淺談路基采空區(qū)治理施工技術(shù)

傅建曙

(福建省第一公路工程公司)

1 工程概況

銅黃高速公路X合同段K94+405～K94+497、K94+745～K94+805段以路基形式穿越洪山硫鐵礦、金礦采空區(qū)及采空影響區(qū)，原采礦棄坑最大開挖深度約13 m，后期被新近采礦棄碴回填，主要成分為礦碴和粘性土，上部6.3米結(jié)構(gòu)松散，承載力低，沉降變形大，下部稍密，承載力相對高沉降變形較小。

采空區(qū)路基設(shè)計采用明挖回填并進行注漿處理，開挖分二級開挖，開挖邊坡采用1∶1，坑壁采用掛網(wǎng)噴射砼支護，周圍設(shè)截水溝，坑內(nèi)設(shè)置排水設(shè)施，攔截、疏導(dǎo)地表水和地下水，以確保施工安全。

2 施工方案

(1)第一級先開挖至15.29 m，開挖按1∶1放坡，坑壁采用邊挖邊掛網(wǎng)噴砼支護。第一次開挖時應(yīng)考慮第二次開挖的放坡及下坑施工便道量。

(2)第一級開挖完成后進行地基承載力檢測，當?shù)鼗休d力［σ］≤200 kPa，繼續(xù)進行第二級開挖，坑壁采用掛網(wǎng)噴射砼支護。

(3)開挖完成后對基底進行碎石換填，鋪設(shè)土工格柵，用合格土進行填筑至設(shè)計標高，并進行注漿加固。

(4)坡頂設(shè)置截水溝，周圍設(shè)置排水溝，排除地表水。邊坡按設(shè)計每3 m間距留設(shè)泄水孔個別局部進行加密，疏排邊坡體中地下水。平臺設(shè)置平臺截水溝，坡底設(shè)置周邊排水溝及集水坑，用抽水機排除地下水。

3 施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

采空區(qū)不良材料逐級開挖棄土→邊坡噴錨支護→基底碎石換填→鋪設(shè)土工格柵→土方填筑→注漿加固→變形監(jiān)測→質(zhì)量檢測

3.2 土方開挖

開挖采用機械化施工作業(yè)，用二部挖掘機開挖裝車，八輛自卸汽車運輸，一部推土機推平，一臺壓路機壓實，土方全部運至棄土場，分層攤平堆放。

(1)第一級分兩層施工，先施工上層1.5 m深，然后將余下3.5 m直接開挖到位，以方便汽車運輸。并對上部不穩(wěn)定邊坡進行適當卸載。開挖隨坡面開挖一段，支護一段，確保施工安全。

(2)第一級開挖完成后，進行基底承載力檢測，小于設(shè)計［σ］≥200 kPa，要求進行第二級邊坡開挖，挖至設(shè)計標高10.29 m，采礦回填棄碴全部挖除，并回填1 m碎石墊層后，確保地下水不影響路基穩(wěn)定，再進行路基回填。

(3)開挖時，按設(shè)計每3 m間距留設(shè)泄水孔，便于疏排邊坡體中地下水，溝底四周設(shè)置排水溝，集中排往集水坑，由抽水機排往基坑外。

3.3 錨噴支護

(1)隨坡面開挖一段，支護一段，即當坡面開挖約有20 m2時，開挖施打1.5～2 m長打入式錨桿，錨桿采用Φ20螺紋鋼，間距@200 cm×200 cm。鋪掛Φ6.5 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)距@20 cm×20 cm。(2)噴射混凝土之前，用高壓風(fēng)將受噴面粉塵和雜物清除干凈，然后開挖噴射C20#砼，采用分層噴射，初噴厚度3～5 cm，復(fù)噴至設(shè)計厚度10 cm。

