高速公路路基工程特殊路段處理—煤礦采空區(qū)治理

劉 健

（廈門合誠水運(yùn)工程咨詢有限公司， 福建 廈門 361000）

0 引言

在特殊地區(qū)路基施工時，承包人應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ017—96）和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ033—95）有關(guān)規(guī)定。本篇論文就以烏阿高速公路為例，主要對高速公路路基工程特殊路段處理—煤礦采空區(qū)治理進(jìn)行了分析和研究，首先對采空區(qū)特征進(jìn)行了介紹，其次對采空區(qū)治理施工方案進(jìn)行了介紹，再次對注漿治理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制進(jìn)行了介紹，最后對安全生產(chǎn)保障措施進(jìn)行了介紹，并且進(jìn)行了總結(jié)。

1 采空區(qū)特征

1.1 氣象、水文

本項目區(qū)位于內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，屬于寒溫帶大陸性干旱氣候。其特點(diǎn)是冬季漫長，夏涼短促，無霜期短，降水很少，蒸發(fā)旺盛，空氣干燥，氣溫變化大，積雪薄而不穩(wěn)定，春秋多大風(fēng)，全年盛行偏西風(fēng)，具有明顯的高寒特點(diǎn)。冰凍、積雪（風(fēng)吹雪）為公路主要病害。

年平均氣溫7.3℃，極端最高氣溫41.9℃，極端最低氣溫-37.2℃；年平均降水量143mm，年平均蒸發(fā)量1842.2mm；最大季節(jié)凍土深度184cm，年平均大風(fēng)天數(shù)（≥8 級）共68 天，最大風(fēng)速為24m/s，平均風(fēng)速為3.4m/s，主要風(fēng)向為W 和NW；最大積雪厚度30cm；無霜期135 天。

1.2 巖土特征

注漿鉆孔主要通過殘積土和強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖互層地層：殘積土，主要以砂礫、粉土為主，厚度0.3m 至1.0m 不等。

強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖，埋深0.3m 至1.0m，局部地段直接出露于地表，風(fēng)化裂隙發(fā)育，部分風(fēng)化呈破碎狀、土狀，巖體破碎，巖土質(zhì)量級別為Ⅴ級，結(jié)構(gòu)緊密，力學(xué)性能良好。

2 采空區(qū)治理施工方案

2.1 施工準(zhǔn)確

2.1.1 實驗準(zhǔn)備

采空區(qū)治理工程開工前，試驗人員根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范、《公路土工試驗規(guī)程》(JTG3430—2020)及設(shè)計文件提供的資料，自行配置漿液，對漿液的流動性、結(jié)石率、比重、凝結(jié)時間和結(jié)石抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗。確定漿液各項指標(biāo)符合規(guī)范要求，確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.1.2 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）采空區(qū)治理開工前，熟悉并審核圖紙，熟悉采空區(qū)走向，巷道尺寸，目前狀況。

（2）熟悉和分析施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文資料，向現(xiàn)場施工人員進(jìn)行技術(shù)、操作、安全、環(huán)保交底等，確保施工過程的工程質(zhì)量和人身安全。

（3）結(jié)合設(shè)計圖紙和孔位的要求對現(xiàn)場鉆孔進(jìn)行布置，具體布置如下：

a、鉆孔間距：沿道路左右最外側(cè)各兩排為帷幕注漿孔，孔距為3m；中間均為充填、固結(jié)注漿孔，孔距、排距均為6m；注漿孔采用梅花形布置。

b、鉆孔編號：帷幕注漿孔共4 排，編號為W1 至W4；充填、固結(jié)注漿孔共15 排，編號為Z1 至Z15，鉆孔時將對現(xiàn)場孔位進(jìn)行編號作業(yè)【1，2，3】，編號順序沿道路里程方向由小到大編號，（如第一排充填、固結(jié)注漿孔的第三個孔編號為Z1-03）。

