公路下伏采空區(qū)注漿施工技術(shù)

曾康定　曾圣杰

【摘 要】采空區(qū)的存在嚴(yán)重影響了公路的建設(shè)和后期的運(yùn)營。針對大空間、大范圍的路基下伏采空區(qū)處治問題，提出了一種適宜的注漿充填治理方法，并成功應(yīng)用于實(shí)際的路基下伏采空區(qū)治理工程。工程處治效果表明注漿充填方法具有良好的可行性和適用性。

【關(guān)鍵詞】公路；采空區(qū)；注漿；施工技術(shù)

0 引言

采空區(qū)常常會(huì)發(fā)生沉降和塌陷，極易引發(fā)地面下沉、道路開裂等地質(zhì)災(zāi)害，給工程建設(shè)造成了嚴(yán)重的影響，是工程建設(shè)中不良地質(zhì)條件之一。因此，在采空區(qū)范圍內(nèi)修建高速公路，必須對路基下伏采空區(qū)進(jìn)行加固治理，以消除安全隱患[1]。

在采空區(qū)的治理方面，國內(nèi)外的專家學(xué)者做了大量的研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)[2-4]。表1即為國內(nèi)已處理的公路下伏采空區(qū)的治理工程[4]。

借鑒以往工程經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)合具體的工程條件及工程要求，提出了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合于較大采空區(qū)空間的加固治理的注漿充填法。該方法是先往采空區(qū)內(nèi)部充填尾砂，后注入水泥黏土漿液，既能減少注漿量，又能二次利用尾砂，具有較好的環(huán)保節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況

山西一在建高速公路某標(biāo)段，路線全長6km，路線K2+126～K2+342段途徑一廢舊煤礦礦區(qū)。經(jīng)地質(zhì)勘探顯示，該煤礦主要為單層開采，采厚4-8m，埋深10-18m，地層自下而上主要分三層：（1）白堊系，主要為山西組，有紫紅色礫巖、砂巖、砂礫巖、粉砂巖及泥質(zhì)巖等；（2）第三系，由磚紅色厚層石英砂巖及礫巖、含礫砂巖組成；（3）第四系，主要為全新統(tǒng)（Q4），有種植土、粉質(zhì)粘土、粉土、碎石土、卵石、圓礫等。目前，該標(biāo)段區(qū)域內(nèi)已出現(xiàn)了小面積的地面沉陷，影響了公路的建設(shè)。經(jīng)勘查研究與試驗(yàn)分析，決定采用注漿充填法治理該煤礦采空區(qū)。

2 注漿充填法

2.1 加固機(jī)理

注漿充填法施工是在先往采空區(qū)內(nèi)部充填尾砂，以尾砂初步充填采空區(qū)；然后通過地表鉆孔施工，將配制好的水泥黏土漿液注入到采空區(qū)內(nèi)部，漿液以充填、滲透的方式占據(jù)尾砂及土層間的空隙，最終形成一個(gè)整體性好、承載力高、性質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)石體。

2.2 材料與配比

注漿充填法主要采用水泥、黏土等材料進(jìn)行注漿，所需材料的參數(shù)要求如表2所示：

通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定了漿液的主要配合比（如表3所示），在實(shí)際工程主要以該配合比為基礎(chǔ)，個(gè)別注漿部位做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，對采空區(qū)進(jìn)行注漿充填。

3 施工工藝

注漿充填法作為一種常用的加固治理采空區(qū)方法，其施工工藝簡便靈活，由尾砂充填、鉆孔、漿液的制備、注漿、封孔等主要工藝組成。

3.1 鉆孔布置

根據(jù)采空區(qū)路基施工規(guī)范以及煤礦采空區(qū)治理工程的實(shí)際要求，在采空區(qū)治理范圍內(nèi)合理的布置了注漿孔和帷幕孔：孔位采用梅花型方式布設(shè)，其排距、間距均為10m，鉆孔開口直徑為150mm。

3.2 鉆孔施工

采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)施工，清水鉆進(jìn)。按設(shè)計(jì)要求鉆孔，孔口位置偏差小于0.5m，開孔孔徑控制在150mm左右，在進(jìn)入完整基巖4-6m后變徑，終孔孔徑不小于91mm。

