路基采空区处理工法.doc

路基采空区处理工法 一、采空区概况 2-2采空区共有三个中段第一、二中段采空区离路基较远对路基无影响不做处理第三中段采空区位于路基中线右侧对路基影响较大需要处理、 2-3井口位于K5292路基中线左侧11m采空区位于中线上该处为挖方路基挖高7m第一中段采空区高12m长45m第二中段采空区高8m长60m第三中段采空区高3m长30m。 2-5井口位于K5351路基中线左侧36m采空区向着路基采掘该处为挖方路基第一中段采空区高15m长40m第二中段采空区高3.7m长35m第三中段采空区高22m长40m。 2-7采空区位于K5449路基中线右侧2m该处采空区沿路基纵向采掘第一中段采空区位于路基中线左侧长16m第二中段采空区位于路基中线处长20m第三中段采空区位于路基中线右侧25m第四中段长40m。 二、采空区治理方法 一采空区治理方法概述 采空区治理从设计理念上主要分为填充、崩落、支撑和跨越4种方法从施工处理方法上可细分为下述8种强制崩落围岩使地表陷落消除采空区或者强制崩落部分围岩使之形成废石垫层将作业区段隔开围岩自然崩落充填采空区用矿石垫层将作业区与采空区隔开各种材料包括掘进废石、选矿尾砂或尾矿砂加其他胶结材料充填采空区留永久矿柱支撑采空区矿柱支撑和充填联合处理采空区架桥跨越或采用连续配筋混凝土板跨越以上两种或几种不同方法联合处理采空区。 二采空区治理方法的选择 长深公路遵化承唐界至南小营段路基工程LJ-1合同段包括2-2矿井采空区、2-3矿井采空区2-5 矿井采空区2-7矿井采空区等4处采空区治理工程根据采空区的特征研究和实地考查情况最终选用了全填充注浆、人工进洞砌筑片石和压实回填等方法治理采空区具体分布情况如下 采空区分布及治理方法附表 序号 矿井 编号 位置 对路基 影响线 评价 处理措施 处理 长度 m 治理 面积 m2 M7.5浆砌片石m3 清除 废渣 m3 注浆孔数 个 钻孔总深度m 总注浆量m3 1 2-1 K5422右100米 无影响 封闭矿井 2 2-2 K5517右100米 有影响 人工砌筑片石 60 1500 22500 4500 3 2-3 K5502左11米 有影响 全充填注浆 60 1200 5 160 5202 4 2-4 K5537右63米 无影响 压实回填严禁民采 5 2-5 K5567左36米 有影响 全充填注浆 23 828 3 137.2 3976.9 6 2-7 K5659右2米 有影响 全充填注浆 40 2080 12 662 5229.5 三采空区治理范围的确定 本项目采空区的治理长度以采空塌陷区沿路线延伸方向分布长度为准即L路线延伸方向空洞长度。 治理宽度为路基范围内向两侧按68的岩层应力扩散角度考虑所确定的宽度即B路面宽度32.0m保护带宽度2D2Hctg 式中B为治理宽度单位:m D挖方段为两侧路面边缘至坡口水平距离填方段为两侧路面边缘至坡脚水平距离初步设计按每侧10m考虑 H为路线左侧坡口或坡脚至采空区底板的垂直距离单位m 为采空区覆岩应力扩散角68 四采空区注浆量的计算 按注浆量Q总ASmKVC计算。 式中 Q总为采空区总注浆量立方米 S为采空区治理面积其值为采空区治理长度与采空区治理宽度的乘积 当采空区治理宽度不一致时可采用骄?m采空区厚度m V采空区剩余孔隙率采空区治理范围内的采出体积扣除采空区因顶板冒落所发生变形的体积。