(3)噴射砼拌料時嚴格掌握規(guī)定的速凝劑摻量和混凝土配合比，其水灰比一般控制在0.4～0.5，噴射距離一般為0.8～1.2 m，且垂直于噴射面。

(4)施噴時由下而上、分段進行，每段長度不大于4 m。在坡面凹凸不平時，先噴凹處找平。噴嘴緩慢呈螺旋形均勻移動。后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進行。若終凝后間隔1 h以上且初噴表面已蒙上粉塵時，受噴面應(yīng)用高壓氣體清洗干凈。

(5)混凝土采用自動計量拌合站進行生產(chǎn)，施工時將已過篩的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水開始攪拌，待混凝土拌和料攪拌均勻后，由砼輸送車運至噴射機，噴射機在開始噴射砼之前，要開動機器，將高壓風(fēng)送入，然后加入一些水用來潤滑管道，當濕噴機工作正常后，加入混凝土開始施噴。

3.4 碎石回填

(1)當?shù)诙夐_挖施工完畢，經(jīng)試驗檢測合格后，進行碎石回填。

(2)碎石按試驗規(guī)程要求進行檢測，合格后使用。

(3)碎石回填前，在基坑壁上用油漆作上標記，每20 cm一層，指導(dǎo)碎石回填施工。

(4)采用推土機推平，配合人工嵌縫調(diào)平，振動壓路機碾壓。

(5)當壓實度檢測合格后，方可進入下層填筑

3.5 鋪設(shè)土工格柵

(1)回填碎石厚度至設(shè)計頂面高時，將碎石表面整平滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

(2)選用經(jīng)檢測符合設(shè)計及規(guī)范要求的土工格柵進行鋪設(shè)，外觀無破損無污染。

(3)土工格柵要緊貼碎石墊層，并按設(shè)計寬度和長度鋪設(shè)，張拉、固定，格柵無重疊、皺折，固定牢固。

(4)搭接長度和鋪設(shè)長度符合設(shè)計要求，接縫互相交替錯開。

(5)土工格柵鋪設(shè)完成后經(jīng)檢查合格后，再進行回填土施工。

3.6 土方回填

(1)土方回填填筑分層壓實，采用透水性良好的土方進行回填，，控制其含水量在最佳壓實含水量±2%之內(nèi)。

(2)采用裝載機和挖掘機配合大型自卸汽車運土，推土機粗平，配合人工整平，分層填筑，分層壓實的施工方法。

(3)填筑采用水平分層填筑法施工。按照橫斷面全寬分成水平層次逐層向上填筑。每填一層，經(jīng)過壓實符合規(guī)定要求之后，再填上一層。每3層復(fù)測一次高程，核驗填土高程。

(4)在進行碾壓前，對填筑層的松鋪厚度，平整度和含水量進行檢查，確保其在符合規(guī)范要求的情況下碾壓，碾壓時采用振動壓路機，碾壓時由兩邊向中間，縱向進退進行。當分層填筑壓實完成后，及時進行路基壓實度檢測并報監(jiān)理工程師，經(jīng)檢驗合格批準后方可進行下一層的填筑。做到分層填筑，分層推平，分層壓實，分層檢測，直到路基填筑設(shè)計標高。

3.7 棄方處理

基坑開挖的土方，統(tǒng)一調(diào)運到棄土場堆放，采用分層攤平堆放，每層厚度不超過50 cm，壓實度不小于85%。在棄土場四周及邊坡布設(shè)臨時排水溝，防止雨季雨水沖刷，造成水土流失，污染周邊環(huán)境及農(nóng)田。棄土場采用推土機推平，人工配合整平，壓路機碾壓成型。棄土場施工完，按有關(guān)規(guī)定要求，對堆方坡腳或邊坡進行必要的護砌防護，對整個棄方填筑區(qū)進行綠化或植被恢復(fù)。

3.8 注漿治理

(1)帷幕孔和注漿孔布設(shè):采空區(qū)回填土完成后將表面整平，根據(jù)設(shè)計圖紙進行施工放樣，將帷幕孔、注漿孔位置放出，并用木樁標上記號。鉆孔位置與設(shè)計位置誤差≤1.0 m，帷幕孔12孔，左側(cè)5孔，右側(cè)7孔，注漿孔37孔。

