某鐵路采空區(qū)工程總承包(EPC)的探索

唐 興

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

?

某鐵路采空區(qū)工程總承包(EPC)的探索

唐 興

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

以某鐵路沿線采空區(qū)工程為例，介紹了鐵路施工過程中采空區(qū)的注漿方案與處理范圍，并從定點、鉆孔、制漿、注漿等方面，闡述了采空區(qū)的治理技術(shù)，探討了采空區(qū)總承包管理的特點，對確保工程質(zhì)量，縮短工期和節(jié)約投資有一定的意義。

鐵路，采空區(qū)，注漿施工，總承包管理

隨著“高鐵經(jīng)濟”效應(yīng)日益突出和鐵路行業(yè)的改革，極大的刺激了地方政府對鐵路建設(shè)的熱情。在礦產(chǎn)資源分布豐富的地區(qū)，由于礦產(chǎn)開采后形成空洞，破壞了地層結(jié)構(gòu)，引起地表變形甚至塌陷[1]。采空區(qū)嚴重的影響鐵路的建設(shè)和運營，已經(jīng)成為影響鐵路選線方案的重要不良地質(zhì)條件之一[2]。采空區(qū)具隱蔽性、復(fù)雜性和不確定性等特點，治理難度大[3]。近年來，住建部大力推行工程總承包(EPC)建設(shè)模式，借助工程總承包模式進行鐵路采空區(qū)治理探索，具有重要的時代意義。

1 工程概況

某新建鐵路作為山西省重點工程，采用以設(shè)計為主導的工程總承包(EPC)模式，是全國第一條具備動車組下線條件的單線、客貨混Ⅰ級鐵路。沿線所經(jīng)地區(qū)地層以古生界及新生界為主，地表黃土廣泛覆蓋。山區(qū)分布奧陶系石灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r等。該區(qū)域煤礦和硫鐵礦資源豐富，開挖年代早，持續(xù)時間長，形成眾多的采空區(qū)。鐵路選線無法回避部分采空區(qū)，其中，以路基的形式經(jīng)過DK10+247.53～DK11+102.83煤采空區(qū)段，線路中心最大挖深47.26 m，路塹邊坡最大高度為48.62 m。主要為9號煤和15號煤采空區(qū)。

2 設(shè)計思路

1)注漿方案的選擇。鐵路選線應(yīng)盡可能避讓采空區(qū)，避繞困難時，應(yīng)對采空區(qū)進行治理和加固[4]。國內(nèi)外采空區(qū)治理方案主要有壓力注漿法、干砌法、漿砌法和強夯法等[5]。壓力注漿法漿液可以充分的注入采空區(qū)的垮落帶和裂隙帶里，從而提高地基承載力[6]。具有處理效果好的優(yōu)勢，故本工程采用常用的壓力注漿法。

2)處理范圍的確定。借鑒太中銀鐵路、成昆鐵路和廣西沿海鐵路采空區(qū)工程實踐經(jīng)驗[7-9]。考慮本路基段采空區(qū)路塹邊坡最大高度為48.62 m，為了防止高邊坡對鐵路路基的影響，結(jié)合鐵路設(shè)計經(jīng)驗，通過專家評審，在路塹坡腳外側(cè)添加20 m作為圍護帶。處理范圍：兩側(cè)路塹坡腳范圍+兩側(cè)圍護帶寬度(20 m)+兩

側(cè)采空區(qū)覆巖移動影響寬度。

3)注漿孔的布置及注漿原則。注漿孔布置：注漿孔正方形布置，兩側(cè)路塹坡腳及兩側(cè)圍護帶寬度范圍注漿孔間距6 m×6 m；兩側(cè)采空區(qū)覆巖移動影響寬度12 m×12 m。最外一排孔為帷幕孔，孔間距3 m。處理原則為“先探后灌，探灌結(jié)合”，在探灌過程中根據(jù)實際采空情況進行動態(tài)設(shè)計和施工。注漿施工順序：先實施兩側(cè)帷幕孔注漿，在處理范圍兩側(cè)形成帷幕后，由中心線向兩側(cè)推進施工，由采空區(qū)底板標高較低位置向較高的位置注漿。

