高速公路煤礦采空區治理施工質量控制要點

楊劍勇

1 工程質量標準及目標

1.1 檢查孔與物探波速檢測側重于檢查處治工程質量的效果

通過鉆探提取的漿液結石體打磨制成試件,進行強度檢測;通過波速測井檢查注漿質量,構筑物范圍檢查孔,孔內受注層物探波速若大于300 m/s,說明注漿質量符合要求。結合鉆探和物探資料做出綜合評價,在全面分析研究這些資料的基礎上,最終對灌漿質量作出綜合評價。

1.2 《高速公路兩階段施工圖設計》側重于工程基礎質量的檢查與控制

通過對孔位、孔深、孔斜、鉆孔地質、漿液配制、注漿量、泵壓、試塊強度的控制來達到最終的設計目的。

2 控制工程質量的措施

2.1 控制工程質量的組織措施

1)制定可靠可行的《施工組織設計》,并嚴格按設計和業主要求施工。2)自始至終嚴格執行國際《ISO 9000質量標準》,實行單項工程申請報驗,監理認可,合格工程計量的管理模式。3)工程實行承包商自檢、監理抽檢、質檢中心終檢的三級質量檢測管理體系,加強施工過程的質量監控。4)建立項目法人責任制下的項目負責人、技術負責人和質量負責人的三項負責制度,明確責任,共同把好質量關。5)建立定期的工地例會制度,對施工工程質量進行總結、報告,發現問題及時解決,把質量隱患消滅在萌牙狀態。6)建立質量獎懲制度,激勵全體員工的質量意識。樹立“百年大計、質量第一”觀念。7)配備必要的檢測儀器,完善質量檢測手段,建立工地實驗室,配足必要的質檢人員,對項目的原材料質量、成孔質量、漿液配比質量、試塊強度等進行檢測、控制。8)加強對原材料的定量合格檢測管理,杜絕不合格材料進入施工現場。9)實施全過程、全方位的質量追蹤管理戰略。

2.2 控制工程質量的技術措施

2.2.1 鉆探施工技術要求

1)測量。a.用全站儀對設計圖紙提供的三個導線控制點進行復測,復測結果符合要求后以其為起算點,進行平面控制測量、高程控制測量。b.以控制測量為準,按設計單位提供的單孔坐標進行施工放樣、復測,結果報驗,經監理抽檢合格認可后方可施工。c.在平面控制測量的同時,對孔位進行高程測量。d.開鉆前復測坐標與設計坐標最大誤差不能超過1 m,否則移動鉆機。e.因地形、建筑物影響,鉆孔不能放至設計位置時,可視具體情況,并經監理工程師、設計代表認可后進行移位布設,并進行復測。

2)成孔。a.孔位由測量結果確定,要符合規定要求。b.由技術員、測量員指導鉆機就位,校正立軸,鉆機在接到開工通知后方可開工。c.開孔孔徑采用130mm,鉆至基巖6 m后,下入套管護壁,然后變徑為91mm。鉆至采空區中的塌陷冒落帶或煤層底板下1 m終孔,或取出底板巖芯不小于0.3 m終孔。d.先施工取芯孔,后施工無芯孔:在無芯孔施工中,先施工帷幕孔,后施工注漿孔。e.一律采用清水鉆進,不能使用泥漿,避免泥漿堵塞巖石裂隙而影響注漿質量。f.每100 m測斜一次,終孔測斜一次,且孔斜小于2°。g.總孔數的3%～5%為取芯孔,巖芯采取率冒落帶大于30%,完整基巖大于60%。h.施工中,做好鉆探原始記錄及巖芯編錄工作,繪制鉆孔柱狀圖并報驗,終孔前技術人員和監理旁站,并鑒定底板巖芯,通過丈量鉆具確定孔深,驗收合格后方可終孔。

3)澆筑孔口管。a.采用回轉正循環鉆進,開孔使用130mm口徑,鉆至進入完整基巖6 m后,視地層情況決定是否下套管。換用直徑94mm鉆頭鉆至終孔,全孔取芯,完整基巖采取率大于60%后清水洗孔。b.將一端帶托盤的φ 50孔口管下入孔內變徑處。c.在孔口管與孔壁的環狀間隙內灌入水灰比為1∶1.5～1∶2.0的稠水泥漿(加入水泥重量2%的速凝劑)0.06 m,快速將注漿管與孔壁密封固結。d.變徑深度超過30 m,則進入完整巖芯6 m后下入φ 114焊管,φ 114焊管焊接長度大于20cm,垂直度小于1°。焊管與孔壁間隙全部澆筑稠水泥漿,待凝24 h后變徑鉆進至終孔。e.攪拌1∶1.4的濃水泥漿,同時加入水泥摻量2%左右的水玻璃,通過鋁塑管自下至上注漿澆筑焊管與孔壁的環狀間隙,其澆筑深度一直到地面。如此澆筑杜絕注漿時從孔管環狀間隙冒漿現象。

