规范用词用语说明HO1总则.o.为适
8、应采空区公路工程建设，明确采空区公路勘察、设计、施工、监测与检测要求，提高采空区公路工程建设质量及维护运营安全，制定本规范。1.0.2本规范适用于煤矿采空区新建和改扩建公路。1.0.3采空区公路在设计与施工前，应结合采空区特点进行采空区专项勘察。1. 0.4采空区公路勘察、设计、施工、监测与检测，应贯彻国家技术经济政策，积极采用成熟可靠的新技术、新材料和新工艺1.0.5采空区公路勘察、设计、施工监测与检测，必须符合国家在安全生产、环境保护方面的有关规定，采取完备的安全生产措施、保障人员和设施安全。1.0.6采空区公路勘察、设计、施工、监测与检测除应符合本规范的规定外，尚应符合国家和行业现行有关
9、强制性标准的规定。2术语和符号2.1术语2. 1.1采空区mined-outarea狭义指煤层开采后的采出空间；广义指该采出空间及其覆岩失稳导致的地表移动和变形破坏的区域或范围。2. 1.2小窑采空区smallminegobarea采用巷道、房柱式等采煤方法的小窑和古窑采空区。2. 1.3新采空区newmined-outarea正在开采或停采但地表移动变形衰退期尚未结束的采空区。2.1. 4老采空区Oldmingdouanea已停止开采且地表移动变形衰退期已结束的采空区。2. 1.5水平、缓倾斜来空区IeVetongenllyinclinedmined-outarea煤层水平或倾角小于15的采
10、空区。2.1. 6倾斜采空区inclinedmined-outarea煤层倾角介于1554的采空区。2.2. 7急倾采空区acuteinclinedmined-outarea煤层倾角大于54的采空区。2.3. 8浅层采空区shallowmined-outarea采深Hv50m,或50m采深H200m且深厚比HM30的采空区。2.1.9中深层采空区middle-deepmined-outarea50m采深H200m且深厚比HM30,或20OmW采深H300m且深厚比HM60的采空区。2.1.10深层采空区deepmined-outarea采深HN300,或20OmS采深H400监测点间距L（DI
11、）1020203030-40405050注：移动忿地边缘区宜取小值，中间区宜取大值。6对长壁垮落法采空区，监测周期可按表3.2.6-2确定。其他开采方式形成的采空区、停采时间达到稳定的采空区，监测周期可根据开采方式、回采率和停采时间等适当延长。3.2.6-2监测周期开采深度H（m）300监测周期（d）10-2020-3030-6060-90注：地表变形初始期和活跃期内，监测周期宜取小值；地表变形衰退期及以后，可取大值。7监测基准点应设在不受采空区影响的稳定区域，基准点距采空区的距离应大于0.7倍的开采深度。变形监测点的埋设、精度要求和基准点设置应符合现行工程测量标准（GB50026）的有关规定
12、。地表移动变形监测点等级及监测精度要求，应符合表3.2.6-3的规定。表3263地表移动变形监测点等级及监测精度要求监测点监测内容等级中误差(mm)水平移动三等点位中误差：6下沉三等高程中误差：1.0相邻点高差中误差：士058应分析及整理变形观测资料，填写水平移动及下沉监测成果表，经计算分析后形成水平移动及下沉速度统计表，为采空区稳定性评价提供依据。有关移动变形监测表格可按本规范附录A中表A.0.4-l表A.0.4-5执行。条文说明地表移动变形监测法主要适用于地表移动变形尚未发生或正在发生过程中的长壁式垮落法采空区。目前多采用采空区走访调查、资料收集及合成孔径雷达干涉(InSAR)监测技术等，
