邢汾高速公路采空區治理的關鍵技術

邢浩 王建偉 劉守華

摘要:隨著高速公路的建設和完善,采空區治理技術在高速公路建設中的作用越顯重要,根據實例工程,詳細說明了采空區治理中的關鍵技術。

關鍵詞:采空區鉆孔澆注孔口管注漿

中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:Ａ 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0088-01

1 工程概況

邢汾高速公路邢臺至冀吾界段K41+100至K41+800間有5處采空區,分別位于A、C、E、G、I區,采空區基巖為片麻巖,產狀350/12。經綜合分析計算,采空區欠穩定,對高速公路的路基建設存在不安全隱患,影響嚴重,需加強治理。根據工程地質物探勘探資料及原設計資料要求,本治理工程采用全充填壓力注漿法治理方案。用鉆機在地表打孔后,通過注漿泵、注漿管,將水泥粉煤灰漿注入采空區及其上覆巖體裂隙中,漿液經過固化,膠結巖層裂隙帶,同時采空區的漿液形成的結石體對其上覆巖層形成支撐作用,保證路基及邊坡的穩定。

2 主要施工內容及方案

2.1 測量放樣

采空區處治設計圖中設計了每個孔明確的孔位,并對每個孔進行了編號(各孔位坐標見附表)。注漿孔應用全站儀進行實地測量放樣,鉆孔實際位置原則上不應超過設計位置1.0m。確因地形影響,鉆孔不能放在設計位置時,可視具體情況予以調整。帷幕孔須遵照設計圖紙放樣。

2.2 灌漿孔的施工

采用150型鉆機安裝Φ130mm鉆具開孔,鉆至完整基巖面5m以下后下入Φ127mm套管護壁,然后變徑為采Φ91mm,鉆至至采空區底板以下0.5m終孔。在成孔過程中做好鉆探原始記錄和巖心編錄,對突然發生的漏水、掉鉆、卡鉆、埋鉆等現象及時、準確、詳細記錄深度、層位和耗水量。

鉆孔施工順序為先施工帷幕孔,在施工注漿孔,先施工采空區底板標高較低位置的注漿孔,再沿著傾斜方向由低而高,由四周向中部的次序展開施工。

對位于采空區G區內已經施工完成的通道下面的注漿孔采取處理方法為在靠近通道基礎外側的位置鉆斜孔至設計位置(傾斜角度盡量小)。

成孔設備為XY－150型工程鉆機,鉆孔孔位誤差小于5cm,鉆孔Φ130mm。鉆好孔后即下注漿管,直徑=50mm,管壁四周預先鉆好小孔。小孔間距10cm,呈梅花狀排列。

2.3 澆筑孔口管

將一端帶有Φ120mm法蘭盤的Φ50mm注漿管下入孔內變徑位置處,注漿管露出地表的長度為≥50cm,管口安裝絲扣管箍并封堵,在孔內投入20cm深度的碎石,堵住大的縫隙,在投入30cm深度的粘土,防止水泥漿液大量滲漏,然后注漿孔內灌滿水灰比為0.5:1的水泥漿進行封堵。

2.4 注漿材料及配比

本項目注漿加固材料為水泥、粉煤灰、和水玻璃。水泥采用P·O·32.5的普通硅酸鹽水泥;施工用水的pH值≤7,SO4-2含量≤1%;粉煤灰的各項指標均應符合GB15916—91Ⅲ級質量要求,水玻璃為硅酸鈉水溶液,是無色透明的粘稠液體,溶于水,含有雜質時呈淡黃色或青灰色,分子式為Na2O·nSiO2,濃度為30～35Be,模數n為2.4～2.8。

3 施工工藝和技術要求

3.1 注漿工藝流程(如圖1)

3.2 注漿材料配制

漿液配制應按設計漿液配合比進行,并隨機抽查漿液的各項指標。原材料:水用水表或定量容器計量;水泥按袋或按定量容器(散裝水泥)計量;粉煤灰用定量容器計量。攪拌過程:每次攪拌時間不得少于5min。注漿采用裝液濃度先稀后稠的方法,注漿開始后,要定時觀測泵的吸漿量和泵壓,記錄注漿過程中發生的各種現象,收集原始數據,并根據實際情況及時調整注漿量和漿液濃度。為便于注漿質量控制,實際注漿時,每孔選稀、稠兩種配比的漿液進行灌漿,稀漿灌注量取單孔注漿量的20％為宜。當注漿量較大時,應采用間歇式注漿法施工,或在漿液中加入水泥重量2%的速凝劑。

3.3 施工順序

注漿孔施工順序為先兩側,再中間,先傾斜采空區下山方向,再由下山方向向上山方向展開。兩側的注漿孔施工時采用間歇式注漿,每次注漿時間一般不要超過10小時。

3.4 單孔注漿結束標準

單孔注漿結束標準按該路段現場試驗確定,在未確定單孔注漿結束標準前,按以下要求控制:在注漿孔的注漿末期,泵壓逐漸升高,當孔口注漿壓力在1-3MPa,泵量在70L/min穩定10-15min時單孔注漿結束標準:泵壓逐漸升高,當泵量小于70L/min時,孔口壓力在1.0—1.5MPa之間,穩定10～15min;注入一定量的漿液后,地表裂隙跑漿,孔口壓力≥0.3MPa,可結束該孔的灌漿施工。為防止出現穿孔和漿液大量流失,采用跳兩孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量的方法。注漿過程中若出現地表裂隙大量跑漿時,應采用間歇式注漿,或減小泵量的措施,阻止漿液從地面大量流失。

鑒于采空區的復雜性,在施工過程中,注漿孔的深度、注漿量的大小與設計量可能存在一定的差距,應根據現場的實際情況確定。

4 注漿加固效果檢驗

在注漿加固施工結束后,待水泥漿達到凝固期,采用鉆孔抽芯法,取樣試驗配以孔內物探檢驗,檢查孔一般布置在地基沉降量最大部位或在處理施工中出現問題的部位。具體按以下方式進行:

(1)通過鉆探取芯,以及物探(彈性波速測井)對采空區的充填率或厚度作出評價;波速＞160m/s,表明注漿加固效果良好

(2)通過對芯樣的觀測及測試、評價采空區及塌陷區密實度及強度指標,充填體強度應＞0.2MPa。

(3)檢驗時間一般應在施工結束28天后進行,必要時可考慮適當提前。

(4)經檢驗未達到預期效果時,應補充加密注漿,達到滿意的效果為止。