交通部公路工程標準規(guī)范制修訂項目采空區(qū)公路設(shè)計指南調(diào)研報告

1 交通部公路工程標準規(guī)范制修訂項目采空區(qū)公路設(shè)計指南調(diào)研報告 表 1 調(diào)研日程安排表 調(diào)研地點 調(diào)研人 調(diào)研時間 調(diào)研內(nèi)容 前期調(diào)研問題準備 與遼寧交通院負責人座談，了解采空區(qū)概況 ） 錦州 遼寧院資料收集及座談 遼寧院資料收集及座談 返回 2 本次調(diào)研取得資料 3 份，即： （ 1）錦州至阜新高速公路煤礦采空區(qū)處治施工圖設(shè)計； （ 2）鐵嶺 （ 3）朝陽邊杖子煤礦繼續(xù)開采對公路穩(wěn)定 影響分析報告。 2 調(diào)研內(nèi)容 空區(qū)地質(zhì)背景 產(chǎn)資源類別 遼寧省地質(zhì)成礦條件優(yōu)越，礦產(chǎn)資源豐富，種類齊全配套，區(qū)位條件好，全省礦產(chǎn)資源總量豐富，但人均占有量不足；中小礦床多、大型特大型礦床少，部分支柱性礦產(chǎn) (如鐵礦 )貧礦和難選礦多，富礦少。 截至 2000 年底遼寧省已發(fā)現(xiàn)礦藏 115 種，在遼寧省境內(nèi)共發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)資源 110 多種，全省有探明儲量并納入遼寧省礦產(chǎn)儲量表的礦產(chǎn)共 70 種；遼河油田是中國第三大油氣田，石油、天然氣儲量分別占中國的 15%和 10%； 固體燃料礦產(chǎn) 3 種；非金 屬礦產(chǎn) 42 種，礦產(chǎn)地 668 處，各類礦山企業(yè) 6 千余個，遼寧省礦產(chǎn)儲量潛在價值為 億元 (不含石油、天然氣、煤成氣、鈾、地熱、地下水、礦泉水、玉石和含鉀巖石等礦產(chǎn) )。保有儲量在全國居首位的礦產(chǎn)有鐵 3 礦，紅柱石，菱鎂礦、熔劑灰?guī)r、硼礦、金剛石、透閃石 7 種；居第二位的礦產(chǎn)有玉石、滑石、玻璃用石英巖；居第三位的礦產(chǎn)有油頁巖、飾面用輝長巖、珍珠巖；居前五位的礦產(chǎn)還有石油、錳、冶金用石英巖、冶金用白云巖、冶金用砂巖、硅灰石、水泥配料頁巖、水泥肥料頁巖、水泥大理巖。此外，天然氣居全國的第七位，鉬礦、耐火鉆土、石煤居全國 的第八位。 與遼寧省交通勘察設(shè)計院座談了解到，本地公路建設(shè)遇到的大多是 煤礦采區(qū)， 而遇到 金屬礦區(qū)的情況較少，因此煤礦采空區(qū)穩(wěn)定問題成為 遼寧 礦區(qū) 公路建設(shè)中主要問題。 礦年代及空間分布特征 本次調(diào)研主要涉及錦州至阜新線高速公路采空區(qū)，即 7020，3658 路段（總長 372m）穿越錦州義縣聚糧屯鄉(xiāng)義縣煤礦采空區(qū)之上。該區(qū) 侏羅系阜新組砂頁巖中分布有三層煤層，層厚 狀大體上一致，走向北東南西、傾向南東、傾角 15o 左右，埋深 9 100m 不等。 層巖性特點 錦州至阜新線高速公路采空區(qū)地段屬低丘陵地帶，地勢起伏較大，相對高差達十幾米，地面凹凸不平，地貌單元復(fù)雜。 該采空區(qū)上覆地層為侏羅系阜新組泥巖、砂巖，沙泥巖互層以及泥巖夾煤層，地表淺部為太古界片麻巖及中更新世亞粘士，谷地為素填土。阜新組砂頁巖巖性較軟弱，巖層產(chǎn)狀變化不大，走向北東南西、傾向南東、傾角 10 20o 左右。片麻巖節(jié)理裂隙發(fā)育，風化成都不等，全風化 強風化巖芯呈碎屑狀碎塊狀，弱風化巖芯呈碎石狀短柱狀。