采空区治理施工技术及 质量控制.doc

采空区治理施工技术及 质量控制学 校: 哈尔滨铁道职业技术学院专 业: 道路桥梁工程技术班 级: 08级道桥十班指导教师: 梁世栋姓 名: 尹权博时 间: 2011年5月目录序 论 31、工程概况 42、全充填式注浆法的施工工艺 42、1帷幕孔、注浆孔的施工工艺 52、2注浆材料的选择及配比 62、3注浆系统配置及技术要求 72、4注浆施工工艺及其有关参数 83、注浆质量检验内容与方法 103、1施工质量检测基本要求 103、2施工质量检测内容 11总 结 12序论随着我国高速公路建设的飞速发展，由于高速公路对线型、坡比、弯度的特殊要求，过去采用避绕式躲开煤矿采空区的方法已无法使用。如何样跨越煤矿采空区，在我省数条高速公路建设中已成为公路建设方的难题，由于采煤量逐年增大，新形成的采空区对高速公路建设危害更大，严重影响了高速公路运行安全，必须进行治理。在经过这一段时期的实习中我深入实践总结经验，如此文有错望指正。采空区治理施工技术及质量控制1、工程概况临吉高速公路第S11标段松卜岭隧道全长2.4km，其中2.1km穿越2号煤和10号煤采空区，该采空区主要是由松卜岭煤矿和一些小煤窑在2000年前开采形成的，顶板管理为全部垮落法。采空区覆岩岩性主要为泥岩和砂质泥岩，综合评价该段采空区覆岩不稳定，属可能塌陷变形区，根据设计院要求，为保证隧道施工及运营安全，需对路基下方30m和洞顶上方30m范围内的煤层采空区进行治理，设计方案采用全填充压力注浆法治理。全充填式注浆法是在地表利用地质钻机钻至采空区煤层底板，通过注浆泵、注浆管、纯水泥浆或粉煤灰水泥混合浆液注入采空区冒落带及其上覆岩层裂隙中，浆液经过固化、胶结岩层裂隙带，与注入冒落带内的浆液形成结石体，提高了岩石的结构强度，对采空区上覆岩层形成支撑作用，进而保证了路基的稳定。2、全充填式注浆法的施工工艺全充填式注浆法的施工程序可分为：钻孔下注浆管（浇注孔口管）制浆灌浆终止灌浆。其各分项工程施工工艺如下2.1帷幕孔、注浆孔的施工工艺全充填式注浆法成孔是第一道工序，按照孔的用途可分为帷幕空和注浆孔，帷幕孔的用途是在采空区治理边界布设的一圈孔距较小的边缘孔，注浆中先注帷幕孔，使其注入的浆液形成一道帷幕墙，以阻止治理范围内的浆液流失，降低治理成本。注浆孔是在治理范围内布设的一排排孔，其用途是为了注浆。帷幕孔和注浆孔的施工工艺是相同的，不同处是先施工帷幕孔后施工注浆孔，其施工工艺和技术要求主要是：注浆孔应用专业测量仪器、皮尺进行实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应偏离设计位置1.0m。确因地形影响，钻孔不能放在设计位置时，应先施工其周围可以就位的钻孔，再根据钻探揭露采空区的情况予以调整。鉴于煤矿开采和塌陷变形的复杂性，通过有限的勘探钻孔还很难精确查明地下的全部情况，施工时应先施工取芯孔，目的是进一步探明地层及采空区冒落的实际情况。 2.1.1钻孔孔工艺 用130mm钻头开孔，钻至完整基岩8m后变径为91mm。用91mm钻头，钻至采空区中的塌陷冒落带底板或煤层底板以下1-2m终孔。 2.1.2技术要求钻孔要求采用清水正循环钻探工艺施工。做好钻探原始记录和岩芯编录工作。钻孔施工过程中，如发现漏水、吊钻、埋钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量。 