關于采空區公路建設中路基注漿技術的應用探析

楊保強

摘要：文章基于目前采空區公路建設實際情況，總結路基注漿施工工藝特點以及路基注漿施工路線選擇依據，提出了采空區開展公路建設時應用注漿施工工藝的工藝流程，以供參考。

關鍵詞：采空區公路建設;路基注漿施工工程;施工技術

一、引言

煤炭作為我國重要的戰略物資，對于推動國民經濟發展起到關鍵作用。但是在大范圍開展煤炭開采作業的過程中，也對后續工程建設造成不利影響。表現出采礦作業會增加地面沉降、地裂縫、地下水污染以及地下水資源枯竭等問題的概率，其中的煤礦采空區也增加了公路工程建設難度。因此在公路工程建設中跨越采空區時，應結合施工經驗合理應用路基注漿技術來處理采空區地基，確保此地區公路工程建設工作的順利開展。

二、采空區公路建設現狀

在我國加快城市建設速度的過程中，不僅加大了對各類基礎設施工程的投資和建設力度，而且也在持續開展對現有和老化基礎設施的重建與擴建工作。在資源型城市中開展基礎設施建設工作中，往往會在工程建設時遇到要跨越采空區的情況，比如要進行大量高速公路、鐵路以及隧道和橋梁工程的建設，以及其他的民用建筑和民生基礎設施的建設。但是由于此區域中所建設的各類工程，在長時間運營過程中會受到荷載和地震力等因素的影響而出現安全隱患，可能會出現地面沉降等地質災害而影響路基、路面的平整性，導致路面開裂等影響公路運營安全的問題。因此，針對采空區公路建設，通常采取架設橋梁以及治理采空區兩種方式，前者雖然可以完全擺脫采空區對公路建設的影響，但是需要消耗更多的成本。后者則主要是對采空區進行完全填充或者是采取地下采空區支護的方式來減少此區域所建設的公路工程運營中的危險性。此種方法的有利于提升公路工程建設和運營的安全性，而且具有較低的施工成本，通常分為支撐加固法和填充加固法，比如目前國內通常針對不穩定的老采空區采取灌漿的方法進行加固。

三、路基注漿施工工程的特點

適合建設公路工程的采空區，通常已經閑置了至少五六年的時間，這使得采空區的穩定性較差。而且由于孔的孔徑有限，無法使用廢蛭石等大直徑材料對采空區進行填充。此外，采空區上部的采礦區域中也容易存在分離層和裂縫等問題，導致公路工程施工和運營中的殘余沉降問題。因此，為了提升此覆蓋層的強度來提升其抗變形能力，通常對采空區及其上方的部分覆巖采取用漿液膠結的處理方式。通過相應的粉煤灰灌漿試驗可知，通過注漿技術的應用，可以提升裂隙巖體的性能30～50%左右。而且通過數值模擬可知，受到采礦因素的影響，石灰巖層上方的巖體會出現小規模的拉伸變形問題，所以只需要對石灰巖層下方的巖體進行灌漿處理。

四、路基注漿施工路線的選擇

在采空區開展公路建設之前，需要結合城市經濟發展總體規劃目標來選擇合適的施工路線。這主要由于采空區周圍存在數量較多的煤礦企業，如果在施工中出現安全事故，則會對周圍的煤礦企業造成較大的危害。而且在周圍煤礦持續開展采礦作業過程中，會影響公路建設之前的地質調查工作，導致此區開展公路工程設計和施工難度、施工成本和風險的增加。因此，在選擇不同的施工路線時，需要衡量不同施工方案的優缺點，保證周圍煤礦企業開采經濟效益與采空區處理成本、公路工程建設成本之間的平衡。比如在詳細調查現有干線和未來路網規劃現狀之后，與公路建設部門進行協調，保證所設計公路工程的寬度、與周圍建筑的安全距離以及規劃計劃等符合相關要求，保證公路工程建設的安全性與穩定性。

五、路基注漿施工技術流程

（一）注漿施工方案設計

在采空區公路建設之前，需要全面勘察此路段的地質情況并開展室內和室外注漿試驗工作，依據注漿設計理論要求來合理選擇所用注漿技術工藝以及注漿材料。比如選擇粉煤灰和粘土作為注漿材料，而且要盡量減少水泥的使用。在注漿施工中采取一次成孔和一次全部灌注的注漿施工方式。可以重復利用注漿管，但是不允許漿液流失。結合注漿作業要求合理開展施工組織設計，做好施工設備、材料以及人員的安排。

（二）孔位布置

針對停采時間比較長的采空區，由于其中基巖中的裂隙較多，針對其上浮巖體采取三維裂隙充填方法。在設計漿液配比時應結合三維裂隙充填方法的原理以及此采空區的實際地質條件進行設計，并且連續灌注2h漿液，控制壓力為0.5MPa，可以叨叨14m左右的擴散半徑要求。然后結合實際比較復雜的地質情況，合理選擇布孔方式來提高地基處理效果。

（三）選擇漿液材料

為了保證施工效果，需要結合采空區中富水層較多的情況以及穿過多層采空區時性質容易改變等特征，對所用水下漿液材料的凝結時間、結石率、強度等性能進行合理分析，充分利用當地比較豐富的粉煤灰材料，使用高摻量粉煤灰水泥漿液。

（四）鉆孔施工

鉆孔作業時通常采取一次成孔或者分段成孔的方式，通常在注漿作業時針對中間注漿孔或者是深度在50m以內的孔，可以采取孔口封閉一次全灌注注漿方式。而針對邊緣孔或者是深度在50m以上的控制，則需要采取分段注漿方式。

（五）注漿施工

在注漿作業之前需要開展清孔作業，將其中的雜物清除。然后使用稀漿和濃漿間隙注漿的方式，做好間隙前的壓水作業，保證間歇時間在12h以上。如果采取間歇分段注漿方式，控制上下段的間隔時間在36h以上。對于中間空則采用間歇式定量注漿的方式，按照1/2和3/4間歇的方式開展注漿作業。而邊緣孔則采取間歇定量注漿方式，在上端完成單孔設計流量的1/3之后開展第二序次注漿作業。對于不同段注漿作業要嚴格控制注漿質量，確保地基處理效果。

六、結語

在能源型城市中大規模開展基礎設施建設過程中，難免需要在采空區開展公路工程建設。但是采空區會對公路建設質量產生不利影響，這就需要分析目前常用的地基處理方式，選擇注漿施工方式來處理地基，合理選擇路基注漿施工路線，嚴格按照文章中介紹的工藝流程來確保注漿技術的應用效果，切實保證采空區公路建設質量。

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作者單位：漢中市慧杰古建園林工程有限公司