邢汾高速公路采空區(qū)治理的關(guān)鍵技術(shù)

邢浩 王建偉 劉守華

摘要:隨著高速公路的建設(shè)和完善,采空區(qū)治理技術(shù)在高速公路建設(shè)中的作用越顯重要,根據(jù)實(shí)例工程,詳細(xì)說(shuō)明了采空區(qū)治理中的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞:采空區(qū)鉆孔澆注孔口管注漿

中圖分類(lèi)號(hào):U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Ａ 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(b)-0088-01

1 工程概況

邢汾高速公路邢臺(tái)至冀吾界段K41+100至K41+800間有5處采空區(qū),分別位于A、C、E、G、I區(qū),采空區(qū)基巖為片麻巖,產(chǎn)狀350/12。經(jīng)綜合分析計(jì)算,采空區(qū)欠穩(wěn)定,對(duì)高速公路的路基建設(shè)存在不安全隱患,影響嚴(yán)重,需加強(qiáng)治理。根據(jù)工程地質(zhì)物探勘探資料及原設(shè)計(jì)資料要求,本治理工程采用全充填壓力注漿法治理方案。用鉆機(jī)在地表打孔后,通過(guò)注漿泵、注漿管,將水泥粉煤灰漿注入采空區(qū)及其上覆巖體裂隙中,漿液經(jīng)過(guò)固化,膠結(jié)巖層裂隙帶,同時(shí)采空區(qū)的漿液形成的結(jié)石體對(duì)其上覆巖層形成支撐作用,保證路基及邊坡的穩(wěn)定。

2 主要施工內(nèi)容及方案

2.1 測(cè)量放樣

采空區(qū)處治設(shè)計(jì)圖中設(shè)計(jì)了每個(gè)孔明確的孔位,并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行了編號(hào)(各孔位坐標(biāo)見(jiàn)附表)。注漿孔應(yīng)用全站儀進(jìn)行實(shí)地測(cè)量放樣,鉆孔實(shí)際位置原則上不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)位置1.0m。確因地形影響,鉆孔不能放在設(shè)計(jì)位置時(shí),可視具體情況予以調(diào)整。帷幕孔須遵照設(shè)計(jì)圖紙放樣。

2.2 灌漿孔的施工

采用150型鉆機(jī)安裝Φ130mm鉆具開(kāi)孔,鉆至完整基巖面5m以下后下入Φ127mm套管護(hù)壁,然后變徑為采Φ91mm,鉆至至采空區(qū)底板以下0.5m終孔。在成孔過(guò)程中做好鉆探原始記錄和巖心編錄,對(duì)突然發(fā)生的漏水、掉鉆、卡鉆、埋鉆等現(xiàn)象及時(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)記錄深度、層位和耗水量。

鉆孔施工順序?yàn)橄仁┕め∧豢?在施工注漿孔,先施工采空區(qū)底板標(biāo)高較低位置的注漿孔,再沿著傾斜方向由低而高,由四周向中部的次序展開(kāi)施工。

對(duì)位于采空區(qū)G區(qū)內(nèi)已經(jīng)施工完成的通道下面的注漿孔采取處理方法為在靠近通道基礎(chǔ)外側(cè)的位置鉆斜孔至設(shè)計(jì)位置(傾斜角度盡量小)。

成孔設(shè)備為XY－150型工程鉆機(jī),鉆孔孔位誤差小于5cm,鉆孔Φ130mm。鉆好孔后即下注漿管,直徑=50mm,管壁四周預(yù)先鉆好小孔。小孔間距10cm,呈梅花狀排列。

2.3 澆筑孔口管

將一端帶有Φ120mm法蘭盤(pán)的Φ50mm注漿管下入孔內(nèi)變徑位置處,注漿管露出地表的長(zhǎng)度為≥50cm,管口安裝絲扣管箍并封堵,在孔內(nèi)投入20cm深度的碎石,堵住大的縫隙,在投入30cm深度的粘土,防止水泥漿液大量滲漏,然后注漿孔內(nèi)灌滿(mǎn)水灰比為0.5:1的水泥漿進(jìn)行封堵。