中更新世亞粘士含角礫、混粗砂顆粒，呈硬塑狀態(tài)。 產(chǎn)資源開 采歷史 錦阜線高速公路義縣煤礦的開采始于 20 世紀 80 年代初，于 86 年閉礦，后又經(jīng)個體礦主多次開采，屬于小煤窯無序開采，亂采濫挖現(xiàn)象嚴重，采空率達77%以上。 4 礦工藝概況 義縣煤礦為鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體小煤礦，開采規(guī)模較小，開采工藝簡單，主要采用豎井采掘。豎井開采法可分為穿過礦體的豎井開采、下盤豎井開采和側(cè)翼豎井開采三種。義縣煤礦主要采用第一種方法。采空區(qū)中含有 8 個豎井，深度不一。 陷災(zāi)害發(fā)育歷史及危害程度 錦阜線高速公路采空區(qū)路段主要為侏羅系的全風化、強風化及 弱風化泥巖、砂巖及泥巖砂巖互層 ，煤層厚 空區(qū)埋深 9 m 不等，自北向南以約 15 度的傾角傾斜，采空高度 部因冒落而充填。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，但采空區(qū)頂板巖層的完整性較差，上覆巖層風化較嚴重，多數(shù)已坍塌形成冒落帶。 80 年代以來，隨著采煤活動的加劇，采空區(qū)上部房屋出現(xiàn)明顯的裂縫，公路 20 以北路段地面也有明顯的沉陷現(xiàn)象，采空沉陷對公路建設(shè)構(gòu)成嚴重的威脅，因此在錦阜線高速公路建設(shè)中對采空區(qū)路段進行了處治加固。 空區(qū)公路現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢評價 遼寧省錦阜線高速公路自 2001 年建成 投入運營至今，運營情況良好?，F(xiàn)場調(diào)查表明，穿越采空區(qū)公路路面未發(fā)生大的沉陷變形現(xiàn)象，路基穩(wěn)定（照片 1照片 3）。預(yù)估該段公路在未來使用年限內(nèi)不會出現(xiàn)問題。 照片 1 錦阜高速公路義縣段路面 照片 2 錦阜高速公路 40路面 5 照片 3 調(diào)研車行駛在錦阜線采空區(qū)路段 空區(qū)勘察 察思路 經(jīng)調(diào)查，遼寧公路采空區(qū)的勘察思路是：首先通過前期采礦資料的收集分析、結(jié)合實地踏勘、工程地質(zhì)測繪初步判斷采空區(qū)的分布范圍，查清地面變形破壞；然后采用工程物探的方法確定地下 空區(qū)的深度、規(guī)模、三帶高度、采厚比等，最后采用工程鉆探方法進行驗證。 術(shù)方法及特點 （ 1）工程地質(zhì)調(diào)繪 工程地質(zhì)調(diào)繪是工程地質(zhì)勘察中最主要、最根本的勘察方法。它運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論及有關(guān)學科知識對地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細觀察描述，以查明擬定場地內(nèi)工程地質(zhì)條件的空間分布和各要素間的內(nèi)在聯(lián)系，并按照精度要求將它們?nèi)鐚嵉胤从吃谝欢ū壤叩牡匦蔚讏D上。它具有經(jīng)濟、快速、有效等特點，是其他勘察手段的基礎(chǔ)和依據(jù)。 錦阜線采空區(qū)工程地質(zhì)調(diào)繪進行了資料收集，地質(zhì)素描圖及全方位拍攝高分辨率彩色照片等。