關(guān)于采空區(qū)公路建設(shè)中路基注漿技術(shù)的應(yīng)用探析

楊保強

摘要：文章基于目前采空區(qū)公路建設(shè)實際情況，總結(jié)路基注漿施工工藝特點以及路基注漿施工路線選擇依據(jù)，提出了采空區(qū)開展公路建設(shè)時應(yīng)用注漿施工工藝的工藝流程，以供參考。

關(guān)鍵詞：采空區(qū)公路建設(shè);路基注漿施工工程;施工技術(shù)

一、引言

煤炭作為我國重要的戰(zhàn)略物資，對于推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到關(guān)鍵作用。但是在大范圍開展煤炭開采作業(yè)的過程中，也對后續(xù)工程建設(shè)造成不利影響。表現(xiàn)出采礦作業(yè)會增加地面沉降、地裂縫、地下水污染以及地下水資源枯竭等問題的概率，其中的煤礦采空區(qū)也增加了公路工程建設(shè)難度。因此在公路工程建設(shè)中跨越采空區(qū)時，應(yīng)結(jié)合施工經(jīng)驗合理應(yīng)用路基注漿技術(shù)來處理采空區(qū)地基，確保此地區(qū)公路工程建設(shè)工作的順利開展。

二、采空區(qū)公路建設(shè)現(xiàn)狀

在我國加快城市建設(shè)速度的過程中，不僅加大了對各類基礎(chǔ)設(shè)施工程的投資和建設(shè)力度，而且也在持續(xù)開展對現(xiàn)有和老化基礎(chǔ)設(shè)施的重建與擴(kuò)建工作。在資源型城市中開展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作中，往往會在工程建設(shè)時遇到要跨越采空區(qū)的情況，比如要進(jìn)行大量高速公路、鐵路以及隧道和橋梁工程的建設(shè)，以及其他的民用建筑和民生基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。但是由于此區(qū)域中所建設(shè)的各類工程，在長時間運營過程中會受到荷載和地震力等因素的影響而出現(xiàn)安全隱患，可能會出現(xiàn)地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害而影響路基、路面的平整性，導(dǎo)致路面開裂等影響公路運營安全的問題。因此，針對采空區(qū)公路建設(shè)，通常采取架設(shè)橋梁以及治理采空區(qū)兩種方式，前者雖然可以完全擺脫采空區(qū)對公路建設(shè)的影響，但是需要消耗更多的成本。后者則主要是對采空區(qū)進(jìn)行完全填充或者是采取地下采空區(qū)支護(hù)的方式來減少此區(qū)域所建設(shè)的公路工程運營中的危險性。此種方法的有利于提升公路工程建設(shè)和運營的安全性，而且具有較低的施工成本，通常分為支撐加固法和填充加固法，比如目前國內(nèi)通常針對不穩(wěn)定的老采空區(qū)采取灌漿的方法進(jìn)行加固。

三、路基注漿施工工程的特點

適合建設(shè)公路工程的采空區(qū)，通常已經(jīng)閑置了至少五六年的時間，這使得采空區(qū)的穩(wěn)定性較差。而且由于孔的孔徑有限，無法使用廢蛭石等大直徑材料對采空區(qū)進(jìn)行填充。此外，采空區(qū)上部的采礦區(qū)域中也容易存在分離層和裂縫等問題，導(dǎo)致公路工程施工和運營中的殘余沉降問題。因此，為了提升此覆蓋層的強度來提升其抗變形能力，通常對采空區(qū)及其上方的部分覆巖采取用漿液膠結(jié)的處理方式。通過相應(yīng)的粉煤灰灌漿試驗可知，通過注漿技術(shù)的應(yīng)用，可以提升裂隙巖體的性能30～50%左右。而且通過數(shù)值模擬可知，受到采礦因素的影響，石灰?guī)r層上方的巖體會出現(xiàn)小規(guī)模的拉伸變形問題，所以只需要對石灰?guī)r層下方的巖體進(jìn)行灌漿處理。