13、了解采空区场地历史变形情况和规律；采用全站仪、水准仪、全球卫星导航系统(GNSS)等设备监测采空区场地现阶段变形情况，在工期允许的前提下，一般进行半年以上监测。对于巷道式和不规则的房柱式采空区，因覆岩和地表移动变形具有潜伏性和突发性，监测时间需加长，以便跟踪和预测采空区的地表变形特征、变化规律和发展趋势，为采空区稳定性评价提供依据。地表变形监测是采空区稳定性评价的重要依据。监测点一艘根据开采规模、开采深度、监测目的等间距布设，在移动盆地边缘、拐点和最大下沉点附近、地质条件变化、变形异常及地貌单元分界处、建筑物等重点部位，根据具体情况加密布设。3. 2.7物探应符合下列规定；1对拟建公路采空区场
14、地，当资料缺乏或可靠性较差时，应进行物探工作，宜按适用条件最少选择两种方法进行组合探测。2物探方法的选择应综合考虑现场地形、地质条件、采空区埋深及分布情况、干扰因素、勘探要求等。各物探方法的适用条件可按本规范附录A中表A.0.3确定，充水采空区宜首选高密度电法或瞬变电磁法。3在有钻孔的工作区，宜采用综合测井、孔内电视及跨孔物探等方法进行井中物探。4物探成果解译时，应区分有用信息和干扰信息，进行综合解译，并应在异常区布置一定数量的钻孔进行验证。5物探野外作业工作参数及精度，物探成果解译及报告编写等要求，应符合现行公路工程物探规程(JTG/T3222)的有关规定。条文说明工程物探是在资料收集、采空
15、区专项调查、区域工程地质调绘的基础上，针对资料缺少的小型矿区、老矿区，尤其是开采不规范的小窑采空区，根据其地形条件、地质条12件、采空区埋深及分布情况，选择适宜的物探方法，对初步认定的采空区和疑似采空区路段进行物探。对重要工程（桥梁、隧道）部位或多层采空区进行勘察时，通常采用多种物探方法进行组合勘探。常用的几种物探方法是根据山西省二十余年来高速公路采空区勘察经验，结合其他省、区、市公路采空区勘察调研成果综合而成。物探方法选择时，一般要考虑采空区的地形、地质条件、信号干扰及埋深等情况。通常情况下，物探采用两种方法组合进行，相互印证，尽量排除其他原因引起的数据异常和多解性，并根据钻孔验证情况及时对
16、解译成果进行修正或进行二次解译。物探工作一般工作程序如下：（1）选择试验路段，对拟采用的物探方法进行现场试验，选择效果较好的方法进行大面积探测工作。（2）物探资料解译前，需全面了解和分析测区的地形、地质、地球物理特征，以及已有的技术成果，作为资料解译的指导和参考。（3）在分析各项物性参数的基础上，按从已知到未知，从定性到定量的原则进行。（4）各物探方法的解译需相互补充、相互印证，解译结果不一致时，需分析原因，并对推断的前提条件予以说明。（5）物探最终成果，需根据钻探验证情况进行二次或多次修正，并对修正情况予以说明。3.2.8工程钻探应符合下列规定：1工程钻探应对收集，调查的资料、测绘及工程物探
17、成果进行验证，并查明下列内容：1）采空区的分布范围、空间形态和顶底板高程；2）采空区引起的垮落带、断裂带和弯曲带的分布、埋深和发育状况；3）采空区中是否赋存瓦斯等有害、有毒气体及是否存在煤层自燃情况；4）采空区顶板、上覆岩层的岩性、结构特征及其物理力学性质；5）采空区的水文地质条件，包括地下水位、水化学类型及其对混凝土的腐蚀性。2钻孔应综合考虑下列情况进行布置：1）收集的资料及调绘成果的完整性、有效性；2）工程物探异常区域；3）地表变形观测资料；4）综合测井和跨孔物探的需要；5）拟建工程平面位置、类型、荷载要求及其重要程度。3孔位平面误差不应大于O.1m,高程误差不应大于0.01m。当孔深大于