c、孔深布置：結(jié)合設(shè)計圖紙要求，帷幕注漿孔01～19，充填、固結(jié)注漿孔01～09 號孔孔深為70m，合計211 個；帷幕注漿孔20～29，充填、固結(jié)注漿孔10～14 號孔孔深為65m，合計115 個；帷幕注漿孔30～39，充填、固結(jié)注漿孔15～19 號孔孔深為60m，合計115 個；帷幕注漿孔40～45，充填、固結(jié)注漿孔20～22 號孔孔深為55m，合計69 個；帷幕注漿孔46～54，充填、固結(jié)注漿孔23～27 號孔孔深為50m，合計111 個；

d、先導(dǎo)孔布置：鉆孔施工時，按照設(shè)計要求需選取3%代表性強(qiáng)的鉆孔作為先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔選取原則為均勻分布、深淺結(jié)合，并且按照80%先導(dǎo)孔在路基范圍內(nèi)的要求布設(shè).

2.1.3 測量準(zhǔn)備

⑴根據(jù)交樁資料和設(shè)計文件進(jìn)行控制復(fù)測，導(dǎo)線復(fù)測按一級導(dǎo)線的技術(shù)要求復(fù)測，水準(zhǔn)復(fù)測采用四等水準(zhǔn)測量。

⑵根據(jù)設(shè)計圖紙計算出注漿鉆孔坐標(biāo)，并導(dǎo)入全站儀中，方便施工開工時準(zhǔn)確無誤放樣。

2.2 施工方案

2.2.1 鉆孔施工

2.2.1.1 一般要求

鉆孔工作在進(jìn)行的時候如果遇到巖性變化或者是掉鉆的情況發(fā)生一定要做好詳細(xì)記錄，這樣后續(xù)工作人員在進(jìn)行工作的時候就可以根據(jù)記錄的內(nèi)容及時的進(jìn)行處理。

如果在鉆孔工作進(jìn)行的時候遇到突然暫停的情況，先及時的對孔口做好保護(hù)工作，減少污染物流入的幾率。在設(shè)計鉆孔進(jìn)尺深度的時候要先對實際情況進(jìn)行檢查，檢查合格之后才能進(jìn)行后續(xù)的工作。

2.2.1.2 先導(dǎo)孔

（1）鉆孔工作在進(jìn)行的時候要先把中間的鉆孔作為先導(dǎo)孔進(jìn)行使用，先導(dǎo)孔一定要分布均勻，這樣才能在施工的過程中具有一定的代表性，所有的先導(dǎo)孔在分布的時候要注意深淺結(jié)合在一起，深淺結(jié)合的目的就是為了在進(jìn)行后續(xù)驗證工作的時候為驗證工作奠定一個扎實的基礎(chǔ)。

（2）需要注意的是：先導(dǎo)孔在進(jìn)行鉆孔工作的時候要先取出巖芯，取出之后按照順序有序完成編號，編號完成之后在進(jìn)行鉆孔沖洗和長度測量的工作，所有的工作內(nèi)容都需要及時的進(jìn)行記錄，然后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)信息繪制相應(yīng)的柱狀圖，為以后的巖芯描述提供一定的幫助。

（3）鉆孔工作在進(jìn)行的時候要控制好鉆進(jìn)回次進(jìn)尺的長度，一般長度要小于3m，如果在進(jìn)行的時候發(fā)生磨損情況要及時停止工作，維修完成之后在進(jìn)行后續(xù)的工作。在工作進(jìn)行的時候先導(dǎo)孔的巖芯采取率要高于65%。

2.2.1.3 施工孔

（1）鉆孔工作在進(jìn)行的時候要嚴(yán)格按照施工圖紙的內(nèi)容進(jìn)行鉆孔工作，同時注意好每個鉆孔的偏差，偏差的數(shù)值不能大于30cm【4，5】。

（2）鉆孔開孔的直徑一定要大于130mm。在進(jìn)入第四系的時候需要先穩(wěn)定基巖地段，然后在下入套管，下入套管的時候要注意和鉆孔不要出現(xiàn)交叉情況，這樣才能為以后的施工工作提供更多的幫助。施工完成之后在用水泥把套管封閉起來，然后在繼續(xù)進(jìn)行鉆孔工作，鉆孔工作進(jìn)行的時候要先更換原來的鉆頭，鉆頭的數(shù)值為Φ110mm 口徑，鉆頭的深度要和設(shè)計的深度保持一致。