2.4 注漿材料及配比

本項(xiàng)目注漿加固材料為水泥、粉煤灰、和水玻璃。水泥采用P·O·32.5的普通硅酸鹽水泥;施工用水的pH值≤7,SO4-2含量≤1%;粉煤灰的各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)符合GB15916—91Ⅲ級(jí)質(zhì)量要求,水玻璃為硅酸鈉水溶液,是無(wú)色透明的粘稠液體,溶于水,含有雜質(zhì)時(shí)呈淡黃色或青灰色,分子式為Na2O·nSiO2,濃度為30～35Be,模數(shù)n為2.4～2.8。

3 施工工藝和技術(shù)要求

3.1 注漿工藝流程(如圖1)

3.2 注漿材料配制

漿液配制應(yīng)按設(shè)計(jì)漿液配合比進(jìn)行,并隨機(jī)抽查漿液的各項(xiàng)指標(biāo)。原材料:水用水表或定量容器計(jì)量;水泥按袋或按定量容器(散裝水泥)計(jì)量;粉煤灰用定量容器計(jì)量。攪拌過(guò)程:每次攪拌時(shí)間不得少于5min。注漿采用裝液濃度先稀后稠的方法,注漿開(kāi)始后,要定時(shí)觀測(cè)泵的吸漿量和泵壓,記錄注漿過(guò)程中發(fā)生的各種現(xiàn)象,收集原始數(shù)據(jù),并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整注漿量和漿液濃度。為便于注漿質(zhì)量控制,實(shí)際注漿時(shí),每孔選稀、稠兩種配比的漿液進(jìn)行灌漿,稀漿灌注量取單孔注漿量的20％為宜。當(dāng)注漿量較大時(shí),應(yīng)采用間歇式注漿法施工,或在漿液中加入水泥重量2%的速凝劑。

3.3 施工順序

注漿孔施工順序?yàn)橄葍蓚?cè),再中間,先傾斜采空區(qū)下山方向,再由下山方向向上山方向展開(kāi)。兩側(cè)的注漿孔施工時(shí)采用間歇式注漿,每次注漿時(shí)間一般不要超過(guò)10小時(shí)。

3.4 單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)按該路段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,在未確定單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)前,按以下要求控制:在注漿孔的注漿末期,泵壓逐漸升高,當(dāng)孔口注漿壓力在1-3MPa,泵量在70L/min穩(wěn)定10-15min時(shí)單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):泵壓逐漸升高,當(dāng)泵量小于70L/min時(shí),孔口壓力在1.0—1.5MPa之間,穩(wěn)定10～15min;注入一定量的漿液后,地表裂隙跑漿,孔口壓力≥0.3MPa,可結(jié)束該孔的灌漿施工。為防止出現(xiàn)穿孔和漿液大量流失,采用跳兩孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量的方法。注漿過(guò)程中若出現(xiàn)地表裂隙大量跑漿時(shí),應(yīng)采用間歇式注漿,或減小泵量的措施,阻止?jié){液從地面大量流失。

鑒于采空區(qū)的復(fù)雜性,在施工過(guò)程中,注漿孔的深度、注漿量的大小與設(shè)計(jì)量可能存在一定的差距,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定。

4 注漿加固效果檢驗(yàn)

在注漿加固施工結(jié)束后,待水泥漿達(dá)到凝固期,采用鉆孔抽芯法,取樣試驗(yàn)配以孔內(nèi)物探檢驗(yàn),檢查孔一般布置在地基沉降量最大部位或在處理施工中出現(xiàn)問(wèn)題的部位。具體按以下方式進(jìn)行:

(1)通過(guò)鉆探取芯,以及物探(彈性波速測(cè)井)對(duì)采空區(qū)的充填率或厚度作出評(píng)價(jià);波速＞160m/s,表明注漿加固效果良好

(2)通過(guò)對(duì)芯樣的觀測(cè)及測(cè)試、評(píng)價(jià)采空區(qū)及塌陷區(qū)密實(shí)度及強(qiáng)度指標(biāo),充填體強(qiáng)度應(yīng)＞0.2MPa。

(3)檢驗(yàn)時(shí)間一般應(yīng)在施工結(jié)束28天后進(jìn)行,必要時(shí)可考慮適當(dāng)提前。

(4)經(jīng)檢驗(yàn)未達(dá)到預(yù)期效果時(shí),應(yīng)補(bǔ)充加密注漿,達(dá)到滿(mǎn)意的效果為止。