3.3 尾砂充填

尾砂顆粒的粒徑控制在50mm以下，通過鉆孔以自然流落的方式初步充填采空區(qū)。

3.4 漿液制備

根據(jù)配合比設(shè)計(jì)值，在一級攪拌池中將烘干的黏土和水泥分別加水制成黏土漿和水泥漿，在二級攪拌池中將兩種漿液充分混合制成黏土-水泥漿液，按需添加適量的石灰，充分?jǐn)嚢韬笤偬砑铀倌齽?，制成水泥黏土漿液。

3.5 注漿施工

采用全孔一次注漿法，先進(jìn)行采空區(qū)邊緣的帷幕孔注漿，由地勢低處向高處逐孔進(jìn)行，并且為了更好的起到防滲堵漏的作用，帷幕孔宜鉛直和測斜交替，孔斜率控制在1.5%之內(nèi)，然后進(jìn)行中間區(qū)域的注漿孔注漿。在達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)束壓力下，單位注漿量小于70L/min，持續(xù)穩(wěn)定15min以上則停止注漿。

3.6 施工監(jiān)測

以“沉降觀測為主，水平位移觀測為輔”的原則，在采空區(qū)影響范圍之外的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)布設(shè)觀測線、設(shè)立觀測點(diǎn)，對采空區(qū)地表移動(dòng)變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。觀測點(diǎn)的間距為8-12m，觀測周期為10d。

4 施工注意事項(xiàng)

注漿施工過程在保證質(zhì)量的同時(shí)需注意以下事項(xiàng)[5]：

（1）鉆孔深度超過50m需測斜，每50m測斜一次，每百米孔斜不超過1°。

（2）注漿材料必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，定期實(shí)施抽檢。若遇冬季施工，原材料須保存在0℃以上環(huán)境中，且漿液保持10℃左右。

（3）鉆孔注漿前應(yīng)對注漿孔進(jìn)行壓水沖洗。

（4）注漿孔、帷幕孔鉆至裂隙帶、冒落帶時(shí)應(yīng)用清水鉆進(jìn)。

（5）注漿壓力的選擇應(yīng)以不使地層結(jié)構(gòu)破壞為原則，通過注漿試驗(yàn)確定適宜的注漿壓力，正常注漿壓力控制在0.5～1.5MPa之間。

（6）注漿時(shí)發(fā)生冒漿現(xiàn)象，應(yīng)采取低壓、濃漿、小泵量、間歇注漿等方式進(jìn)行處理。

（7）注漿時(shí)發(fā)生鄰孔串漿現(xiàn)象，若串漿孔具備注漿條件時(shí)，可雙孔同時(shí)注漿，否則應(yīng)封堵串漿孔，待注漿孔注漿結(jié)束，對串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗、注漿。

5 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際工程，提出了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合于處治公路路基下伏較大采空區(qū)空間的加固治理的注漿充填法。該方法施工過程簡單，操作方便；充填材料以尾砂為主，減少了注漿量；注漿材料以黏土為主，降低了水泥用量；工程施工成本投入低，經(jīng)濟(jì)廉價(jià)；工程處置效果好，有較大的適用空間。在工程中推廣和應(yīng)用注漿充填法處治采空區(qū)，將在一定程度上提高空區(qū)穩(wěn)定性，減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]溫樹杰，胡國保.水泥土注漿在路基下伏稀土采空區(qū)處理中的應(yīng)用[J].有色金屬科學(xué)與工程，2014，5（2）：107-110.

[2]羅亨俊.高速公路采空區(qū)地基注漿施工技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，42（3）：106-108.

[3]萬戰(zhàn)勝，楊鋒，黃勇博.路基下伏煤礦采空區(qū)治理技術(shù)探討[J].河南科技，2014（10）：182-183.

[4]陳安惠，陳壽根，張恒.高速公路下伏采空區(qū)風(fēng)積沙充填技術(shù)試驗(yàn)研究[J].四川建筑，2013（1）：57-59.

[5]JTG/TD31-03-2011，采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則[S].

[責(zé)任編輯：王楠]