通過對礦 主及在井下曾經(jīng)工作過的工人進行了咨詢，了解到軸線方向 40 20 左右各 50m 處為塌陷區(qū)，向軸線負方向 15m 為一采空區(qū)。 由于私人挖礦缺少必要的資料整理及技術(shù)支持，因此煤采開采資料收集比較困難，采空區(qū)位置較模糊。在采空區(qū)勘察中，則結(jié)合地質(zhì)填圖及 煤層產(chǎn)狀 ，推斷 6 地下采空區(qū)的位置，對收集到的資料起到了去偽存真的作用。 （ 2）工程物探 物探方法是該地區(qū)采空區(qū)勘察最為常用的手段。由于采空區(qū)與其相鄰介質(zhì)存在一定的物性差異，因此使用合理的物探方法，并與其他勘探方法相配合，對所測的物探資料進行綜合分析，可達 到查明采空區(qū)空間分布的目的。物探方法受到地形地貌等的影響因素較多，單一的物探方法一般很難達到理想的效果，可選擇多種物探方法進行綜合勘察。物探方法一般操作簡單，快捷，經(jīng)濟。 遼寧地區(qū)多 采用納米瞬變電磁法 (、電阻率高密度法及淺層地震波法等多種物探方法 進行采空區(qū) 勘察。 根據(jù)公路勘察技術(shù)規(guī)程、結(jié)合現(xiàn)場實際情況確定物探范圍、布置物探剖面及測點間距。 錦阜線采空區(qū)路段工程物探主要采用 電阻率高密度法 和 納米瞬變電磁法， 共布設(shè) 7 條物探剖面 , 測點間距為 2m。高密度電法剖面線總長度為 646m, 物探測點 309 個，斷面數(shù)據(jù)采集總數(shù) 3036 組。磁法剖面線總長度為 646m, 物探測點 330 個。 高密度電法使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的 高密度電阻率測量系統(tǒng)進行。 納米瞬變電磁法 使用北京地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的 懸絲式磁力儀。 （ 3）工程鉆探 在工程勘察中，鉆探是最常用的也是最有效的勘探手段。鉆探方法適用于不同地質(zhì)條件，能直接查明采空區(qū)位置，觀察采空區(qū)覆巖巖芯和采樣，勘探的精度高。鑒于物探方法受諸多因素的影響，具有多解性的特點，必須采用鉆探對物探勘察成果進行效驗，以確保物探勘 察成果可靠性。 錦阜線采空區(qū)路段在物探工作的基礎(chǔ)上，布設(shè) 6 個鉆孔對 物探勘察成果 進行驗證。鉆孔坐標及高程采用 全站儀測定，鉆探采用 鉆機回轉(zhuǎn)鉆進。 程勘察效果評價 通過工程地質(zhì)測繪、 采礦調(diào)查 和物探，結(jié)合鉆探驗證等綜合勘察手段 , 查明公路場地采空區(qū)分布，基本確定了采空區(qū)的分布長度和寬度以及影響范圍。工程地質(zhì)測繪簡單方便，但勘察深度也受到一定的限制。物探方法 操作簡單，快捷， 7 經(jīng)濟，且有一定的 精確度。調(diào)查表明，在采空區(qū)勘察中，僅采用單一的物探方法效果不是很理想， 最好結(jié)合實際情況，因地制宜采用 多種物探方法進行綜合勘察，并布置適量 鉆孔加以 驗證。 錦阜線采空區(qū)勘察采用 電阻率高密度法 和 納米瞬變電磁法相結(jié)合法進行，經(jīng)鉆探檢驗， 物探效果一般，也存在物探結(jié)果與實際情況不符的現(xiàn)象。分析其原因主要是物探工作受勘察場地地形等因素影響較大。 空區(qū)穩(wěn)定性評價 性評價方法 采空區(qū)穩(wěn)定性定性評價是經(jīng)驗分析法，其主要是根據(jù)采空區(qū)埋深、規(guī)模大小、覆巖巖性及結(jié)構(gòu)特征、三帶高度、采厚比、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、水的作用、地表變形破壞等情況，并考慮公路類別及等級，結(jié)合工程經(jīng)驗來判斷采 空區(qū)公路場地的穩(wěn)定性。 