淺談路基采空區治理施工技術

傅建曙

(福建省第一公路工程公司)

1 工程概況

銅黃高速公路X合同段K94+405～K94+497、K94+745～K94+805段以路基形式穿越洪山硫鐵礦、金礦采空區及采空影響區，原采礦棄坑最大開挖深度約13 m，后期被新近采礦棄碴回填，主要成分為礦碴和粘性土，上部6.3米結構松散，承載力低，沉降變形大，下部稍密，承載力相對高沉降變形較小。

采空區路基設計采用明挖回填并進行注漿處理，開挖分二級開挖，開挖邊坡采用1∶1，坑壁采用掛網噴射砼支護，周圍設截水溝，坑內設置排水設施，攔截、疏導地表水和地下水，以確保施工安全。

2 施工方案

(1)第一級先開挖至15.29 m，開挖按1∶1放坡，坑壁采用邊挖邊掛網噴砼支護。第一次開挖時應考慮第二次開挖的放坡及下坑施工便道量。

(2)第一級開挖完成后進行地基承載力檢測，當地基承載力［σ］≤200 kPa，繼續進行第二級開挖，坑壁采用掛網噴射砼支護。

(3)開挖完成后對基底進行碎石換填，鋪設土工格柵，用合格土進行填筑至設計標高，并進行注漿加固。

(4)坡頂設置截水溝，周圍設置排水溝，排除地表水。邊坡按設計每3 m間距留設泄水孔個別局部進行加密，疏排邊坡體中地下水。平臺設置平臺截水溝，坡底設置周邊排水溝及集水坑，用抽水機排除地下水。

3 施工技術

3.1 施工工藝流程

采空區不良材料逐級開挖棄土→邊坡噴錨支護→基底碎石換填→鋪設土工格柵→土方填筑→注漿加固→變形監測→質量檢測

3.2 土方開挖

開挖采用機械化施工作業，用二部挖掘機開挖裝車，八輛自卸汽車運輸，一部推土機推平，一臺壓路機壓實，土方全部運至棄土場，分層攤平堆放。

(1)第一級分兩層施工，先施工上層1.5 m深，然后將余下3.5 m直接開挖到位，以方便汽車運輸。并對上部不穩定邊坡進行適當卸載。開挖隨坡面開挖一段，支護一段，確保施工安全。

(2)第一級開挖完成后，進行基底承載力檢測，小于設計［σ］≥200 kPa，要求進行第二級邊坡開挖，挖至設計標高10.29 m，采礦回填棄碴全部挖除，并回填1 m碎石墊層后，確保地下水不影響路基穩定，再進行路基回填。

(3)開挖時，按設計每3 m間距留設泄水孔，便于疏排邊坡體中地下水，溝底四周設置排水溝，集中排往集水坑，由抽水機排往基坑外。

3.3 錨噴支護

(1)隨坡面開挖一段，支護一段，即當坡面開挖約有20 m2時，開挖施打1.5～2 m長打入式錨桿，錨桿采用Φ20螺紋鋼，間距@200 cm×200 cm。鋪掛Φ6.5 mm鋼筋網，網距@20 cm×20 cm。(2)噴射混凝土之前，用高壓風將受噴面粉塵和雜物清除干凈，然后開挖噴射C20#砼，采用分層噴射，初噴厚度3～5 cm，復噴至設計厚度10 cm。

(3)噴射砼拌料時嚴格掌握規定的速凝劑摻量和混凝土配合比，其水灰比一般控制在0.4～0.5，噴射距離一般為0.8～1.2 m，且垂直于噴射面。

(4)施噴時由下而上、分段進行，每段長度不大于4 m。在坡面凹凸不平時，先噴凹處找平。噴嘴緩慢呈螺旋形均勻移動。后一層噴射應在前一層混凝土終凝后進行。若終凝后間隔1 h以上且初噴表面已蒙上粉塵時，受噴面應用高壓氣體清洗干凈。

(5)混凝土采用自動計量拌合站進行生產，施工時將已過篩的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水開始攪拌，待混凝土拌和料攪拌均勻后，由砼輸送車運至噴射機，噴射機在開始噴射砼之前，要開動機器，將高壓風送入，然后加入一些水用來潤滑管道，當濕噴機工作正常后，加入混凝土開始施噴。

