采空區(qū)治理中監(jiān)理工作的思考與實(shí)踐

梁 彥 軍

(陽(yáng)泉市工程建設(shè)監(jiān)理中心，山西 陽(yáng)泉　045000)

山西省是國(guó)內(nèi)有名的煤炭大省，而作為山西的地級(jí)市陽(yáng)泉市更是聞名全國(guó)的城市之一，煤炭工業(yè)的騰飛發(fā)展給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了舉足輕重的作用，可是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的采掘，在地下形成大規(guī)模采空，大范圍地表形成的采空塌陷區(qū)，隨著國(guó)家城鎮(zhèn)一體化，工業(yè)化，交通運(yùn)輸網(wǎng)進(jìn)程的加快，過(guò)去許多煤礦采空區(qū)已被劃入工業(yè)與民用建筑用地，導(dǎo)致許多不同類(lèi)型的工程需要穿越采空區(qū)或建其采空區(qū)之上。為了滿(mǎn)足工程的質(zhì)量安全必須進(jìn)行采空區(qū)的治理，尤其在民用建筑中尤為突出，采空治理的成敗與否直接關(guān)系到上面建筑的安全，筆者就現(xiàn)采空區(qū)工程監(jiān)理在工作實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了一些探索，供大家參考。

1　采空區(qū)區(qū)域地質(zhì)勘測(cè)的重要性

1)采空區(qū)的治理首先要進(jìn)行細(xì)致的地質(zhì)調(diào)查，調(diào)查不深入，掌握的資料不全面直接導(dǎo)致地下構(gòu)造的判斷失真，甚至導(dǎo)致在地質(zhì)勘探工作產(chǎn)生依賴(lài)性及為了節(jié)約勘探費(fèi)用進(jìn)行象征性的鉆孔，導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論，陽(yáng)泉市礦區(qū)某16萬(wàn)m2棚戶(hù)區(qū)改造項(xiàng)目因地質(zhì)勘探前期的調(diào)查不深入，建筑物紅線距離石太鐵路沿線僅40 m，按照正常的思維，認(rèn)為在此范圍不會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)，又加上棚戶(hù)區(qū)改造由一家當(dāng)?shù)厮綘I(yíng)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司實(shí)施，所委托的地質(zhì)勘探單位在地質(zhì)勘測(cè)中均未發(fā)現(xiàn)地下采空(探測(cè)點(diǎn)僅滿(mǎn)足規(guī)范下限，為了節(jié)省勘察費(fèi)用)，而在建筑物樁基礎(chǔ)施工中發(fā)現(xiàn)地下有多處采空巷道，并存在兩層采空，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)中途停工，進(jìn)行采空治理，給后期工程從投資、進(jìn)度上面造成很大的影響。因?yàn)榕飸?hù)區(qū)改造項(xiàng)目對(duì)業(yè)主是有進(jìn)度承諾的，也造成不良的社會(huì)影響。開(kāi)發(fā)商損失巨大。

2)采空區(qū)注漿主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工程條件要求和地質(zhì)構(gòu)造提出的，因此必須要求工程勘察全面準(zhǔn)確。對(duì)該區(qū)域建設(shè)的可行性分析，經(jīng)濟(jì)合理性比較提供科學(xué)的依據(jù)。例如陽(yáng)泉市北嶺坡某擬建住宅樓按照當(dāng)?shù)氐某鞘械貕K劃分屬于二類(lèi)區(qū)，因在前期的地質(zhì)勘測(cè)需要進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害治理，且費(fèi)用巨大，導(dǎo)致只能另行選址。

2　采空區(qū)地下水文地質(zhì)勘測(cè)

由于地下水條件對(duì)工程的設(shè)計(jì)和施工有重要的影響，必須研究該區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)條件，采空區(qū)治理中注漿設(shè)計(jì)從現(xiàn)有的施工條件以及地下水條件進(jìn)行考慮的，從而判斷采用不同的注漿方法與工藝，所以必須詳細(xì)水文地質(zhì)勘探，根據(jù)地層的滲透率、地下水位深度還有地下含水層類(lèi)型以及對(duì)其地下巖層進(jìn)行化學(xué)分析，確定不同的注漿方法和工藝。

3　采空區(qū)注漿設(shè)計(jì)