量評價方法 采空區(qū)穩(wěn)定性定量評價方法主要有經(jīng)驗公式法、解析法（常用概率積分法）及數(shù)值模擬法等，通過計算地基承載力、空區(qū)上覆巖層臨界厚度、剩余地表變形量、采空區(qū)巖土體應(yīng)力與應(yīng)變等，來分析采空區(qū)公路路基的穩(wěn)定性。 錦阜線采空區(qū)路段的穩(wěn)定性分析主要依據(jù)經(jīng)驗宏觀判斷。 定性評價參數(shù)的取值及獲取方法 依據(jù)相關(guān)規(guī)范及工程經(jīng)驗是該地區(qū)的穩(wěn)定性評價參數(shù)獲取的主要方法。在穩(wěn)定性定量評價中，計算參數(shù)的選取主要通過鉆孔或采坑取樣，室內(nèi)試驗，并依據(jù)現(xiàn)場實際情況加以修正后確定，有的參 數(shù)依據(jù)相關(guān)規(guī)范按經(jīng)驗取值。 用的穩(wěn)定性判別標準 通過與遼寧公路設(shè)計院座談了解到采空區(qū)的穩(wěn)定性判別標準是本地區(qū)勘察單位十分關(guān)注的重要問題，鑒于目前公路行業(yè)尚無規(guī)范可循，實際工作中采空區(qū) 8 的穩(wěn)定性判別標準，主要以采厚比指標，或僅僅依靠各自的經(jīng)驗宏觀判斷。 對于老采空區(qū)可按地表剩余沉降量等指標將采空區(qū)高速公路路基進行穩(wěn)定性分區(qū)，詳見下表。 表 2 高速公路采空區(qū)路段地基類型劃分表 定性評價方法及標準使用效果評價 本地區(qū)一般依據(jù)采空區(qū)的開采時間、開采 方式、開采深度、采空高度、采空率以及路基筑高等條件 , 按照我國其他高速公路 (太舊高速公路、晉焦高速公路 )采空區(qū)穩(wěn)定性分析的評價標準 (即對于采厚比大于 40, 閉礦 5 年以上 , 煤層傾角不大于 30 度的采空區(qū) ,認為地基穩(wěn)定 , 不予處理 ), 對該采空區(qū)路基的穩(wěn)定性進行判斷，以此作為是否處治的依據(jù)。如錦阜線采空區(qū)路段 70 以南屬于穩(wěn)定地段 , 而 70 20 路段屬于不穩(wěn)定路段，實踐表明所使用的評價方法及標準是較為合理有效的。 空區(qū)公路設(shè)計原則 在調(diào)研中，遼寧省公路建設(shè)遇到采空區(qū)時， 由于考慮設(shè)計費用及建設(shè)工期等因素，一般采取避讓的措施，在不得不穿越時，按照安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原則進行采空區(qū)公路設(shè)計。一般要求： （ 1）采空區(qū)的路基設(shè)計必須在采空區(qū)詳細勘察的基礎(chǔ)上進行。 （ 2）采空區(qū)的路基設(shè)計應(yīng)結(jié)合當?shù)丨h(huán)境特點、工程地質(zhì)條件、材料分布與供應(yīng)、資源規(guī)劃與工期要求等因素，進行多方案比較。 （ 3）公路保護煤柱的留設(shè)要求 保護煤柱的留設(shè)條件 在尚未開采的煤層分布區(qū)，屬下列情況之一者應(yīng)設(shè)保護煤柱。 9 橋和中型橋； 坡危險而又難以處理的路段。 保護煤柱的圍護帶寬度 路堤部分以公路兩側(cè)路堤坡腳外 1m 為界；路矩部分以兩側(cè)矩頂邊緣為界，兩側(cè)界線以內(nèi)的范圍為受保護對象。