18、50m时，应进行孔斜测量，斜度每100m不应大于1。4钻孔应采用双层岩芯管连续全孔取芯，取芯钻进回次进尺不得大于2m,岩芯采取率在垮落带和断裂带分别不应小于30%和50%,其余深度范围应符合现行公路工程地质勘察规范（JTGC20）的有关规定。当需确定岩石质量指标（RQD）时，应采用75mm直径的金刚石钻头和双层岩芯管。5 钻孔地质描述除应满足一般工程地质地层描述的要求外，尚应重点描述冲洗液耗损、钻进速度、掉钻及卡钻情况、地下水水位及岩芯取芯率等反映采空区覆岩破坏特征的相关要素。采空区工程地质钻探记录，可符合本规范附录A中表A.0.2的规定。6 钻探施工要点与技术要求和钻探现场描述要点应分别符合
19、表3.2.8-1和表3.2.8-2的规定。采空区“三带”的确定，宜通过钻探及其岩芯描述并辅以孔内电视等测井资料按表3.2.8-2的规定进行判断；也可根据采厚、覆岩性质及岩层倾角进行计算，计算公式及使用条件应按本规范附录C的有关规定执行。钻探施工要点与技术要求钻机钻具冲洗液现场技术要求钻孔编录根据采空区所处的地形和埋深合理选用工程地质钻机，必要时可采用地锚加固钻架1 .般完整地层用普通单管钻具钻进；2 .软硬互层、破碎松散地层宜采用压卡式单动双管钻具钻进L致密稳定地层中宜采用清水钻进；2.黄土地层矿采用无冲洗液钻进1 .地下水位，标志地层界面及采空区顶、底板测量误差应控制在0.05m以内；2 .
20、取芯钻进何次进尺限制在2.Om以内，并应采用双层岩芯管连续取态；3,除原位测试及有特殊要求的钻孔外，钻孔均应全孔取芯成孔孔径应满足岩芯试验和孔内测试的要求，不宜小于90mm。坚硬完整岩层取芯率不宜低于90%,强风化、破碎的岩石不宜低于50%;4 .注意观测地下水位并进行简易水文地质观测；5 .孔斜每百米应小于11 .现场记录应及时、准确、按回次进行，不得事后追记：2 .描述内容应规范、完整、清晰；3 .钻探记录和岩芯编录，应由专业技术人员承担，并有记录员及机长签字；4 .绘制钻孔柱状图；5 .岩芯拍照表3282采空区钻厕场描述要点与“三带”判定触垮落带判定依据断裂带判定依据弯曲带判定依据1 .
21、掉钻；2 .埋钻、卡钻：3 .孔口水位突然消失；4 .孔口吸风5 .进尺快;6 .岩芯破碎混杂，有岩粉、淤泥、坑木等：7 .瓦斯等有害气体上涌1 .突然严重漏水或漏水量显著增加；2 .钻孔水位明显下降：3 .岩芯有纵向裂纹或陡倾角裂缝：4 .钻孔有轻微吸风现象；5 .瓦斯等有害气体上涌：6 .岩芯采取率小于75%1 .全孔返水；2 .无耗水量或耗水量小；3 .取芯率大于75%;4 .进尺平稳；5 .岩芯完整7钻孔资料整理应符合下列规定：1）应说明钻孔位置及布孔目的。2）应对孔深、岩性、岩体破碎程度、塌孔、漏浆及掉钻现象等进行描述。3）应对钻孔资料进行分析，判定煤层年代、编号、层数，并确认开采情