四、路基注漿施工路線的選擇

在采空區(qū)開展公路建設(shè)之前，需要結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體規(guī)劃目標(biāo)來選擇合適的施工路線。這主要由于采空區(qū)周圍存在數(shù)量較多的煤礦企業(yè)，如果在施工中出現(xiàn)安全事故，則會對周圍的煤礦企業(yè)造成較大的危害。而且在周圍煤礦持續(xù)開展采礦作業(yè)過程中，會影響公路建設(shè)之前的地質(zhì)調(diào)查工作，導(dǎo)致此區(qū)開展公路工程設(shè)計和施工難度、施工成本和風(fēng)險的增加。因此，在選擇不同的施工路線時，需要衡量不同施工方案的優(yōu)缺點，保證周圍煤礦企業(yè)開采經(jīng)濟(jì)效益與采空區(qū)處理成本、公路工程建設(shè)成本之間的平衡。比如在詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)有干線和未來路網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀之后，與公路建設(shè)部門進(jìn)行協(xié)調(diào)，保證所設(shè)計公路工程的寬度、與周圍建筑的安全距離以及規(guī)劃計劃等符合相關(guān)要求，保證公路工程建設(shè)的安全性與穩(wěn)定性。

五、路基注漿施工技術(shù)流程

（一）注漿施工方案設(shè)計

在采空區(qū)公路建設(shè)之前，需要全面勘察此路段的地質(zhì)情況并開展室內(nèi)和室外注漿試驗工作，依據(jù)注漿設(shè)計理論要求來合理選擇所用注漿技術(shù)工藝以及注漿材料。比如選擇粉煤灰和粘土作為注漿材料，而且要盡量減少水泥的使用。在注漿施工中采取一次成孔和一次全部灌注的注漿施工方式?？梢灾貜?fù)利用注漿管，但是不允許漿液流失。結(jié)合注漿作業(yè)要求合理開展施工組織設(shè)計，做好施工設(shè)備、材料以及人員的安排。

（二）孔位布置

針對停采時間比較長的采空區(qū)，由于其中基巖中的裂隙較多，針對其上浮巖體采取三維裂隙充填方法。在設(shè)計漿液配比時應(yīng)結(jié)合三維裂隙充填方法的原理以及此采空區(qū)的實際地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計，并且連續(xù)灌注2h漿液，控制壓力為0.5MPa，可以叨叨14m左右的擴(kuò)散半徑要求。然后結(jié)合實際比較復(fù)雜的地質(zhì)情況，合理選擇布孔方式來提高地基處理效果。

（三）選擇漿液材料

為了保證施工效果，需要結(jié)合采空區(qū)中富水層較多的情況以及穿過多層采空區(qū)時性質(zhì)容易改變等特征，對所用水下漿液材料的凝結(jié)時間、結(jié)石率、強度等性能進(jìn)行合理分析，充分利用當(dāng)?shù)乇容^豐富的粉煤灰材料，使用高摻量粉煤灰水泥漿液。

（四）鉆孔施工

鉆孔作業(yè)時通常采取一次成孔或者分段成孔的方式，通常在注漿作業(yè)時針對中間注漿孔或者是深度在50m以內(nèi)的孔，可以采取孔口封閉一次全灌注注漿方式。而針對邊緣孔或者是深度在50m以上的控制，則需要采取分段注漿方式。

（五）注漿施工

在注漿作業(yè)之前需要開展清孔作業(yè)，將其中的雜物清除。然后使用稀漿和濃漿間隙注漿的方式，做好間隙前的壓水作業(yè)，保證間歇時間在12h以上。如果采取間歇分段注漿方式，控制上下段的間隔時間在36h以上。對于中間空則采用間歇式定量注漿的方式，按照1/2和3/4間歇的方式開展注漿作業(yè)。而邊緣孔則采取間歇定量注漿方式，在上端完成單孔設(shè)計流量的1/3之后開展第二序次注漿作業(yè)。對于不同段注漿作業(yè)要嚴(yán)格控制注漿質(zhì)量，確保地基處理效果。

六、結(jié)語

在能源型城市中大規(guī)模開展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，難免需要在采空區(qū)開展公路工程建設(shè)。但是采空區(qū)會對公路建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，這就需要分析目前常用的地基處理方式，選擇注漿施工方式來處理地基，合理選擇路基注漿施工路線，嚴(yán)格按照文章中介紹的工藝流程來確保注漿技術(shù)的應(yīng)用效果，切實保證采空區(qū)公路建設(shè)質(zhì)量。

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作者單位：漢中市慧杰古建園林工程有限公司