4)檢測重要參數(shù)的確定。鐵路行業(yè)缺乏采空區(qū)治理相關(guān)的行業(yè)標準，參考公路行業(yè)標準和鐵路采空區(qū)治理相關(guān)經(jīng)驗，結(jié)合本項目具體特點，并經(jīng)過專家討論和評審，最終確定路基采空區(qū)處理主控項目：結(jié)石體抗壓強度Rc>1 MPa，波速測試大于250 m/s，采空區(qū)填充率大于75%。

5)漿液材料和配合比的確定。采空區(qū)注漿有水泥砂漿類、水泥粘土類、水泥粉煤灰類等漿液[10]。本工程所在區(qū)域電廠分布多，粉煤灰價格低。考慮本工程的特點，結(jié)合鐵路采空區(qū)治理經(jīng)驗，綜合考慮成本、工期等因素。最終選擇水泥粉煤灰類漿液，試做了固相比(水泥∶粉煤灰)2∶8，3∶7，4∶6(加水玻璃)，水固比分別為1∶0.8，1∶0.9，1∶1.0，1∶1.1，1∶1.2，1∶1.3的15組配合比。結(jié)合本工程結(jié)石體抗壓強度、波速測試和采空區(qū)填充率的要求，綜合考慮注漿的合理性和經(jīng)濟性，最終選擇固相比4∶6(加水玻璃)，水固比分別為1∶1.0，1∶1.1，1∶1.2作為帷幕注漿。固相比2∶8，水固比分別為1∶1.1，1∶1.2，1∶1.3作為中間一般注漿。

3 采空區(qū)治理工藝

1)注漿施工工藝。施工工藝流程如圖1所示。

2)定點和鉆孔。注漿孔應(yīng)用全儀器法實地測量放樣，鉆孔實際位置原則上不應(yīng)超過設(shè)計位置1.0 m。利用回轉(zhuǎn)鉆機用φ127 mm鉆頭開孔，鉆至完整基巖8 m后，然后變徑為91 mm，鉆至采空區(qū)中的塌陷冒落帶底板或煤層底板終孔。

3)鉆孔止?jié){。采用法蘭盤止?jié){,采用φ50 mm鋼管，在管子前端20 cm～30 cm處焊接一圓形法蘭托盤(托盤直徑120 mm～130 mm之間)，下入孔內(nèi)變徑處，孔內(nèi)投入20 cm厚礫石，以堵塞大的縫隙，之后投入30 cm厚粘土，防止?jié){液大量滲漏，然后灌入水灰比為1∶1.5～1∶2.0的稠水泥漿，澆筑高4 m～6 m。

4)制漿工藝。制漿工藝流程如圖2所示。

5)注漿。注漿施工順序，兩側(cè)帷幕孔先實施注漿，在處理范圍兩側(cè)形成帷幕后，由中心線向兩側(cè)推進施工。由采空區(qū)底板標高較低位置向較高的位置注漿。注漿進行中，發(fā)生冒漿時，應(yīng)采用低壓、濃漿、小泵量、間歇注漿等方法進行處理。

6)注漿結(jié)束標準。當采空區(qū)注漿孔口壓力在1.5 MPa～2.0 MPa，并穩(wěn)定15 min 以上，可結(jié)束該孔的注漿。

4 采空區(qū)總承包管理探索的特點

4.1 制度先行，確定職責

總包單位與建設(shè)相關(guān)單位及時溝通，梳理了管理思路，從專業(yè)化管理的角度入手編制了《某鐵路建設(shè)工程采空區(qū)地基處理管理辦法》和《采空區(qū)抽查管理辦法》。明確建設(shè)單位負責協(xié)調(diào)管理，總包單位負責設(shè)計方案的確定以及施工技術(shù)指導，監(jiān)理單位負責現(xiàn)場監(jiān)督，施工單位負責主體工程的實施，第三方檢測主導地基處理效果檢測驗證。

4.2 從實際出發(fā)，持續(xù)優(yōu)化設(shè)計

原設(shè)計采用土建工程和采空治理工程依次交叉推進的工序。由于土建施工單位和采空治理施工單位不屬于同一單位，在實際施工中，施工工序統(tǒng)籌安排的難度很大。為最大限度節(jié)省工程量和工程費用，經(jīng)征求建設(shè)各方意見，綜合考慮進度和費用等因素后。總包單位克服困難，優(yōu)化了設(shè)計和施工工序，先實施采空治理后進行土建施工，贏得參建各單位的認可。

