用注浆法处理采空区.doc

第28 卷第3 期2002 年9 月湖南交通科技HUNAN COMMUN ICA T ION SC IENCE AND TECHNOLOGYVol. 28No. 3Sept. 2002文章编号: 10082844X (2002)0320019202用注浆法处理采空区X肖永贵1, 肖亚辉2, 曹自强1(11 湖南省公路桥梁建设总公司, 湖南长沙410004; 21 湖南省航务勘察设计研究院, 湖南长沙410005)摘要: 结合耒宜路采空区处理施工实践, 介绍了采空区的探测方法, 阐述了采空区处理方案、范围的确定, 以及注浆法施工效果检验。关键词: 注浆法; 采空区; 探测方法; 高速公路中图分类号: U 41611文献标识码: B京珠高速公路耒阳至宜章段k207+ 550k213+325 地处重丘地区, 地形起伏大, 地质构造复杂, 煤层含量丰富。由于煤层开采, 下伏采空区极为复杂, 它造成的沉降、水平位移对高速公路路堑、路基稳定有极大影响, 故采空区的处理, 成了施工中的重点、难点。1高速公路路线经过采空区的探测方法由于高速公路经过地段私采、乱采煤现象极为严重, 所以形成许多小的巷通、采空区, 这些采空区没有任何资料可查, 具有不可预见性, 给探测工作带来了难度。交通部二院在勘察的基础上设计出需处理的采空区有4 处, 而实际施工中发现的采空区有7 处, 且在方量上亦有极大差距, 故采空区的探测手段还须完善。111现场走访观测在路线经过范围, 仔细观察地形有无沉降, 山体有无裂缝, 以及附近有无采煤巷通出口, 根据走访沿线村民对各处采煤情况的反映, 可以取得一些较为直观的资料。比如: k208+ 330、k208+ 560、k209+ 878等3 处是原设计须处理的采空区 (均有采煤巷通口),而k210+ 900 处山体裂缝, 设计中该处并没有引起重视, 我们通过多次现场走访观测, 发现该处下伏一大采空区。112物探探测物探的方法有很多种, 包括石波勘探法、地震波反射勘探法、定点源测法、高密度电测法、瞬变电磁法等。对采空区的探测, 物探探测是利用采空区异体电磁波不同的反应以及采空区形成空洞的电阻聚变来确定。113钻探在前两种方法的指导下进行钻孔探测, 亦是最为直观有效的方法。钻探对采空区的具体分布、走向以及采空区的规模大小的探明最具说服力。但钻孔主要出于对前两种方法的验证。以及对采空区的进一步探测, 如果用于发现采空区则显得有些盲目。上述对采空区的几种探测方法存在一定缺陷, 在实际应用中要相互配合使用才能发挥最佳效果。2处理方案的确定采空区处理方案有以下几种: 填碎块石; 反挖回填; 炸塌; 设计高架桥跨越采空区; 注浆。结合采空区的实际情况, 经比较确定采用注浆方案。在采空区注浆, 必须解决以下几个问题: 设计要求先抽水后注浆, 确认施工中抽水的可行性; 满足工程质量以最低成本的浆液组成材料及最佳配比;浆液固化收缩对路基的影响如何降低到最低限度;采空区为一连通的整体, 如何控制浆液不流到处理范围以外。针对这些问题, 我们采取了如下措施: 抽干水的可能性小, 可采用如水下砼浇灌作法一样进行水下注浆; 通过试验选择水泥水粉煤灰= 2195131428 的配合比, 满足水固比为1115 及水泥占固比为20%30%的要求; 采用压力复灌方法, 解决固化收缩问题; 采用巷通堵头的方法, 控制浆液不流到处理范围以外, 封堵用的浆液, 必须加一定量的水玻璃作为速凝剂来加强封堵效果。3采空区处理范围的确定采空区处理范围的确定亦是本方案的关键, 其处理范围确定分两步走: 采空区下伏深度及规模是否X 收稿日期: 2002204218? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 对路基的稳定构成威胁, 也就是需不需要处理; 采空区处理的临界点确定, 也就是处理多少的问题。采空区处理范围的确定, 依据煤炭部行业标准“三下”开采规程进行。煤层开挖深厚比H m 30 时地面为非连续变形, 地面可能出现塌陷坑, 将会严重影响路基质量。因此, 要经计算, 按规范的破坏等级, 决定采空区是否需要处理。同时根据国家有关规定(高速公路占地边界线外20 m 为围护带宽度),用确定煤柱边界的方法确定采空区需处理的临界范围。具体作法是:1) 采用垂直剖面法, 按地表特征选择几条垂直于公路中心线的剖面。2) 根据围护带宽度和各剖面的参数绘制煤柱, 并图解求得各剖面中心距端点水平距离, 按各剖面所得数据将剖面端转绘到平面图上, 然后将平面图上煤柱角点顺序自然连接组成煤柱边界线亦为采空区处理范围(见图1)。图1路基采空区处理范围剖面图4采空区注浆施工411注浆孔的布置注浆孔布置的总体原则是先中后边, 先深后浅, 即先布置路基范围内的注浆孔, 然后布置边坡范围, 最后是围护带范围 (如果需要封堵时, 优先布置封堵孔)。布孔时, 要充分考虑地形情况及所掌握的采空区情况。孔间距与注浆速度有一定的关系, 实际施工中,布孔间距最小为18m, 最大为32m, 实践结果证明:该间距满足注浆要求。412注浆的实施1) 钻孔: 采用钻机在已确定的注浆孔位置进行钻孔, 根据布孔原则, 优先对封堵孔及路基位置孔进行钻孔。2) 封堵: 在大量注浆施工前, 先实施封堵注浆。3) 注浆: 先采用输浆钻杆静压注浆, 待浆液溢出观察孔后, 提出输浆钻杆加压注浆。4) 复灌: 浆液终凝后, 再钻孔复灌。413注浆应注意的问题1) 注浆的同时, 必须要有观察孔。2) 注浆时, 输浆钻杆一定要下入孔内采空区底部, 以便注浆排水, 防止浆液被水稀释。3) 泵送过程最好连续, 如出现中断, 则时间不能超过浆液的初凝时间。4) 注浆孔孔口必须有加压套管, 并在孔口设置阻塞器, 保证加压的实现。5) 从注浆完到复灌的时间, 必须大于浆液固化时间, 对比加压复灌量与理论计算值, 确定复灌效果。5注浆效果的检验511物探验证采空区的处理效果同物探探测采空区的原理相同, 其探测没有显示出有采空区, 说明采空区的处理达到了一定的效果。512钻孔取芯在两注浆孔之间, 钻孔取芯, 通过从钻孔过程是否掉钻, 以及芯样的完整性等方面来看, 采空区的处理效果较好。513沉降观测对处理过的采空区地段进行沉降观测, 将其结果与正常路基的结果进行对照, 未出现异常, 确保了采空区的处理效果。6结束语压力复灌法注浆处理采