本项目按90计算 K采空区的回采率 A注浆总量浆液损耗系数本项目取1.5 注浆充填系数本项目取0.85 C浆液结石率本项目取80计算 按以上原则已计算出各采空区的剩余空洞体积V、注浆量Q。 五浆液配合比的设计 根据以往的经验和当地材料供应的情况确定注浆浆液为水泥粉煤灰浆其水固比为11.011.4。水泥占固相的25粉煤灰占固相的75。这种浆液配合比已经考虑了受采空区充水影响的情况。在正式施工前应按施工时使用的水泥、粉煤灰在试验室做浆液配合比试验试验内容应包括每立方米浆液干料含量、浆液浓度、初终凝时间、结石率、试块无侧限抗压强度等。帷幕孔须在浆液中掺加水泥重量2的速凝剂使注入采空区的浆液尽快凝固以形成帷幕以防浆液流失。 三、全充填注浆法施工工艺设计 一施工工艺流程图 二测量控制 1、控制测量 成孔及下套管 下注浆管、浇铸孔口管 灌 浆 观察注浆情况、抽样试验 拌制浆液 备 料 定点 1、平面控制测量 根据设计文件中注浆孔平面布置情况看需进行平面控制测量。在设计方提供的控制点上采用全站仪作一条或多条附合或闭合导线其水平角观测2测回距离观测3测回垂直角中丝法观测1测回。然后在导线点上架站进行图根点加密。加密的图根点应进行复测。复测的误差如果在规范规定范围之内的取两次观测结果的平均值作为图根点结果。如果在规范规定范围之外的则重新进行观测直到达到规范要求。 2、高程控制测量 高程控制采用三角高程测量。导线点采用三角高程对向观测间接法求得图根点垂直角在两个不同的标高点分别观测1测回。取两次结果的平均值作为图根点的高程。 2、工程测量 工程测量主要是钻孔的放样复测定测。 1、放样 先在图上切出孔的坐标在控制点上架站计算出控制点和孔的距离及旋转角度用全站仪放出孔位。 2、复测 钻孔放样后再在不同的控制点上架站对所放钻孔进行复测如果复测的误差在限差范围之内的则所放的钻孔就作为该钻孔的实地位置进行钻探如果超出限差则重新放样。 3、定测 采用全站仪在图根控制点上架站运用交会法、极坐标法等方法进行定测。并进行检测水平角、垂直角各观测一测回边长观测三测回。此定测成果作为钻孔的最终成果上交技术部门。 3、测量定点 1、注浆孔应用全站仪、钢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在监理工程师同意的情况的条件下予以调整。 2、鉴于矿井开采和塌陷变形的复杂性通过有限的勘探钻孔尚难以精确查明地下的全部情况如出现与设计不符的情况应及时与监理工程师联系以便设计单位对原设计进行适当的修正。 三 成孔工艺及技术要求 1、成孔工艺 1、采用127mm钻头开孔钻至完整基岩5m后下入130mm套管护壁然后变径为91mm。在第四系卵、砾石层的钻探过程中采用跟管钻进。 2、采用91mm钻头钻至采空区中的塌陷冒落带底板以下0.5m终孔。 2、技术要求 1、钻机须在技术人员的指导下进入场地并在技术人员指定的位置安装设备要求天车、立轴、孔口三点一线防止孔钭设备安装完毕后申请开孔未接到开孔通知书前不得开钻。 2、设计要求全取芯总注浆孔的5的注浆孔采空区上部覆岩部位岩芯采取率gt60采空区塌陷区部位岩芯采取率应gt30。 、严格执行岩芯钻探操作规程取芯孔严禁超管钻进 、做好钻探原始记录钻探班次报表和岩芯编录工作。要求岩芯摆放整齐红漆标注岩石回次及块数并压放回次标签以便验收检查。 、对要求岩芯装箱保存的钻孔待钻孔验收合格并拍照后及时将岩芯装入岩芯箱并运送到指定的岩芯库予以保存。 、对不要求取芯的钻孔严格按照预想钻孔柱状图施工最后编制成孔钻孔柱状图。 