2.2.2 注漿施工技術要求

1)漿液拌制。水泥采用礦渣硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,其物理性能及化學成分應符合GB/T 175-1999硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和GB/T 1344-1999礦渣硅酸鹽水泥的規定。

粉煤灰:粉煤灰除細度不作要求外其余指標按GB/T 1596中的Ⅲ級標準執行使用。

速凝劑可選用符合有關標準的水玻璃等,每50 t檢驗一次。砂應潔凈、堅硬、干燥、無風化、無雜質,并符合規定級配,其泥土雜物含量應小于3%。開工前檢驗一次即可。a.漿液拌制應按設計漿液配合比進行,并隨機現場抽查漿液的各項指標(包括粘度、比重、結石率)。自檢頻率為每站每班結石率檢驗一次,粘度、比重各三次。b.拌制漿液的計量要準確,袋裝水泥按袋計量,粉煤灰用定量容器計量,并要求用磅秤抽查水泥、粉煤灰的數量。c.適當位置設置攪拌池,攪拌機的拌合能力應與灌漿量相適應,攪拌后的漿液應均勻,符合圖紙規定。d.一級混合攪拌池用以拌漿,漿液每次攪拌時間不得小于3 min。二級混合攪拌池用以注漿、防沉淀。e.漿液進入二級池就可泵送。注漿前對注漿泵的流量及攪拌池(桶)的容量進行標定,并報監理工程師審批認可,并隔幾天時間進行一次校核。

2)灌漿施工技術要求。a.注漿施工順序為先帷幕孔后注漿孔,為使帷幕孔(吸漿量大或有掉鉆的孔)注漿后盡快結石凝固形成帷幕,可在漿液中加入水泥重量3%的速凝劑或采用間歇式注漿工藝和投注骨料的方法。b.灌漿濃度先稀后稠,灌漿開始后,定時觀測泵的吸漿量和泵壓。記錄灌漿過程中發生的各種現象,收集原始數據,并報監理工程師根據實際情況及時調整灌漿量和漿液濃度。c.開始注漿,注漿間歇前、后必須清水洗孔10 min,保證孔內注漿通道暢通。d.注漿孔注漿,首先使用水灰比為1∶1.0的稀漿連續灌注,當灌注量超過單孔平均設計注漿量30%,孔口仍不起壓力時,換水灰比為1∶1.1的漿液繼續灌注,當灌注累計量超過單孔平均設計注漿量60%,孔口仍不起壓力時,可采用從孔口加入砂石或間歇式注漿工藝,直到達到符合注漿終止標準的要求為止。e.灌漿結束標準:當泵壓逐漸升高,橋、隧孔灌漿量小于70 L/min,孔口管壓力在 2MPa～3MPa之間,穩定10 min～15 min,若出現地表裂隙大量跑漿時,應采取間歇式注漿,或減小泵量及采取地表充填裂隙的措施,阻止漿液從地面大量流失。報監理工程師批準后可結束該孔的灌漿施工。

3 注漿質量檢測方案與技術要求

檢驗方法有鉆探、物探、漿液結石體物理力學參數指標測試、地表變形觀測、孔內二次注漿和電視攝影等多種方法進行工程質量檢驗。

1)鉆探檢測法。檢查孔深度為地表至采空區底板的深度,終孔直徑89mm,全孔取芯。通過孔內取芯直接觀察采空區的漿液充填情況,鉆孔的巖芯采取率大于90%。巖芯的完整程度、循環液的漏失量大小,采空區冒落裂隙帶漏失情況等,觀察采空區冒落裂隙帶漿液結石體的充填程度、裂隙閉合情況等,觀察結石體的顏色,用耳聽錘擊結石體的聲音,手捏結石體的感覺,用指甲或小刀是否能刻劃等等物理性質,并結合鉆探過程中循環液的漏失情況及孔壁的穩定性等評價注漿質量,對巖芯進行編錄、拍照、保管和存檔。2)物探檢測法。橋墩臺上布設長期變形觀測點,直至沉降達到穩定為止。在檢驗孔中進行注漿試驗?？變葦底质綌z像根據圖像的形態、顏色及光亮等信息,可以識別漿液對空洞、裂隙的充填情況和巖體的完整程度,并可用錄像帶保存攝像資料,評價采空區的處治效果。在全面分析研究這些資料后書面報送監理工程師,最終確定灌漿質量是否合格和是否需補充滿漿。

[1] 劉佑農.鐵路路基小煤窯采空處理辦法初探[J].山西建筑,2008,34(17):306-307.