沿兩側(cè)界線向外留設(shè)圍護帶，高速公路圍護帶寬為 20m，一級公路圍護帶寬度為 15m。 保護煤柱邊界的確定 傾斜煤層保護煤柱的邊界根據(jù)上山方向移動角、下山方向移動角及松散層移動角，用垂直剖面法確定。 空區(qū)處治工程設(shè)計 用的設(shè)計依據(jù) 采空區(qū)的處治工程設(shè)計主要依據(jù)以下規(guī)范： （ 1）公路工程技術(shù)標準 （ 97） （ 2）公路路基設(shè)計規(guī)范（ 95） （ 3）巖土工程勘察規(guī)范（ 94） （ 4）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（ 91） （ 5） 公路工程地基處理手冊 （ 6） 高速公路采空區(qū) (空洞 )勘察設(shè)計與施工治理手冊 遼寧錦阜線采空區(qū)處治設(shè)計要求：道路是竣工一年內(nèi)路基沉降量小于 10計年限內(nèi)小于 25證在設(shè)計年限內(nèi)路基不發(fā)生破壞。要求空洞注漿充填率 75%，充填體的單軸飽和抗壓強度不小于 治范圍（處治范圍的確定原則及依據(jù)） 以錦阜線 為例加以說明： （ 1） 采空區(qū)處治長度：依據(jù)地質(zhì)勘察判定為不穩(wěn)定路段需要處治，即7020，全長 350m。 （ 2） 采空區(qū)處治寬度（ L）按下式計算： 10 L= 路基寬度 (B)十邊坡部分的水平距離十 2式中， H 為采空區(qū)底板至地面垂直距離； 為采空區(qū)覆巖應(yīng)力擴散角，取 70。 在設(shè)計時考慮到該采空區(qū)埋藏淺，為小煤礦生產(chǎn)，具重復(fù)采動性質(zhì)，因此除按上式計算路基的處理寬度以外，根據(jù)具體情況在計算處理寬度以外兩側(cè)各設(shè)一定保護帶。 （ 3）采空區(qū)處治深度 ： 依據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果確定，一般為采空區(qū)底板以 下一定深度，本工程為 1065m 不等。 （ 4）采煤豎井的處治：對采空區(qū)處理范圍之內(nèi) 6 個豎井以及距處理邊緣很近的 2 個豎井均列為處治對象，以消除不穩(wěn)定隱患。 治方案的選擇 （ 1）開挖回填： 適合埋深小于 4m 的空洞。即從地表開挖，一直挖至采煤空洞，然后回填夯實。此方案工藝簡單 , 施工質(zhì)量容易檢查和控制。對于 埋深小的空區(qū)， 遼寧省慣用這種方法。 （ 2）鉆孔 灌漿：可 處理各種類型的 空洞 （尤其適合于 埋深較大的空洞，一般埋深大于 4m）。即用鉆機打鉆孔，灌注粉煤灰水泥漿、水泥砂漿或砂漿等填滿空洞，該法 具有工藝簡單、 技術(shù)成熟、經(jīng)濟合理、工效高等特點，在我國煤炭、冶金、水電、鐵道等部門應(yīng)用較廣，在太舊等高速公路空洞處理上獲得了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。 錦阜線由于采空區(qū)埋深較大，但一般規(guī)模都很小，因此主要 采用 純壓式孔底灌漿法處理方案， 利用漿液制輸系統(tǒng)制漿，通過鉆孔打通采空層，通過注漿管路將水泥砂漿、水泥粉煤灰漿直接灌注到煤層采空層中進行充填，進而逐漸沉積、結(jié)石，最后充滿采空層及冒落帶裂隙空間。 以孔底注漿方式施工的優(yōu)點在于能有效解決孔口注漿時，漿液離析以及孔壁上易形成瓶頸、易造成漿液已滿的假象等問題，有利于保證灌漿的 質(zhì)量。 