因?yàn)槎鄶?shù)采空區(qū)治理是區(qū)域范圍內(nèi)的治理，進(jìn)行針對(duì)性的處置，注漿設(shè)計(jì)也是圍繞擬建構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于其地下的不確定性，在勘察的基礎(chǔ)上業(yè)主委托具有地質(zhì)災(zāi)害治理資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行專(zhuān)家論證，以論證設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)合理性。結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行實(shí)施。工程監(jiān)理應(yīng)全過(guò)程參與其中，以全面了解方案的合理性與可操作性。因地下煤層回采后，上覆巖層在自重作用下產(chǎn)生垮塌、變形、離層并且逐漸向地表方向擴(kuò)展，依次形成垮落帶，、裂隙帶和彎曲帶，為了保證去注漿效果必須計(jì)算其“三帶”的最大高度，此高度是判定采空區(qū)穩(wěn)定性的必要條件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)，包括注漿孔的大小、漿體配合比、注漿孔間距、孔深、鉆進(jìn)方向方法等，作為工程監(jiān)理必須在設(shè)計(jì)方案審查時(shí)進(jìn)行全面的審核，對(duì)所發(fā)現(xiàn)有異議，有遺漏情況及時(shí)提出，多數(shù)注漿設(shè)計(jì)方案中對(duì)提出的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)僅是一定范圍值，如注漿帷幕孔間距一般為2.5 m～3 m，中間孔布置間距一般為3 m～12 m，在施工前均應(yīng)要求施工單位進(jìn)行注漿試驗(yàn)確定最終的間距值，以確保注漿的效果。在注漿孔直徑的選擇上盡量選擇小直徑注漿孔注漿，因?yàn)樽{孔設(shè)計(jì)中直徑一般為38 mm～114 mm,在造價(jià)上鉆孔直徑的合理選擇直接影響工程投資，在堅(jiān)硬巖層的鉆進(jìn)中表現(xiàn)更加明顯，在巖體質(zhì)量不好情況下更適合38 mm注漿孔，普遍采用50 mm注漿管，不至于因直徑大而使巖體發(fā)生坍塌而堵塞孔道，從而達(dá)到預(yù)期的注漿效果，帷幕孔孔徑選擇的應(yīng)該偏大一些，因?yàn)榭紤]可能必要時(shí)投注粗骨料。在采空區(qū)注漿孔方向的確定上面一般均打垂直孔居多，這樣在有限的場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)注漿可以減小注漿量，節(jié)約投資。對(duì)配合比的設(shè)計(jì)目前水泥占固相的15%～30%漿液較多，水固質(zhì)量比取值范圍為1∶1.0～1∶1.4，固相比例中水泥占固相的15%，粉煤灰占固相的85%。28 d漿體抗壓強(qiáng)度在0.2 MPa～0.8 MPa為宜。注漿管深度的設(shè)計(jì)以地面至完整基巖下6 m為宜，因煤系地層中泥巖較為多見(jiàn)，為了防止泥巖遇水膨脹縮徑，應(yīng)該將注漿管道穿越該層。

4　注漿施工過(guò)程的管理

1)作為現(xiàn)場(chǎng)工程監(jiān)理首先對(duì)所承攬工程的施工單位進(jìn)行資格審核，注漿管理人員必須持證上崗，最好是具有注漿經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)，且有地質(zhì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工中不確定的因素進(jìn)行正確判定，對(duì)勞務(wù)作業(yè)更應(yīng)該是雇傭有責(zé)任心的工人進(jìn)行操作，由于目前注漿治理屬于冷門(mén)作業(yè)，施工隊(duì)伍不是大型團(tuán)隊(duì)，所以對(duì)人員的選用尤為關(guān)鍵，并要求施工單位編制可行施工方案，并經(jīng)監(jiān)理審核后實(shí)施。

2)注漿材料的管理也是監(jiān)理工作中重點(diǎn)控制的內(nèi)容，注漿材料中水泥、外加劑以及填料等。對(duì)工程中所使用的材料均提供合格證及出廠檢測(cè)報(bào)告，并對(duì)進(jìn)場(chǎng)的材料進(jìn)行復(fù)檢，送檢頻數(shù)應(yīng)符合規(guī)范要求，對(duì)于粉煤灰的質(zhì)量要求目前以Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)居多，由于粉煤灰來(lái)源于火力電廠，目前隨著社會(huì)的進(jìn)步，環(huán)保要求逐一加大，煤發(fā)電縮減，對(duì)粉煤灰的等級(jí)要求在結(jié)實(shí)強(qiáng)度要求不高的工程，可以減低其粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)降低工程造價(jià)有積極作用，但是必須保證其中SO3的含量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫^(guò)高的S03與水泥中水化產(chǎn)物Ca(OH)2作用，生成強(qiáng)度很低，穩(wěn)定性差的水化硫鋁酸鈣。

