蘇寧環(huán)球朝陽山地塊采空區(qū)治理施工技術(shù)

許聯(lián)　王振光

[摘要]介紹在蘇寧環(huán)球朝陽山地塊采空區(qū)治理施工中采用注漿的方法施工，檢測(cè)達(dá)到理想的治理效果，并指出其可行性，可予以推廣。

[關(guān)鍵詞]采空區(qū) 注漿 施工 檢測(cè) 效果 體會(huì)

[中圖分類號(hào)] TU74 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-6-1

1工程概況

蘇寧環(huán)球朝陽山地塊地下存在南京硫礦采礦后遺留的老采空區(qū)，雖然自1987年已關(guān)閉不再有新采礦活動(dòng)，采空區(qū)也已局部垮落，地面有采空地面塌陷。該地塊占地面積948177m2。

2工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地出露地層有三疊系中統(tǒng)周沖村組、黃馬青組、侵入巖及第四系地基土層自上而下分為5個(gè)工程地質(zhì)層，分層如下：雜填土：灰黃色夾雜色，稍濕，松散，以粘性土夾雜巖屑為主，碎石含量約30%。粉質(zhì)粘土：黃褐色，飽和，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，大部分夾巖屑，下部為殘積土，可塑，夾少量巖塊。泥質(zhì)粉砂巖：黃褐色，塊狀構(gòu)造，塊徑5—10m，風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，錘擊即碎，無回彈，采取率50—80%左右，部分鉆孔有揭露?；?guī)r：灰色，局部為角礫質(zhì)灰?guī)r塊-短柱狀，裂隙發(fā)育，巖芯較硬，硅化，局部有溶蝕現(xiàn)象。沿裂隙面有黃鐵礦，局部含量較富集。①溶洞：粉質(zhì)粘土、和風(fēng)化巖屑充填；個(gè)別鉆孔在鉆進(jìn)過程中有掉鉆現(xiàn)象。②推測(cè)采空（塌落）區(qū)：有灰?guī)r碎塊充填，部分鉆孔充填礦渣，主要成分為碎石顆粒及少量黃鐵礦顆粒，采取率10%--20%，鉆進(jìn)過程中漏水嚴(yán)重。③閃長巖：灰白色，巖芯呈柱狀-塊狀，裂隙較發(fā)育，錘擊稍回彈，結(jié)晶分異良好，局部巖石有所變質(zhì)，巖體內(nèi)含鉀長石、斜長石、角閃石，具斑雜構(gòu)造，內(nèi)有沉積巖碎屑，與圍巖接觸帶發(fā)育接觸交代變質(zhì)作用，發(fā)育少量黃鐵礦，多數(shù)巖芯采取率可達(dá)85%以上。

3治理設(shè)計(jì)及檢測(cè)

3.1治理范圍

本次采空區(qū)治理采用對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿填充，因此注漿治理的范圍主要為擬建場(chǎng)地及場(chǎng)地附近對(duì)場(chǎng)地有影響的采空區(qū)及巷道，具體的治理范圍按：+15 m、+1 0 m、+5 m、0 m、-6 m、-12 m、-37 m、-48 m、-54 m、-60m等10個(gè)開采水平的巷道及采空區(qū)分布情況確定，采空區(qū)治理的深度范圍為-60 水平左右。

3.2漿液配制

①本次注漿根據(jù)鉆孔揭露的空洞情況采用兩種不同的漿液配比：②當(dāng)鉆孔揭露的空洞小于5.0m時(shí)或溶洞已處于半充填狀態(tài)僅出現(xiàn)漏水時(shí)，選用Ⅰ類漿液。③當(dāng)鉆孔揭露的空洞大于5.0m時(shí)，選用Ⅱ類漿液。I類型，漿液配比（水泥：粉煤灰：添加劑）：水=（2：8：0.02）：（6.5～～8.5），比重1.41～～1.48；Ⅱ類型，漿液配比水泥：粉煤灰：粗砂：石粉）：水=（1：2：2.5：2.5）：（6.5～～8.5），比重1.46～～1.55

3.3檢測(cè)

檢測(cè)注漿治理后采空區(qū)及巖溶地基的穩(wěn)定性是否滿足設(shè)計(jì)的要求，單一的檢測(cè)方法較難檢測(cè)注漿效果的優(yōu)劣，采用多方法綜合檢測(cè)技術(shù)，相互印證，才能取得可靠的檢測(cè)結(jié)果。針對(duì)本工程具體情況，經(jīng)綜合分析，本工程主要采用鉆探取芯、漿液結(jié)石體巖芯單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、鉆孔成像檢測(cè)、孔間CT成像等方法進(jìn)行該采空區(qū)及巖溶治理工程的質(zhì)量檢測(cè)。