(2)鉆孔:鉆孔采用Φ110 mm鉆頭開孔，鉆至底板以下1 m終孔。

(3)注漿系統(tǒng)構(gòu)成:由料場、一級攪拌池、二級攪拌池、供水系統(tǒng)、注漿泵、注漿管道、封口裝置等組成。

(4)注漿材料的配制:注漿材料的配比應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。漿液的濃度使用，應(yīng)由稀到濃，其水固質(zhì)量比宜取1∶1.0～1∶1.3。當處治公路路基下伏采空區(qū)時，水泥宜占固相的15%，粉煤灰或黏土占固相的85%。

(5)注漿工藝

①施工順序:先施工兩側(cè)帷幕孔，后施工中間注漿孔。注漿施工順序分二次進行，采用隔孔進行施工。

②注漿:注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，逐級變換。注漿采用全孔一次性注漿，達到設(shè)計的壓力下，單位吸漿量應(yīng)小于70 L/min，并穩(wěn)定15 min時，即注漿結(jié)束。封口在注漿結(jié)束起撥止?jié){設(shè)置后，用稠水泥漿從孔口灌入，到漿液達到孔口止。注漿工程施工中，注漿量達一定數(shù)量后必須抽檢一組樣，檢測漿液的密度、結(jié)石率、初凝和終凝時間參數(shù)，結(jié)石體的無側(cè)限搞壓強度等參數(shù)。注漿漿液配制過程中，水泥、細粒土等材料數(shù)量稱量誤差應(yīng)小于5%

(6)取芯:當注漿完成后，漿液強度達到設(shè)設(shè)強度時，進行鉆探取芯，檢查注漿質(zhì)量。

4 變形監(jiān)測

采空區(qū)公路監(jiān)測應(yīng)根據(jù)采空區(qū)特征和工程的需要布設(shè)，本項目以路基方式通過新采區(qū)，應(yīng)進行采空區(qū)變形跟蹤監(jiān)測，主要進行水平位移和垂直位移監(jiān)測，按照現(xiàn)行《工程測量規(guī)范》精度要求，確定監(jiān)測點，建立監(jiān)測網(wǎng)，進行定位監(jiān)測。監(jiān)測點間距、水平位移、垂直位移監(jiān)測網(wǎng)的精度要求應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。

5 質(zhì)量檢測

采空區(qū)施工質(zhì)量檢測共分鉆探、物探兩大類。鉆探應(yīng)在采空區(qū)治理工程完工6個月后，采用鉆孔檢測采空區(qū)注漿工程質(zhì)量，按施工注漿孔的2%布置檢測孔，位置宜布置在坑能存在問題的地段，檢測孔深度等同注漿深度，孔徑采用Φ108mm，每圓次巖芯采取率應(yīng)大于90%。物探主要是對治理前后的采空區(qū)采用測定波速對比的方法檢測注漿質(zhì)量，按施工注漿孔的2%布置檢測孔。結(jié)合鉆探、物探，作出綜合評價，在全面分析研究這些資料的基礎(chǔ)上，最終確定質(zhì)量是否合格，是否需要補充灌漿。

6 結(jié)語

采空區(qū)的治理應(yīng)充分考慮當?shù)氐沫h(huán)境特點、工程地質(zhì)條件、資源條件和工期的要求，采用技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的治理方法，堅持一次根治、不留后患的原則。治理后的采空區(qū)能有效的承受公路和車輛荷載，不超過公路工程允許的變形，保證公路安全運營。銅黃高速公路X合同采空區(qū)路基經(jīng)過明挖回填及注漿處理后，經(jīng)沉降觀測結(jié)果表明地基變形滿足公路工程對地基穩(wěn)定性的要求，在公路運營中不再產(chǎn)生較大的變形，保證了公路的安全營運。

［1］公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTGF10-2006)［S］.人民交通出版社，2006.

［2］采空區(qū)公路設(shè)計與施工技術(shù)細則(JTG/TD31-03-2011)［S］.人民交通出版社，2011.

［3］公路工程施工工藝標準［M］.人民交通出版社，2007.