2.1.3浇铸孔口管将下端带有120-130mm之间法兰托盘的50mm注浆管下入孔内变径处，在注浆管外放入少量砾石，将似法兰盘与孔壁之间的空隙封堵，再放入少量粘土，防止浆液大量渗漏，然后用泥浆泵诸如水灰比为1：2.0的水泥浆或42.5号快硬水泥稠浆，将注浆管与孔壁胶结在一起，浆液高度应不小于8m。水泥浆液中应添加水泥重量2%的速凝剂，快速将注浆管与孔壁固结。见浇铸孔口管（套管）示意图。 浇注孔口管（套管）示意图2.2注浆材料的选择及配比对于高速公路隧道洞身的采空区，由于沉陷变形而形成的破碎带对隧道掘进及运营安全危害较大，常采用纯水泥浆液加固其破碎岩体，以提高破碎带岩体整体强度，使隧道掘进能安全通过采空区。对大桥下伏采空区可提高混合浆液中水泥的含量。现在普遍采用的水泥粉煤灰浆液对治理公路下伏采空区较为有效。其中水泥为32.5#普通硅酸盐矿渣水泥，该水泥产地较为普遍，其各种物理力学化验指数均达到了浆液配方的要求。粉煤灰也到处可取，其标准为三级以上即可使用。注浆过程中的浆液浓度一般遵循由稀到浓的原则。注浆配比至少需要三级配比才能满足注浆效果。本采空区确定注浆浆液为水泥粉煤灰浆，其水固比为1：1.11：1.3。水泥占固相的30%，粉煤灰占固相的70%。帷幕孔的作用是防止治理范围内的浆液流失浪费，所以采用较稠的浆液或在浆液中掺加水泥重量2%的速凝剂，本段浆液中加入的是水玻璃，使注入采空区的浆液尽快凝固，在治理范围周边形成帷幕墙，防止浆液流失。 2.3注浆系统配置及技术要求注浆系统是实施全充填式注浆法治理煤矿采空区的关键工序，直接关系到治理效果和施工质量。注浆系统配置及技术要求主要为：2.3.1料场堆放材料的料场场地要平整，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌机，利于材料运输、搬运，水泥库要求设有防潮、防雨设施，粉煤灰要做好防风扬尘措施。2.3.2搅拌池 修建的搅拌池应满足正常施工需求，池为圆柱体，中间设置搅拌系统，使得搅拌后的浆液均匀，符合要求，一次搅拌量应3m3。亦可选用符合标准的搅拌机。2.3.3水池制浆站应根据施工注浆总量需要，建立数个水池，以保证正常施工，水池建筑规模及要求视工地具体情况而定。2.3.4注浆泵宜采用变档定量泵，其定额排浆量不小于200L/min，注浆泵压力应大于注浆最大设计压力的1.5倍。2.3.5压力表注浆用压力表最大指数应小于10Mpa。2.4注浆施工工艺及其有关参数注浆施工工艺主要有注浆设备的选择、制浆工艺、灌浆工艺及注浆压力的控制。2.4.1注浆设备注浆设备主要由制浆设备和注浆泵组成，如前注浆配置系统所述，制浆设备由一次搅拌池和二次搅拌池构成，目前采用的是施工单位因地制宜自制的搅拌设备，其容量和数量应采空区治理工程量大小而定。a) 浆液配制应按试验室确定的浆液配合比进行，并随机抽查浆液的各项指标。b) 原材料：水用水表或定量容器计量；水泥按袋或按定量容器（散装水泥）计量；粉煤灰用定量容器计量，并要求用磅称抽查水泥、粉煤灰的数量。c) 制浆工艺如下：浆液拌制工艺流程图水泥粉煤灰水泥粉煤灰一级混合搅拌机池一级混合搅拌机池清水清水二级混合搅拌机 池注浆泵钻孔检查合格速凝剂d) 搅拌过程：每次搅拌时间不得少于5分钟。2.4.2注浆工艺a)注浆注浆开始前应用清水洗孔510分钟，目的是将由于添堵在岩层裂隙中的岩屑及岩粉冲洗掉，是浆液能更好的填充进岩层裂隙中。