4采空區(qū)治理施工

為保證場(chǎng)地南側(cè)滬寧鐵路的安全，防止注漿對(duì)其造成變形，進(jìn)場(chǎng)后先施工南側(cè)6個(gè)泄水孔。

（1）施工工藝流程為：場(chǎng)地平整→測(cè)量放線→搭建攪漿臺(tái)→鉆機(jī)及人員進(jìn)場(chǎng)→技術(shù)交底→測(cè)放孔位→鉆機(jī)就位固定→角度校核→開孔報(bào)驗(yàn)→鉆進(jìn)成孔（如出現(xiàn)掉鉆或者漏水情況及時(shí)記錄并進(jìn)行注漿）→成孔報(bào)驗(yàn)→注漿（2）鉆進(jìn)：采空區(qū)注漿孔采用130mm孔徑開孔，進(jìn)入基巖后下127mm套管至基巖面以下5.0m，并變徑為110mm，鉆進(jìn)至第一水平的采空區(qū)或巷道后注漿，第一水平完成后將孔深延伸至第二水平的采空區(qū)或巷道后注漿，以此類推，直至完成最后一個(gè)水平采空區(qū)或巷道的注漿工作。巖溶注漿孔采用130mm孔徑開孔，進(jìn)入基巖后下127mm套管至基巖面以下5.0m，并變徑為110mm，鉆進(jìn)至終孔深度后注漿。（3）原材料選購及漿液配置：①原材料選購：本工程水泥選購采用P.S.A32.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥，水泥質(zhì)量要求符合通用硅酸鹽水泥GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)。粉煤灰：采用三級(jí)散裝粉煤灰，進(jìn)場(chǎng)粉煤灰有專人負(fù)責(zé)數(shù)量及質(zhì)量驗(yàn)收保證進(jìn)場(chǎng)粉煤灰達(dá)到使用要求。石粉：石粉、粗砂：就近購買，質(zhì)量符合國家相關(guān)規(guī)范要求。②注漿漿液配制：注漿材料采用重量稱量法，水泥用小板車運(yùn)送，對(duì)板車的體積稱重標(biāo)定；粉煤灰采用鏟車運(yùn)送，鏟斗容積也進(jìn)行稱重標(biāo)定；水的容積采用標(biāo)定的辦法，在攪拌桶里訂上鋼釘，標(biāo)注水位位置。漿液配比：水泥：粉煤灰：水；= 2：8：6.5。

5治理效果檢測(cè)

5.1鉆孔取芯的方法

鉆孔成孔過程中未出現(xiàn)掉鉆及吸風(fēng)現(xiàn)象，鉆孔循環(huán)液基本無漏失，孔內(nèi)靜止水位和孔壁穩(wěn)定，目標(biāo)層巖芯采取率大于設(shè)計(jì)要求90%，治理效果滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2注漿體的強(qiáng)度檢測(cè)

目標(biāo)層的注漿體檢測(cè)結(jié)果強(qiáng)度為1.56～4.92MPa，超過設(shè)計(jì)要求（≥0.3MPa），達(dá)到治理效果。

5.3電磁波孔間CT成像

通過對(duì)6組檢測(cè)孔的電磁波CT成像處理結(jié)果來看， 6組剖面內(nèi)主要吸收系數(shù)為1.5 dB/m～ 2.0dB/m，中吸收區(qū)域?yàn)?.2-2.5 dB/m，主要為含水量較高的粘土層和注漿區(qū)，但分布區(qū)域很小，推測(cè)注漿密實(shí)，分析推測(cè)填充率在90%以上。未出現(xiàn)吸收系數(shù)超過2.8dB/m的高吸收區(qū)域，說明剖面內(nèi)無大于0.33m3（分辨率為0.3m）的空洞，剖面內(nèi)無明顯的巖溶發(fā)育，或巖溶已被水泥灌漿充填。剖面內(nèi)有巷道穿過區(qū)域有水泥灌漿及粉煤灰層的反映，異常曲線完整、閉合，說明采空區(qū)已被水泥灌漿充填，充填密實(shí)，治理效果明顯。

6施工體會(huì)

對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿治理后，一是填充了采空區(qū)內(nèi)的空洞和裂隙，消除了采空區(qū)內(nèi)巖體產(chǎn)生二次變形的空間，二是注漿后阻止了地下水進(jìn)入采空區(qū)和減緩地下水在采空區(qū)內(nèi)流動(dòng)，避免了地下水對(duì)采空區(qū)軟化和侵蝕作用的發(fā)生。因此，治理后可有效減小地面殘余變形，確保場(chǎng)地地基的穩(wěn)定性。

實(shí)踐表明，為緩解建設(shè)用地的緊張，只要對(duì)采空區(qū)場(chǎng)地的穩(wěn)定性進(jìn)行認(rèn)真分析評(píng)價(jià)，并采取合理的防治措施，在采空區(qū)場(chǎng)地上進(jìn)行工程建設(shè)是可行的。

參考文獻(xiàn)

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[3]王樺；紀(jì)洪廣；跨孔直流電阻率法CT勘探技術(shù)研究；地球物理學(xué)進(jìn)展，2010，25（5）.