、在钻孔施工过程中如发现漏水、掉钻、埋钻、机上见软、见硬等现象要详细记录其深度、层位和耗水量并应立即报监理工程师采取相应措施。 、每个注浆孔钻孔中测斜至少一次终孔孔斜不得超过2/100m。 、采用回转方式钻进不允许用冲击式钻进以防采空区突然发生塌落。 、待钻探至采空区的塌陷冒落带底板以下0.5m时可带钻孔开孔通知书、钻探班次报表、岩芯编录对要求采取岩芯的钻孔向技术负责和驻地监理工程师申请终孔经验收合格方可进行下一道工序。 3、压水冲孔 由于钻进过程中孔内沉定物多每个钻孔在下注浆管前应将钻具下至孔底压水冲洗孔内残留岩粉及其它沉淀物保持孔内裂隙畅通压水冲洗时间不少20min。 3、浇铸孔口管工艺设计 1、准备50mm钢管注浆管切割长度为变径深度加上0.80m。 2、加工圆形法兰托盘120130mm。 3、在管子前端200300mm处焊接法兰托盘。同时在灌浆管托盘以上310m处采用反丝接头灌浆结束后反转拨上部灌浆管以备其它孔再次使用。 4、下入带法兰托盘的注浆管注浆孔口管到位后将护壁管提起约50cm。 5、先填入少量20厚的砾石以堵塞大的缝隙然后放入少量30厚的细粘土防止止浆浆液大量渗漏。 6、制浆水灰比1:1.01:4加入水泥重量的2的水玻璃或采用52.5的快凝水泥搅拌均匀。 7、灌入水泥浆液浇铸长度46m即可终止。 8、提起护壁管待浇铸浆液强度达到要求后方可开始注浆。 9、经技术负责和监理工程师验收合格后签发终孔通知书钻机方可移至乱桓隹孜弧?注浆孔结构及浇注孔口管示意图 四 注浆工艺及有关技术指标 1、施工顺序 施工顺序按采空区的倾斜方向先施工采空区底板标高较低位置的注浆孔及构造物工点处的注浆孔再沿倾斜方向由低向高、由边部向中心展开施工钻孔分二序次进行。 2、注浆工作程序 1、对受注孔的钻探资料查阅分析测定孔深、水位作出注浆情况的初步判断同时应测定临近孔的孔深、水位并作好记录。 2、连接孔口管进行简易压水试验持续时间约20min检查泵与管路系统的完好状态并记录孔口压力变化值判断孔内地层裂隙、空隙的发育程度及可灌程度同时观测并记录邻近孔孔深及水位变化。要求认真填写简易压水试验成果表。 3、根据钻探资料岩石破碎程度、耗水量、采空区特征及冒落带高度、是否有掉钻、埋钻等、压水试验结果、孔深测量结果进行单孔注浆量设计选择初始浆液浓度、确定注浆方法。 4、注浆见右图 注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法注浆开始后要定时观测泵的吸浆量和泵压并记录注浆过程中发生的各种现象收集原始资料并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。 、帷慕孔注浆 a、帷慕孔注浆的质量是确保整个治理工作质量的关健应采用定量定压分段注浆方法施工应先于一般注浆孔。 b、浆液的配合比可提高到1:1.31:1.4施工采用间歇式以控制浆液的扩散半径。当孔内空洞体积较大时可在孔口加一漏斗状的投砂器用浆液将砂或矿渣带入孔内配合比现场试验确定砂浆强度等级应设定为M15孔口管压力应达到0.3MPa以上。 c、灌注前先将注浆管用丝扣相连前端为一注浆花管长度12m用导管下到孔底然后封孔进行定压定量灌注结束该段灌注后提开注浆管再封孔用同样的方法进行下一段注浆施工注浆段在采空区范围内以12m为一个注浆段冒落带范围内以510m为一个注浆段。结束冒落段灌浆后按注浆孔的要求封孔将裂隙带到基岩5m以下的范围内一次注浆。 