3)注漿設(shè)備的管理也是監(jiān)理工作的一部分，對(duì)于設(shè)備的選擇必須檢查是否按照方案中要求進(jìn)場(chǎng)，是否滿(mǎn)足工程需要，目前使用三腳架鉆機(jī)鉆孔的較多，但是效率較低，在平潭地面一般采用履帶式鉆機(jī)也較多，效率高，還有可調(diào)整鉆孔角度的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)等，具體選擇根據(jù)實(shí)際需要選擇。注漿泵的選擇必須滿(mǎn)足工程的需要，要求泵與壓力表進(jìn)場(chǎng)標(biāo)定后使用，泵體的基座保證無(wú)振動(dòng)或很小振動(dòng)，以保證其注漿管道不被脫落。

4)孔間距的控制在施工過(guò)程中應(yīng)該以“靈活適宜”為原則，如注漿孔原設(shè)計(jì)很靠近基礎(chǔ)樁孔位時(shí)，可以將注漿孔作適當(dāng)調(diào)整，這樣做更具有針對(duì)性，打點(diǎn)放線時(shí)以梅花布置為宜，成孔后及時(shí)安裝孔內(nèi)導(dǎo)管，按照孔位編碼進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并做好詳細(xì)記錄，主要包括鉆孔編號(hào)、鉆進(jìn)時(shí)間、鉆孔尺寸與傾角、孔口與孔底標(biāo)高、記錄人簽字等(見(jiàn)圖1)。注漿管長(zhǎng)度多數(shù)從高出地面50 cm算起到地下完整巖層不小于6 m為宜，并做好管口的成品保護(hù)。

5)漿體的攪拌應(yīng)用專(zhuān)用的注漿攪拌機(jī)，為了保證其連續(xù)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)不少于兩臺(tái)安裝(見(jiàn)圖2)，正式注漿前必須進(jìn)行材料試配，注漿液體積中水泥含量是以一袋水泥為一個(gè)單位(一袋水泥體積大約是0.014 15 m3為依據(jù)的),對(duì)注漿過(guò)程要求做好壓漿過(guò)程記錄(包括壓力表記錄、水泥使用量、填充物數(shù)量等)，中途注漿過(guò)程中孔內(nèi)注漿量較大時(shí)，應(yīng)采用灌砂法控制單孔漿液方量、由于粗骨料易形成錐形體封堵，一般在帷幕孔處理采用居多，中間孔不多采用，防止達(dá)不到空洞治理的效果，對(duì)于注漿壓力的控制一般地基保證終孔壓力在1.0 MPa～1.5 MPa,橋梁孔注漿壓力控制在2.0 MPa～3.0 MPa,在施工過(guò)程中有時(shí)候壓力過(guò)高，導(dǎo)致注漿孔“吃”漿量漿縮小，以免地下在未填充密實(shí)的情況下漿液回流或噴出地面，判斷注漿是否完成應(yīng)該觀察是否完全排出注漿，一般在壓力表達(dá)到最大壓力注漿的3/4時(shí)，且不再接受注漿為止。在鉆孔過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)記錄人員必須做好記錄，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)每個(gè)工作臺(tái)班進(jìn)行的施工記錄進(jìn)行收集整理，并及時(shí)進(jìn)行簽認(rèn)。

6)目前就采空區(qū)治理注漿成果的檢測(cè)沒(méi)有一套完整的規(guī)范可尋，一般對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)的注漿效果是否成功，多由主管部門(mén)或建設(shè)單位、監(jiān)理單位提出，多數(shù)是在注漿完畢6個(gè)月后，通過(guò)增打試驗(yàn)孔來(lái)抽取巖芯判斷是否合格。目前多數(shù)采用而且便宜簡(jiǎn)潔的方法是在注漿孔內(nèi)作壓力試驗(yàn)，如果鉆孔溢水可以判定注漿有效，如果鉆孔仍能吸水說(shuō)明需要補(bǔ)加注漿孔。

5　結(jié)語(yǔ)

隨著施工質(zhì)量管理體系的逐步健全完善以及工程施工工藝的提高，監(jiān)理采空區(qū)治理趨于程序化，筆者針對(duì)采空區(qū)注漿實(shí)施全過(guò)程監(jiān)理的一個(gè)總結(jié)，為滿(mǎn)足工程需要對(duì)工程質(zhì)量與投資控制提出自己的看法，文中所論不足之處，批評(píng)指正。

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