苏 楠
（中铁二十局二公司，北京，100142）
【摘 要】铁路桥下方进行煤层开采工作势必会对铁路桥以及两侧地表产生移动或者行变影响，作为施工建设单位通过研究采动铁路桥的形变移动规律，进行有针对性的施工作业，一方面能够提升施工质量，保障铁路桥的稳定性，另一方面对于开采安全性也有积极的意义。本文以山西某煤矿为实例，通过设置一定的观测数据，并计算移动形变数据，分析其规律，为今后安全施工建设做出一定的参考。
【关键字】采动；铁路桥；移动变形规律；实测
一、采动研究铁路桥移动变形意义
研究采动铁路桥移动变形主要有以下几个方面意义，其一，是在铁路桥安全方面的保障，通过采取必要的措施使得铁路桥无论是形变移动量都处在可控的范围之内；其二，是保障开采工作的有序进行，煤炭是重要的能源，研究采动铁路移动变形，能够提升我国煤炭开采水平，减少开采损失，其三，为铁路桥下开采施工建设提供必要的参考，使得施工建设单位在进行施工建设时能够依据已知数据进行合理的施工，保障施工质量。
二、以山西某矿为研究对象探究铁路桥移动变形规律
（一）铁路桥移动变形观测点测量数据设定
铁路桥移动变形观测点设定应以桥为基准点进行左右延伸，相邻观测点间距为10——20米为宜，本文中实验采取了15米，铁路桥身长60米左右，因此铁路桥上共有5个观测点，以铁路桥中间点为原点，从左往右一共选取15个观察点，以此命名为观测1点，观测2点......观测15点。如此设置观测点，能够较为客观的反应出煤层开采对于铁路桥的移动变形的影响，同时也便于测量各类形变数据，为下一步的数据分析打好坚实的数据采集基础。因此，按照上述的方式进行观测点设置是科学合理的。
（二）铁路桥移动变形数据获取
铁路桥的移动形变测量值取铁路桥上五个观测点的观测数据，获取的数据类型主要是选定的工作平面距离不同观测点距离（工作平面各类原始数据可以通过平台日常记录进行查阅），并以此计算工作铁路桥水平形变量、倾斜形变量、下沉值等数值。另外，为了便于比较，除了获取铁路桥的各类形变、下沉以及裂缝数据值以外，还应对铁路桥两侧的观测点数据进行量取，进而获取铁路桥两侧地表面的移动形变量。如此，可以对比铁路桥与地表面的形变移动关系，来获取更为有效的采动对于铁路桥移动变形规律数据，为今后铁路桥下煤层开采提供更为科学合理的参考依据。铁路桥移动变形数据的获取是研究其规律的重要基础，该阶段应通过反复测量，多次计算来保障数据的准确度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（三）铁路桥移动变形数据分析
铁路桥水平变形分析如下：通过统计铁路桥水平变形量以及铁路桥两侧地表的水平变形量数据可以发现，铁路桥水平形变量在-4mm—4mm这样的范围进行波动，并且在工作平面正上方达到了峰值，同时其水平形变量较之两侧地表的形变更加复杂，地表的形变比较平缓，波峰过度相对平顺，其变化曲线以工作平面距离为基准轴类似于三角函数中的正弦曲线。以此分析如下，铁路桥水平形变在工作面正上方时达到峰值，并且形变较为复杂，究其原因是可能是其自身高度、质量以及两侧地表形变量叠加造成的。除此之外，铁路桥在距离工作平面70米左右，其形变方向出现负值，即铁路桥受力方向有了变化，因此在未来铁路桥设计时为减少铁路桥形变应在桥的两侧通过缓冲变形区的设置，减少煤层开采对于铁路桥的水平形变影响。
铁路桥裂缝变形分析如下：通过统计计算铁路桥的裂缝想变量，可以发现铁路桥裂缝在-10mm—8mm之间进行变化，并且其变化规律于铁路桥水平形变化率较表现出了惊人的相似度，在工作面正上方时裂缝数据达到了峰值8mm，另外，言当铁路桥水平形变量为正值时，铁路桥裂缝也在正值数值进行变化，说明铁路桥受到了拉伸作用力，而当水平形变量为负值时，铁路桥裂缝出现挤压的裂缝负值，说明铁路桥受到了压缩作用力的影响。同样的铁路桥两侧地表的裂缝变化值相对平缓，可见铁路桥裂缝与铁路桥水平变形都与铁路桥自身原因有一定的关系，做好铁路桥的受力缓冲区的设置是今后开采区域铁路桥建设的重要方面，能够最大程度上减少其形变量。
铁路桥下沉、倾斜等数据分析如下：铁路桥下沉数据总体在20mm-40mm之间，与铁路桥两侧地表下沉数据（10mm-20mm）走向基本一致，总体而言，铁路桥下沉主要是由于煤层的开采过程中，煤层上方的土层和岩石层向下支持力的减弱，在地球重力的作用下引起铁路桥向下压的现象出现，进而导致铁路桥的下沉。铁路桥两侧地表下沉原理与其基本一致，铁路桥下城量比地表大的主要原因是其缺乏周围支撑，仅仅由桥墩支撑力不足，另外受到桥墩横截面积影响其压强相对较大。而铁路桥倾斜数据统计分析发现，铁路桥的倾斜度是随着开采工作面的方向进行倾斜，在工作面推进到铁路桥右方50米左右，铁路桥倾斜度达到了峰值，随着开采面的推进，铁路桥倾斜程度逐渐的减小，并且倾斜角度发生了变化。可见，铁路桥的倾斜程度是随着开采平面的推进来变化的，受到开采区域影响较大，随着开采工作平面的远离，逐渐减少倾斜。另外，铁路桥两侧地表受到开采区域的影响相对较弱。据此分析铁路桥受到两侧地表压缩拉伸作用，桥墩高度影响以及开采工作平面的变化，必然会发生倾斜。
三、采动铁路桥移动变形实例总结
上文实例铁路桥的移动变形数据始终在安全的范围之内，而煤层的开采也顺利的完成，根据上文实测数据的分析，在今后采动以及施工建设铁路桥安全工作保障方面应从以下几个方面进行加强，首先在开采之前应对铁路桥进行加固处理，另外为减少裂缝和水平形变可以采取铁路桥两侧设置缓冲带的方式进行施工；其次，可以通过加大开采工作面的长度，使得铁路桥获得更大范围的受力，以此避免局部受力过大，而造成铁路桥发生较大程度的移位变形；再次，铁路桥两侧的地表变形明显低于铁路桥，因此今后的开采和施工建设工作面应向地表靠拢，以获得更加稳固的支撑，最后，在施工建设前应进行科学规划，合理的对工作面进行推进是保障安全施工以及减小桥梁变形的重要方面。另外，值得注意的是，铁路桥所搭建的地形地貌以及其下方的岩土层结构，对于铁路桥下建设施工也有着非常重要的影响，应根据施工建设的实际情况采取合理的措施，以此保障建设工作的有序展开和铁路桥的安全稳定性。
参考文献：
[1]周大伟. 煤矿开采沉陷中岩土体的协同机理及预测[D].中国矿业大学,2014.
[2]王业显. 大柳塔矿重复采动条件下地表沉陷规律研究[D].中国矿业大学,2014.
[3]张欣儒. 地表移动变形动态参数解算及规律分析[D].安徽理工大学,2014.
论文作者:苏楠
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
标签：铁路桥论文; 地表论文; 数据论文; 裂缝论文; 水平论文; 工作面论文; 煤层论文; 《工程建设标准化》2016年4月总第209期论文;