然后准备注浆，注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，先注入水固比为1：1.1的浆液，当浆量达到单孔设计量的20%时，而注浆压力和单位注浆量均无改变或改变不显著时，应将浆液水固比改为1：1.2进行注浆，同理这一级配比注浆量达到设计量的30%时，再更改水固比为1：1.3的浆液，直至注浆结束。注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。注浆应先施工帷幕孔，后施工注浆孔。注浆采用隔孔注浆。按煤层倾斜方向，先施工采空区低的钻孔，后施工采空区高的钻孔。注浆过程中若出现地表裂隙大量跑浆时，应采用间歇式注浆，或减小泵量及采取地表充填裂隙的措施，阻止浆液从地面大量流失。b)单孔注浆结束标准在单孔注浆末期，泵压逐渐升高，当泵量小于70L/min时，孔口压力在1.0-1.5Mpa，稳定10-15分钟，可结束该孔的注浆施工。若出现地表裂隙大量跑浆时，即可结束该孔的注浆施工。3注浆质量检验内容与方法3.1施工质量检测基本要求由于采矿空区治理工程的隐蔽性和复杂性，要求必须对治理工程质量的最终效果进行检测。为此，应在治理区域内选择一定范围的路段对采空区底板以上受注层进行质量检测。检测的目的是：采空区治理施工后地基稳定性是否满足设计的要求，并根据不同公路工程对其变形的允许范围确定评定标准。采空区治理工程属隐蔽工程，对它的质量控制一直是一个难题。除了在施工过程中由业主和监理工程师严格按照设计文件和规范要求，对每一道工序进行监督外，在治理工程结束后，必须对施工质量进行检测，一般检测的时间应在注浆施工结束后6个月进行，主要是考虑到在注浆期间，注浆压力会对地下采空区产生较大的应力变化，注浆结束后，采空区内应有一个压应力调整的过程，才能达到采空区地基平衡稳定。3.2施工质量检测内容a)检查孔法灌浆施工结束6个月后进行钻孔检验。按注浆孔的2%设置检查孔数量，检查孔深度为原地面至采空区底板的深度。通过孔内取芯直接观察采空区的浆液充填情况，并结合钻探过程中循环的漏失情况及孔壁的稳定性等评价注浆质量。岩芯在标准养护72小时后，进行无侧限抗压强度测试。b)物探测试法对治理后的采空区采用测定波速的方法检验注浆质量。若波速大于160m/s，则注浆质量符合要求。总结1、通过对松卜岭隧道范围内采空区治理工程的管理，了解到了地下岩层分布，岩层走向，岩性的判断及地下煤层采空形式。在隧道的施工中也可以对注浆质量进行检测，在松卜岭隧道的掘进中，与注浆范围相交部位会挖掘出浆液凝结的块石，对其进性抗压强度的试验，这样既能判断地下注浆的实际效果，还可以判断注浆的质量。2、但在施工中也发现了很多不足的地方，例如设计的孔距较大，当地下出现较大断层时，无法准确判断岩层的走向。在注浆时，浆液的扩散半径较小，使孔与孔之间的注浆扩散不能交接，影响注浆效果，根据实践得出孔距控制在10m范围内，注浆效果最佳。因为松卜岭隧道为瓦斯隧道，在采空区的治理的同时，能起到排放瓦斯的作用。所以钻孔完毕后，对孔口进行瓦斯检测可以为隧道掘进提供安全的瓦斯预报。在治理中钻探的地质记录也非常重要，它可以作为隧道掘进的地质预报，这将结合雷达地质预报为隧道掘进提供更为有效的地质围岩变化的资料。1高速公路采空区（空洞）勘察设