3.4 碎石回填

(1)當第二級開挖施工完畢，經試驗檢測合格后，進行碎石回填。

(2)碎石按試驗規程要求進行檢測，合格后使用。

(3)碎石回填前，在基坑壁上用油漆作上標記，每20 cm一層，指導碎石回填施工。

(4)采用推土機推平，配合人工嵌縫調平，振動壓路機碾壓。

(5)當壓實度檢測合格后，方可進入下層填筑

3.5 鋪設土工格柵

(1)回填碎石厚度至設計頂面高時，將碎石表面整平滿足設計和規范要求。

(2)選用經檢測符合設計及規范要求的土工格柵進行鋪設，外觀無破損無污染。

(3)土工格柵要緊貼碎石墊層，并按設計寬度和長度鋪設，張拉、固定，格柵無重疊、皺折，固定牢固。

(4)搭接長度和鋪設長度符合設計要求，接縫互相交替錯開。

(5)土工格柵鋪設完成后經檢查合格后，再進行回填土施工。

3.6 土方回填

(1)土方回填填筑分層壓實，采用透水性良好的土方進行回填，，控制其含水量在最佳壓實含水量±2%之內。

(2)采用裝載機和挖掘機配合大型自卸汽車運土，推土機粗平，配合人工整平，分層填筑，分層壓實的施工方法。

(3)填筑采用水平分層填筑法施工。按照橫斷面全寬分成水平層次逐層向上填筑。每填一層，經過壓實符合規定要求之后，再填上一層。每3層復測一次高程，核驗填土高程。

(4)在進行碾壓前，對填筑層的松鋪厚度，平整度和含水量進行檢查，確保其在符合規范要求的情況下碾壓，碾壓時采用振動壓路機，碾壓時由兩邊向中間，縱向進退進行。當分層填筑壓實完成后，及時進行路基壓實度檢測并報監理工程師，經檢驗合格批準后方可進行下一層的填筑。做到分層填筑，分層推平，分層壓實，分層檢測，直到路基填筑設計標高。

3.7 棄方處理

基坑開挖的土方，統一調運到棄土場堆放，采用分層攤平堆放，每層厚度不超過50 cm，壓實度不小于85%。在棄土場四周及邊坡布設臨時排水溝，防止雨季雨水沖刷，造成水土流失，污染周邊環境及農田。棄土場采用推土機推平，人工配合整平，壓路機碾壓成型。棄土場施工完，按有關規定要求，對堆方坡腳或邊坡進行必要的護砌防護，對整個棄方填筑區進行綠化或植被恢復。

3.8 注漿治理

(1)帷幕孔和注漿孔布設:采空區回填土完成后將表面整平，根據設計圖紙進行施工放樣，將帷幕孔、注漿孔位置放出，并用木樁標上記號。鉆孔位置與設計位置誤差≤1.0 m，帷幕孔12孔，左側5孔，右側7孔，注漿孔37孔。

(2)鉆孔:鉆孔采用Φ110 mm鉆頭開孔，鉆至底板以下1 m終孔。

(3)注漿系統構成:由料場、一級攪拌池、二級攪拌池、供水系統、注漿泵、注漿管道、封口裝置等組成。

(4)注漿材料的配制:注漿材料的配比應通過現場試驗確定。漿液的濃度使用，應由稀到濃，其水固質量比宜取1∶1.0～1∶1.3。當處治公路路基下伏采空區時，水泥宜占固相的15%，粉煤灰或黏土占固相的85%。

(5)注漿工藝

①施工順序:先施工兩側帷幕孔，后施工中間注漿孔。注漿施工順序分二次進行，采用隔孔進行施工。

②注漿:注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，逐級變換。注漿采用全孔一次性注漿，達到設計的壓力下，單位吸漿量應小于70 L/min，并穩定15 min時，即注漿結束。封口在注漿結束起撥止漿設置后，用稠水泥漿從孔口灌入，到漿液達到孔口止。注漿工程施工中，注漿量達一定數量后必須抽檢一組樣，檢測漿液的密度、結石率、初凝和終凝時間參數，結石體的無側限搞壓強度等參數。注漿漿液配制過程中，水泥、細粒土等材料數量稱量誤差應小于5%

(6)取芯:當注漿完成后，漿液強度達到設設強度時，進行鉆探取芯，檢查注漿質量。

4 變形監測

采空區公路監測應根據采空區特征和工程的需要布設，本項目以路基方式通過新采區，應進行采空區變形跟蹤監測，主要進行水平位移和垂直位移監測，按照現行《工程測量規范》精度要求，確定監測點，建立監測網，進行定位監測。監測點間距、水平位移、垂直位移監測網的精度要求應符合規范規定。

5 質量檢測

采空區施工質量檢測共分鉆探、物探兩大類。鉆探應在采空區治理工程完工6個月后，采用鉆孔檢測采空區注漿工程質量，按施工注漿孔的2%布置檢測孔，位置宜布置在坑能存在問題的地段，檢測孔深度等同注漿深度，孔徑采用Φ108mm，每圓次巖芯采取率應大于90%。物探主要是對治理前后的采空區采用測定波速對比的方法檢測注漿質量，按施工注漿孔的2%布置檢測孔。結合鉆探、物探，作出綜合評價，在全面分析研究這些資料的基礎上，最終確定質量是否合格，是否需要補充灌漿。

6 結語

采空區的治理應充分考慮當地的環境特點、工程地質條件、資源條件和工期的要求，采用技術先進、經濟合理的治理方法，堅持一次根治、不留后患的原則。治理后的采空區能有效的承受公路和車輛荷載，不超過公路工程允許的變形，保證公路安全運營。銅黃高速公路X合同采空區路基經過明挖回填及注漿處理后，經沉降觀測結果表明地基變形滿足公路工程對地基穩定性的要求，在公路運營中不再產生較大的變形，保證了公路的安全營運。

［1］公路路基施工技術規范(JTGF10-2006)［S］.人民交通出版社，2006.

［2］采空區公路設計與施工技術細則(JTG/TD31-03-2011)［S］.人民交通出版社，2011.

［3］公路工程施工工藝標準［M］.人民交通出版社，2007.