對于采礦豎井則采用 回填注漿處治 方案 ，效果較好。 治工程設(shè)計概況 遼寧錦阜線采空區(qū)灌漿處治工程設(shè)計概況： 11 （ 1）注漿孔布置 本處治工程共打 223 個注漿孔，其中 73 個帷幕孔， 146 個普通孔及 4 個檢查孔。帷幕孔間距為 10m；普通注漿孔采用三角形布置，垂直路線方向的列距均為 10m，路線左右各 10m 范圍的五行注漿孔行距采用 5m，左右 10m 以外的其他各行注漿孔行距由內(nèi)向外分別按 10m、 5m 交錯排列。帷幕孔是布設(shè)在處治范圍邊緣上的灌漿孔，主要目的在于防止注入的砂漿擴散過遠，造成漿液流失，起封堵帷幕、 地下?lián)跛畨ψ饔?；普通灌漿孔是將帷幕內(nèi)采空區(qū)空洞填塞擠密；檢查孔是檢查注漿效果的。但三者灌漿目的都是充填、加固采空區(qū)及其冒落堆積物的孔隙。 （ 2）注漿孔參數(shù) 帷幕注漿孔采用 150孔，至基巖 8m 變徑為 130通注漿孔采用 130孔，至基巖 8m 變徑為 91鉆至采空區(qū)底板 終孔。 （ 3）注漿材料及配比 本工程采用的注漿材料及其規(guī)格列于表 3。 表 3 制漿原料表水泥砂漿：水泥、砂、水的比例為 1： 2： 1： 2： 加入占水泥重量 3水玻璃速凝劑。 水泥粉煤灰 漿：水泥、粉煤灰的比例為 1： 1 和 1： 井灌漿為 1： 2。 4）注漿參數(shù) 設(shè)計要求：注漿壓力達到 續(xù) 15漿量小于 70L/續(xù)15上。達到上述兩個條件即可停止灌漿。漿量均小于 50L/右后才停止灌漿。 12 計方案合理性評價 針對調(diào)研中收集到遼寧地區(qū)的公路采空區(qū)處治設(shè)計方案，結(jié)合現(xiàn)場走訪，從公路建設(shè)至今，采空區(qū)路段未見大的變形，公路運營良好，可見當時選擇的設(shè)計方案比較合理。 空區(qū)處治施工 工組織設(shè)計概況 該地區(qū)采空區(qū)處治之前，均按相關(guān)規(guī)范進行處治施工組織設(shè)計，其內(nèi)容包括人員安排及職責、施工程序、施工工藝及技術(shù)要求、施工機具選擇、施工進度、施工質(zhì)量控制以及相關(guān)應(yīng)急措施等。 現(xiàn)將錦阜線采空區(qū)灌漿施工簡述如下： （ 1）灌漿孔施工 根據(jù)設(shè)計布置鉆孔位置，施工鉆孔灌漿分為帷幕注漿孔和普通注漿孔兩種，其中帷幕注漿孔 73 個，灌注水泥砂漿；普通注漿孔 146 個，灌注水泥粉煤灰漿。鉆孔由南至北跳孔進行，按序帷幕孔、序普通注漿孔 、 序帷幕孔、 序普通注漿孔順序施工。首先施工帷幕孔，然后施工普通孔，以防止互 相擾動，漿液竄孔，同時 序孔壓漿也在一定程度上填充序孔未填實部分。序孔、 序孔的布孔次序均遵循由低到高的次序進行。 在注漿孔施工時，要求必須采用回轉(zhuǎn)方式鉆進，不允許沖擊鉆孔，以防采空區(qū)突然塌落。由于處理段以下的采空區(qū)為灌漿充填部位，因此必須用清水鉆進，絕對不能用泥漿做循環(huán)液，避免影響灌漿效果?？卓?、孔壁維護要求保持到本孔灌漿結(jié)束。 注漿孔結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 13 a. 帷幕注漿孔結(jié)構(gòu) b. 普通注漿孔結(jié)構(gòu) 粘土，孔口管，砂漿，法蘭盤，采空區(qū)， 帷幕灌漿 圖 1 注漿孔結(jié)構(gòu)示意圖 （ 2）制漿工藝 制漿前先將砂、粉煤灰過篩，制漿時先往攪拌罐中注入清水（用標尺計量），開動攪拌機，同時倒入水泥（以袋計量），攪拌均勻后，再倒入過磅后的砂或粉煤灰?