4.3 發(fā)揮EPC優(yōu)勢，落實過程控制

采空治理施工管理過程中，推行全員、全方位和全過程培訓和檢查，落實各項要求，在安全和質(zhì)量有效控制的前提下，穩(wěn)步推進了工程進展。施工檢查方式采用了日常檢查、專項抽查和重點抽查。

1)嚴格要求勘探，保證資料真實性。巖芯采取率：勘探初期施工單位對采空區(qū)勘探認識深度不夠，巖芯采取率不足，對采空、

冒落、破碎帶劃分影響大，采取廢孔、整改、罰款等多種手段，狠抓巖芯采取率，確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準確。采空控制：嚴格落實勘探采空(掉鉆)報驗制度。勘探過程中如遇空洞(掉鉆)需報總包單位現(xiàn)場管理人員確認，確認后方可進行繼續(xù)勘探。

2)重點控制注漿，確保工程質(zhì)量。結(jié)合注漿工序和流程，細化注漿記錄用表，并對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行重點把控，要求各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)能夠相互匹配。

注漿材料確認：嚴格注漿原材料的進場報驗制度，做好源頭把控。組建由業(yè)主牽頭，總包、監(jiān)理參與的原材進場驗收組，現(xiàn)場簽認所有批次進場原材。

臺賬驗證：細化注漿工序，從材料消耗臺賬、漿液攪拌、漿液灌注三方面分別進行計量把控，做到三者之間能夠相匹配。

視頻監(jiān)控：引入視頻攝像，對原材料進出場、攪拌投料進行全程監(jiān)控。

5 結(jié)語

隨著國家鐵路的完善和對鐵路基建的投入加大，特別是對于采空區(qū)分布多的地區(qū)，當鐵路選線無法避繞時，就必須進行采空區(qū)治理。積累鐵路采空區(qū)相關(guān)的經(jīng)驗，盡快制定相關(guān)的行業(yè)規(guī)范和標準，進行工程總承包“交鑰匙工程”的探索，對于鐵路采空區(qū)治理工程的發(fā)展具有重要意義。

[1] 趙 斌,賈德勝.高速公路煤礦采空區(qū)治理工程質(zhì)量控制要點[J].西部探礦工程,2005(4):198-200.

[2] 李國和,李桂芳.采空區(qū)鐵路工程地質(zhì)選線研究[J].鐵道工程學報,2012(10):15-20.

[3] 彭永良.鐵路路基下伏多層大型采空區(qū)治理關(guān)鍵技術(shù)研究[D].成都：西南交通大學,2013.

[4] 李志華.鐵路煤礦采空區(qū)綜合物探技術(shù)研究[J].鐵道工程學報,2014(10):26-31.

[5] Arvind K R，Biswajit P，Gurdeep S． A study on backfill properties and use of fly ash for highway embankments[J].Journal of Advanced Laboratory Research in Biology，2010，2(1):110-114.

[6] 吳振穎.新建鐵路下伏采空區(qū)治理關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道勘察,2011(6):76-78.

[7] 成繼囯.太中銀鐵路寧東采空區(qū)治理控制技術(shù)分析[D].石家莊：石家莊鐵道大學,2014.

[8] 韋耀琥.廣西沿海鐵路煤礦采空區(qū)地基加固工程研究[J].鐵道工程學報,2013(7):6-10，46.

[9] 應(yīng) 森.成昆鐵路K309-K312段下伏采空區(qū)及沿線主要地質(zhì)災(zāi)害評價及治理方案研究[D].成都：西南交通大學,2013.

[10] 李喜林,王來貴,趙 娜,等.鐵路下伏采空區(qū)注漿材料配比試驗研究[J].硅酸鹽通報,2014(3):651-655.

On Engineering Primary Contractor of goaf in some railway

Tang Xing

(No.3RailwaySurveyandDesignInstituteGroupCo.,Ltd,Tianjin300142,China)

Taking the goaf project along some railway as the example, the paper introduces the grouting scheme and treatment scale in the railway construction, illustrates the treatment techniques of the goaf from the positioning, drilling, grouting manufacturing, and grouting, and explores the features of the primary contractor management of the goaf, so as to ensure the engineering quality, shorten the construction period and save the investment.

railway, goaf, grouting construction, primary contractor management

2016-11-22

唐 興(1990- )，男，助理工程師

1009-6825(2017)04-0243-02

TU472

A