、注浆孔的注浆 注浆孔注浆时应避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆水灰比1:1.01:1.4一般采用1:1.4。当注浆量大时应采用间歇式注浆法施工或在孔口加一漏斗状的投砂器用浆液将砂或矿渣带入孔内或在浆液中加入少量水玻璃以12为宜。 3、单孔注浆结束标准见右图 1、在注浆孔的注浆末期泵压逐渐升高泵单位吸浆量逐渐减少当泵吸浆量70L/min孔口压力在1.01.5MPa之间稳定1015分钟可结束该孔的注浆施工。 2、当注入一定浆量孔口压力gt0.3MPa若出现地表裂隙大量跑浆时即可结束该孔的注浆施工。 4、注浆过程的一般要求 1、要求施工场地内堆放整齐有序。 2、要求灌浆浆液采用先稀后稠逐渐加浓的方法施工。 3、灌浆开始后要求定时观测并记录泵的吸浆量、泵压及孔口表压间隔时间为20分钟临近结束时应为5分钟。同时观测并记录邻近孔孔深、水位变化记录灌浆过程中发生的各种现象并根据实际情况及有关规定随时调整浆液浓度和灌浆量。 4、注浆前应重新测定孔深、水位并随带钻孔验收单、止浆验收单等资料向技术负责和驻地监理工程师提出注浆申请待申请批准后方可进行灌浆施工。 5、设计注浆初始参数。 6、注浆过程中要认真填写注浆记录表。 7、对灌浆过程中发生的异常现象及其相应的处理办法如下 、串浆或冒浆甲孔注浆时乙孔出现浆液在条件允许时即应采取两孔同时注浆或两孔轮流注浆使受注孔及冒浆孔达到设计方量和结束标准。 、注浆孔按注浆工艺及设计注浆量的要求当注浆量超出设计注浆量孔口仍不起压时应采取间歇式注浆。间歇时间应控制在1224小时一般为12小时。间歇后再次注浆浆液浓度必须从最稀一级开始视压力和单位吸浆量变化情况决定浆液浓度的变换。二次注浆量应控制在设计量的2030的范围内若孔口仍不起压应再次间歇或采用小流量灌注直至达到注浆结束标准。在停注和复注时间都应进行压水一般为20分钟。 、为避免间歇式注浆和正常注浆时堵孔事故的发生对注浆工艺还应按下述要求控制即钻孔吸浆量过大而采用间歇注浆停注压水时 a、当孔口无压时其压水量必须是注浆管路含带托盘的注浆管长度内的容量加变径以下至孔底容量之和的三倍 b、当孔口已有压力时其压力小于或等于0.3MPa时 其压水时达到设计注水量时孔口压力降至零压水可以停止否则以最小泵量52L/min继续压水20分钟。若孔口压力有所下降压水可以结束如孔口压力反而上升停止压水继续小流量注浆直至结束。 c、钻孔注浆进行中无论孔口有无压力显示注浆量未达到需要间歇时的量时一律不准停注交接班时不准停止注浆以防止堵孔。 d、对注不进浆的个别钻孔如煤柱、无空洞或无裂隙的钻孔应由浆站技术负责人与钻探地质技术负责人共同查阅钻孔终孔资料和实地核查的孔深水位及钻孔的循环液状况进行分析认定以后报项目技术负责人和驻地监理工程师处理。 8、注浆过程的工艺程序及要求应严格遵照工艺流程图进行操作和施工。 9、注浆过程中不准随地排放废弃的浆液以免造成周围环境污染。 10、注浆结束时应持有关资料报技术负责人和驻地监理工程师验收合格签字后方可终止注浆。 11、注浆结束后须清理现场然后移至下一个注浆孔场地。 12、稀浆灌注量取单孔注浆的30为宜。 5、有关技术指标 1、水泥粉煤灰、水泥尾矿砂浆液配比试验 、试验材料及试验内容 a、试验材料 本次试验组成浆液的材料主要由水、水泥、粉煤灰、水玻璃、尾矿砂等组成。 水采用附近水源使用前采取水样按照公路工程水质分析操作规程JTJ05684要求进行试验。