（3）當(dāng)鉆孔工作在進(jìn)行的時候遇到有困難的地方，要先對其困難的地方進(jìn)行注漿處理，處理完成之后再進(jìn)行鉆孔工作，需要注意的是：如果鉆孔工作時出現(xiàn)漏水的情況一定要停止工作進(jìn)行檢查，找出原因和解決方案，解決完成之后再進(jìn)行后續(xù)的工作。

（4）鉆孔工作完成之后要注意做好沖洗的工作，沖洗工作在進(jìn)行的時候要注意控制好孔底的沉積厚度。

2.2.2 制漿施工

（1）制漿時要控制好攪拌的時間，同時在攪拌的過程中要注意均勻攪拌，盡可能的分散，這樣就可以獲得人們需要的穩(wěn)定漿液。制漿施工進(jìn)行的時候一定要注意控制好攪拌的時間和攪拌的速度。

（2）從調(diào)制漿液到使用完成時間上要控制在4 小時之內(nèi)。

（3）制漿工作在進(jìn)行的時候要控制好整個制漿的溫度，一般在5～40℃之間，如果超過這個溫度制出來的漿液也不能進(jìn)行使用。

（4）需要集中制漿的時候要在攪拌的時候進(jìn)行二次攪拌。

2.2.3 注漿施工

注漿施工要注意控制好壓力、流量、水灰比三個因素。

注漿施工的工作順序為：對帷幕Ⅰ序進(jìn)行鉆孔處理，處理完成之后進(jìn)行注漿，注漿完成之后對先導(dǎo)孔進(jìn)行鉆孔和注漿處理工作，然后對其進(jìn)行填充處理，填充完成之后在對固結(jié)Ⅱ序進(jìn)行同樣的工序，然后在對固結(jié)Ⅳ序進(jìn)行同樣的工作，所有工作完成之后檢查鉆孔的情況，檢查完成之后對鉆孔進(jìn)行相應(yīng)的物探檢測，檢測完成之后做好注漿和封孔的工作。

整個工作需要注意控制好射漿管和注漿底部的距離，一般要小于2m。

3 注漿治理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制

3.1 漿液驗收

各制漿站要按設(shè)計要求測定漿液的各項性能指標(biāo)，確保工程質(zhì)量。漿液的質(zhì)量檢測及控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 漿液質(zhì)量檢測及控制標(biāo)準(zhǔn)

3.2 鉆孔驗收

本工程通過對先導(dǎo)孔和檢查孔進(jìn)行巖芯采取率測試進(jìn)行鉆孔驗收，注漿完成后，為了驗證注漿質(zhì)量，需鉆探檢查孔，檢測頻率按每1000m2加固范圍內(nèi)鉆1 孔檢查孔，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表2：

表2 鉆孔質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

3.3 注漿質(zhì)量驗收

（1）注漿質(zhì)量檢測應(yīng)結(jié)合鉆孔、注漿施工記錄、注漿成果資料和檢驗測試資料（測量巖體波速、檢查孔取芯和固結(jié)體強(qiáng)度等）的分析，進(jìn)行綜合評定，具體見下3 表。

（2）檢查孔鉆孔位置的選取：(a)巖體破碎、塌孔、掉鉆等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位；(b)末序孔注漿量大的孔段附近；(c)注漿情況不正常以及分析認(rèn)為注漿質(zhì)量有問題的部位。

（3）壓水試驗在注漿結(jié)束14 天后進(jìn)行【6，7，8，9】，合格標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)計要求執(zhí)行；巖體波速在注漿結(jié)束28 天后進(jìn)行，合格標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)計要求執(zhí)行。

（4）注漿檢查孔巖芯采取率按設(shè)計要求執(zhí)行。

（5）注漿的封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查

（6）先導(dǎo)孔先采用彈性波法測現(xiàn)狀波速值，注漿后在檢查孔中檢測注漿后的波速值。

表3 注漿質(zhì)量綜合評價方法

4 結(jié)束語

希望本篇論文對加強(qiáng)高速公路路基施工煤礦采空區(qū)的治理有所幫助。