22、况。144）应绘制钻孔柱状图，将岩芯描述、物理力学指标标注在图中。5）必要时，应附加孔内电视影像资料。条文说明工程钻探是采空区勘察最直接、最可靠的方法，其最大优点是通过岩芯的观察和描述，直观反映岩土的基本特性，并通过钻进速度、掉钻、孔内电视及漏水等情况，反映出采空区的“三带”特征。3.3勘察阶段3. 3.1可行性研究阶段勘察应符合下列规定：1应初步查明各走廊带范围内工程地质条件、矿产分布、矿井分布、采掘及压覆资源情况，确定采空区的范围及不良地质发育情况。定性评价采空区稳定性，论证拟建公路采空区及矿产资源的分布特征及其对公路工程的影响，为路线走廊带及方案比选提供依据及建议。2本阶段应以收集资料、
23、采空区专项调查为主，必要时可辅以大比例尺航卫片解译，当资料收集和调查不能初步查明采空区工程地质条件时，应进行必要的勘探工作。3调查范围沿路线方向长度应为下伏采空区及其变形影响范围，宽度不宜小于中线两侧各IOoOm,4本阶段勘察成果应包括文字说明、采空区工程地质平面图、纵断面图及相关的勘探、测试及影像资料。条文说明可行性研究价段（简称可研勘察）包括预可阶段和工可阶段。预可行性研究阶段采空区勘察范围较广，工作内容主要为路线走廊带内煤炭资源的采掘情况、采空区的分布范围及其要素特征的调查与描述，定性评价采空区对路线方案的影响程度，估算路线压覆资源量和长度；工可勘察阶段除满足预可阶段要求外，针对路线方案
24、及工程造价影响较大的特长隧道、特大桥下伏采空区可以适量布设地质勘探工作，勘探方法在资料收集和采空区专项调查的基础上确定。332初步勘察应符合下列规定：1在可行性研究阶段勘察基础上，应进一步收集地质、采矿资料，基本查明采空区水文地质及工程地质条件、采空区空间分布及其要素特征、采空区覆岩破坏类型（本规范附录D）,并取样测试采空区覆岩的物理力学参数，分析计算采空区地表已完成的变形量及剩余变形量，评价采空区稳定性、确定路线压覆资源范围，为路线方案比选、采空区处治方案及处治设计提供依据。2本阶段应以工程地质调绘、采空区专项调查、采空区测绘、地表移动变形监测及工程物探为主要勘察方法，辅以适当的钻探验证，有
25、条件时应进行井下测绘。3勘察范围应为沿线可能存在采空区的影响范围，宽度不宜小于路线中心两侧各500m。勘探宽度应考虑路基的挖深、填高及采空区移动角的影响。勘探深度应大于采空区埋深。4采动边坡勘察除应符合现行公路工程地质勘察规范（JTGC20）的有关规定外，尚应基本查明采动边坡破坏类型、分布特征及其规模、采空区引起的地表裂缝、岩体结构面产状及其组合特征，分析评价采空区移动变形对公路边坡的影响。5采空区专项调查应符合下列规定：1）采空区专项调查内容应符合本规范第3.2.4条的规定。2）应对专项调查取得的资料和已收集的资料进行综合分析，将资料成果转绘到路线平、纵断面图中，包括地质界线、矿界、采空区分
26、布范围及井口位置等，初步形成采空区工程地质平面图、纵断面图。3）应根据收集和专项调查资料的完整程度和有效性分析结果，确定本阶段的勘探方法、范围及工作量。6采空区测绘应符合下列规定：1）对采空区引起的地表变形特征、范围、规模及地裂缝、塌陷、房屋裂缝等应进行测绘，并对较大裂缝及塌陷进行编号和描述，描述内容应符合本规范第3.2.5条的规定。2）测绘成果应标注在工程地质平面图和工程地质纵断面图中。7监测断面数量不宜少于2条，监测延续时间不应小于6个月，并满足采空区稳定性评价需要。监测范围、监测点平面布置及监测周期应符合本规范第3.2.6条的规定。8物探测线布置应符合下列规定：1）测线宜平行路线布设，必要时可布置横向测线，每个测区内不应少于3条测线，路线中线应有1条测线。测线有效长度不应小于采空区长度，宽