试验结果经驻地监理工程师认可。 水泥采用工地附近水泥厂的32.5矿渣硅酸盐水泥应符合矿唷鹕交抑始胺勖夯宜唷稧B/T13441999的规定持产品合格证化验单报监理工程师认可。 粉煤灰采用附近工厂的产品粉煤灰质量除细度不作要求外其它指标应符合国家级标准。 水玻璃为一般市场销售产品符合图纸规定。 尾矿砂为当地矿场所弃的矿砂。 b、试验目的和内容 试验的主要目的寻求水泥用量少同时又具有一定结石强度的浆液配方。通过注浆试验室做不同水固比、不同固相比以及掺入不同数量的水玻璃和浆液的对比试验测定每个试验配方的初、终凝时间7天、14天抗压强度以及浆液粘度和结石率等。 2、浆液配合比 注浆采用水泥粉煤灰浆或水泥尾矿砂浆水泥粉煤灰浆液设计水灰比为1:1.01:1.4一般采用1:1.4其中水泥占固相的25粉煤灰占固相的75帷幕孔须在浆液中加入水泥重量的12水玻璃浆液配合比可高到1:1.31:1.4。水泥尾矿浆设计水固比为0.75水泥与尾矿的比为119水占水泥与尾矿和的75。 3、注浆材料 注浆材料主要由水、水泥、粉煤灰、水玻璃、尾矿砂等组成。 、水水应洁净不含有害物质SO42-含量应小于1.0。本次施工用水采用工地附近水源使用前采取水样按照公路工程水质分析操作规程JTJ05684要求进行试验未经监理工程师批准的水源不得使用。 、水泥 a、水泥采用工地附近水泥厂的32.5矿渣硅酸盐水泥其物理性能及化学成份应符合矿渣水泥、火山灰质及粉煤灰水泥GB/T13441999的规定。 b、水泥进场时应有产品合格化验单。其计量以袋为单位收料员应认真清点并记录。 c、不同标号、厂牌、品种、出厂日期的水泥不得混合堆放并严禁混合使用。 d、出厂期超过三个月或受潮的水泥必须经过试验按其试验结果决定正常使用或降级使用并报请驻地监理工程师认可否则不得使用。 e、严禁使用结块变质的水泥。 f、按规定频率抽样对水泥的细度、凝结时间安定性、强度等主要技术性能按国家JTJ05394公路工程水泥混凝土试验规程进行检验。 g、速凝剂采用水玻璃等速凝材料。 、粉煤灰 a、干粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70粉煤灰的烧失量不应超过12粉煤灰比表面积应大于2500Cm2/g。 b、干粉煤灰和湿粉煤灰都可以使用。干粉煤灰如堆在空地上应加水防止飞扬造成污染。湿粉煤灰的含水量不宜超过35。 c、使用时应将凝固的粉煤灰块打碎或过筛同时清除有害物质。 d、粉煤灰采用附近工厂的产品汽车运输。运输车辆应编号分别测量其车箱的形状和尺寸计算其容量每车所用粉煤灰的体积应于事前由监理工程师与施工单位相互达成书面协议。 e、车辆应装载成水平容积高度车辆到达到送货点时驻地监理工程师可要求将其装载物重新整平对超过定量运送的材料不予支付。运量达不到定量的车辆应被拒绝或按监理工程师确定的体积接收。根据驻地监理工程师的指示收料员在货物交付点随机将一车材料刮平在刮平后如发现货车运送的材料少于定量时从前一车起所有运送的材料的计量都按同样比率减为目前的车载量。 、尾矿砂 砂应洁净、坚硬、干燥、无风化、无杂质符合规定级配其泥土杂物含量应小于3。 4、灌浆系统见右图 灌浆系统由料场、一级搅拌池、二级搅拌池、供水系统、注浆泵、注浆管道、封孔装置等组成。 、料场堆放材料的场地要平整运料车辆能正常通行且紧邻搅拌池使材料便于运输、搬运要求设有防潮、防雨等措施。 、搅拌机要求一次搅拌量应不小于1.5m3以满足正常施工要求搅拌后的浆液均匀符合设