；緮嚢杈鶆蚝笤俚谷怂Ａ?，加入水玻璃 3鐘后漿液攪拌時間已大于 10 分鐘，漿液已攪拌均勻且有一定粘度，即可開泵灌注。制漿工藝流程見圖2。 圖 2 制漿工藝流程 （ 3）灌漿技術(shù)要點 本工程其灌漿方式采用純壓式孔底注漿方法（如圖 3 所示），采用孔內(nèi)止?jié){、全孔一次灌漿方法。灌漿施工技術(shù)要點如下： 導管，封孔， 孔口管，采空區(qū)頂板，采空區(qū)底板 圖 3 純壓式孔底注漿示意圖 注漿管采用 50壓 (上 )尼龍管，插入距采空區(qū)底板 漿壓力 14 鉆孔完成后，下入帶環(huán)形托盤的孔口管，長度為 幕孔孔口管徑為 114通孔孔口管徑為 60入變徑處導正，然后在孔口管周邊澆筑 1： 2 水泥砂漿，從托盤開始向上止?jié){，澆至孔口 2m 左右，改用粘土搗實，填至地面管口，待凝固 2進行灌漿。灌漿工藝如圖 4 所示。 圖 4 灌漿工藝流程圖 為防止虹吸作用將注漿管吸入采空區(qū)，先利用楔形木片卡在孔口管處，待壓力升高后，為防止注漿管外竄及孔口留漿，要擰緊封子裝置上蓋，壓住止?jié){膠板及注漿管，加壓至灌漿結(jié)束，然后封孔。封孔裝置如圖 5 所示。 上口管，下口管，止?jié){膠板，管箍 圖 5 封孔裝置示意圖 灌漿前，先用清水沖洗孔壁，進行簡易壓水試驗，確定單孔吸漿量。然后再開始灌漿，灌漿時應(yīng)先用稀漿，再用濃漿，最后再用稀漿。 本工程采空區(qū)埋深由南向北逐漸加減小，施工中由南向北先施工周邊孔并進行灌漿，使采空區(qū)形成一 個東、南、西三面帷幕，再施工中部普通孔，這樣漿液在采空區(qū)中順勢南流，北列孔注漿向南列孔位置疊加（圖 6），甚至跨列疊加，其充填效果明顯提高。 終止注漿 備 料 拌制漿液 定點 成孔及下套管 下注漿管、澆鑄孔口管 注漿 觀察注漿情況，抽樣試驗 15 注漿孔，采空區(qū)，漿液 圖 6 漿液疊加示意圖 （ 4）豎井回填及地表淺層處理 豎井的處理： 在豎井內(nèi)澆鑄 混凝土蓋板。在 120角半徑中點布 3個注漿孔，將注漿管插入水面下井底部位，注入 1： 1 水泥粉煤灰漿，觀測水位抬升情況，當確認井下附近巷道空間充滿后停灌 待凝，然后填充砂礫、卵石及礦渣，用井口串斗填充，邊填邊注入粉煤灰漿，間歇式填充，至井口 1m 處填充素土。 地表淺層處理：在公路 90 地段北部，因地表沉降裂隙發(fā)育，需進行開挖回填處理，開挖深度 1 用白灰、素土回填壓實。白灰、素土比例為 2： 8，共回填 4 層，每層厚 30實度達到 91%以上。 工機具選擇及設(shè)備型號 注漿系統(tǒng)由鉆機、料場、一級攪拌池 (機 )、二級攪拌池 (機 )、供水系統(tǒng)、注漿泵、注漿管道、封孔裝置等組成。 鉆機：采用 汽車工程鉆機，成孔直徑 89深 20 料場：應(yīng)平整，要求設(shè)有防潮、防水措施。 攪拌機：一次攪拌量 應(yīng) 蓄水池：應(yīng)依據(jù)注漿工程具體而定。 注漿泵：當進行水泥粉煤灰漿注漿時，宜采用變量泵，其額定排量不小于200L/漿泵應(yīng)力大于注漿最大壓力的 ；當進行水泥砂漿注漿時，宜采用 采空區(qū)處治泵，保證孔口管壓力達 上。注漿孔壓力 16 表最大量程應(yīng)大于 封孔裝置：注漿孔采用 50管 , 帷幕孔采用 100管 ,在管子前端20焊接一圓形法蘭盤（托盤直徑 120間） ,下入孔內(nèi)變徑處 ,封孔位置在基巖內(nèi) 8。 注 漿管：用 50 100管 ,絲扣聯(lián)結(jié)。 工質(zhì)量控制參數(shù) 遼寧地區(qū)采空區(qū)處治質(zhì)量控制參數(shù)主要參照設(shè)計要求，如注漿處治時，要求空洞注漿充填率應(yīng)達到 75%，充填體的單軸飽和抗壓強度不小于 開挖回填處治時，填土 壓實度達到 91%以上。 工效果評價 從該地區(qū)的采空區(qū)處治效果，以及近些年來的采空區(qū)公路運營情況來看，一般來說施工效果良好。但是有的工程項目，因施工組織管理不到位，施工效果較差。 空區(qū)監(jiān)測及處治效果檢測 測、檢測工作概 況 采空區(qū)監(jiān)測、檢測是評價采空區(qū) 處治效果的手段。 由于本次調(diào)研的錦阜線采空區(qū)處治工程完成較早，其相應(yīng)的監(jiān)測檢測資料未收集到。下面就鐵嶺 根據(jù)設(shè)計要求，該路段容許工后沉降 30堤與樁基構(gòu)造物毗連部位容許工后沉降 10工期間，路堤地面沉降速率每晝夜不應(yīng)大于 了解施工和工后地面變形情況，分別在采空區(qū)的兩端共分別分布在采空區(qū)的兩端相對穩(wěn)定地段布設(shè)了 13 個控制點（ 8 個位移控制點， 5 個高程控制點）。在采空區(qū)的關(guān)鍵部位共布設(shè) 5 組位移觀測點（公路東側(cè) 2 組， 西側(cè)布設(shè) 3 組），每組 3個觀測樁點，觀測點間距為 1m，組與組之間相距約為 200m。沉降觀測點布設(shè) 8個，基本是沿線路均勻分布。 17 地面變形監(jiān)測時間一般參照工程測量相關(guān)規(guī)程確定。 測儀器與方法 沉降觀測使用蔡司 準儀，配銦鋼合金尺進行，采用其中一控制點假定高程作為起始高程點，每次監(jiān)測均至少帶上 3 個控制點構(gòu)成附合路線進行平差，從最后成果中自檢控制點的穩(wěn)定程度，再計算監(jiān)測點的沉降值。 位移觀測使用蔡司 010 型經(jīng)緯儀，采用視準線法 (小角度法 )，即在控制點與監(jiān)測點之間距離大約相等的情況下，通 過觀測水平角 (小角度 )的變化量，計算出側(cè)向位移量。 量檢測測儀器與方法 座談了解到，采空區(qū)處治效果的檢測一般采用常規(guī)手段，主要是 鉆孔取芯檢測：注漿施工結(jié)束 3 個月后，進行鉆孔檢驗。通過孔內(nèi)取芯直接觀察采空區(qū)的漿液充填情況，要求巖芯無側(cè)限抗壓強度 結(jié)合鉆探過程中循環(huán)液的漏失情況及孔壁的穩(wěn)定性等評價注漿質(zhì)量。檢查孔個數(shù)是總注漿孔數(shù)的 2%。 孔內(nèi)波速檢測：在檢查孔內(nèi)進行波速測試，采空塌陷冒落帶處理后的波速應(yīng)大于 160m/s。 測、檢測方法實用性及成果可靠性評 價 調(diào)研中未遇到。 18 3 調(diào)研結(jié)論與建議 論 （ 1）遼寧省礦產(chǎn)資源豐富，因礦產(chǎn)資源的開采地下采空區(qū)分布廣泛。已建或在建公路穿越的采空區(qū)多為小煤礦或小煤窯采空區(qū)，采空區(qū)規(guī)模一般不大，空間分布無序，規(guī)律性差。采空區(qū)地面有不同程度變形及塌陷現(xiàn)象。 （ 2）公路采空區(qū)勘察方法簡單，主要采用工程地質(zhì)調(diào)繪物探，輔以鉆探驗證的方法來查明地下采空區(qū)。由于該地區(qū)多為小煤礦或小煤窯無序開采，基本無開采資料可查，勘察中查清地下采空區(qū)空間分布難度較大。 （ 3）在進行公路采空區(qū)的穩(wěn)定性評價時，一般以經(jīng)驗為主，采用 宏觀定性評價。定量評價不足，