邢汾高速公路采空区治理的关键技术

邢浩 王建伟 刘守华

摘要:随着高速公路的建设和完善,采空区治理技术在高速公路建设中的作用越显重要,根据实例工程,详细说明了采空区治理中的关键技术。

关键词:采空区钻孔浇注孔口管注浆

中图分类号:U412.36+6 文献标识码:Ａ 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0088-01

1 工程概况

邢汾高速公路邢台至冀吾界段K41+100至K41+800间有5处采空区,分别位于A、C、E、G、I区,采空区基岩为片麻岩,产状350/12。经综合分析计算,采空区欠稳定,对高速公路的路基建设存在不安全隐患,影响严重,需加强治理。根据工程地质物探勘探资料及原设计资料要求,本治理工程采用全充填压力注浆法治理方案。用钻机在地表打孔后,通过注浆泵、注浆管,将水泥粉煤灰浆注入采空区及其上覆岩体裂隙中,浆液经过固化,胶结岩层裂隙带,同时采空区的浆液形成的结石体对其上覆岩层形成支撑作用,保证路基及边坡的稳定。

2 主要施工内容及方案

2.1 测量放样

采空区处治设计图中设计了每个孔明确的孔位,并对每个孔进行了编号(各孔位坐标见附表)。注浆孔应用全站仪进行实地测量放样,钻孔实际位置原则上不应超过设计位置1.0m。确因地形影响,钻孔不能放在设计位置时,可视具体情况予以调整。帷幕孔须遵照设计图纸放样。

2.2 灌浆孔的施工

采用150型钻机安装Φ130mm钻具开孔,钻至完整基岩面5m以下后下入Φ127mm套管护壁,然后變径为采Φ91mm,钻至至采空区底板以下0.5m终孔。在成孔过程中做好钻探原始记录和岩心编录,对突然发生的漏水、掉钻、卡钻、埋钻等现象及时、准确、详细记录深度、层位和耗水量。

钻孔施工顺序为先施工帷幕孔,在施工注浆孔,先施工采空区底板标高较低位置的注浆孔,再沿着倾斜方向由低而高,由四周向中部的次序展开施工。

对位于采空区G区内已经施工完成的通道下面的注浆孔采取处理方法为在靠近通道基础外侧的位置钻斜孔至设计位置(倾斜角度尽量小)。

成孔设备为XY－150型工程钻机,钻孔孔位误差小于5cm,钻孔Φ130mm。钻好孔后即下注浆管,直径=50mm,管壁四周预先钻好小孔。小孔间距10cm,呈梅花状排列。

2.3 浇筑孔口管

将一端带有Φ120mm法兰盘的Φ50mm注浆管下入孔内变径位置处,注浆管露出地表的长度为≥50cm,管口安装丝扣管箍并封堵,在孔内投入20cm深度的碎石,堵住大的缝隙,在投入30cm深度的粘土,防止水泥浆液大量渗漏,然后注浆孔内灌满水灰比为0.5:1的水泥浆进行封堵。

2.4 注浆材料及配比

本项目注浆加固材料为水泥、粉煤灰、和水玻璃。水泥采用P·O·32.5的普通硅酸盐水泥;施工用水的pH值≤7,SO4-2含量≤1%;粉煤灰的各项指标均应符合GB15916—91Ⅲ级质量要求,水玻璃为硅酸钠水溶液,是无色透明的粘稠液体,溶于水,含有杂质时呈淡黄色或青灰色,分子式为Na2O·nSiO2,浓度为30～35Be,模数n为2.4～2.8。

3 施工工艺和技术要求

3.1 注浆工艺流程(如图1)

3.2 注浆材料配制

浆液配制应按设计浆液配合比进行,并随机抽查浆液的各项指标。原材料:水用水表或定量容器计量;水泥按袋或按定量容器(散装水泥)计量;粉煤灰用定量容器计量。搅拌过程:每次搅拌时间不得少于5min。注浆采用装液浓度先稀后稠的方法,注浆开始后,要定时观测泵的吸浆量和泵压,记录注浆过程中发生的各种现象,收集原始数据,并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。为便于注浆质量控制,实际注浆时,每孔选稀、稠两种配比的浆液进行灌浆,稀浆灌注量取单孔注浆量的20％为宜。当注浆量较大时,应采用间歇式注浆法施工,或在浆液中加入水泥重量2%的速凝剂。

3.3 施工顺序

注浆孔施工顺序为先两侧,再中间,先倾斜采空区下山方向,再由下山方向向上山方向展开。两侧的注浆孔施工时采用间歇式注浆,每次注浆时间一般不要超过10小时。

3.4 单孔注浆结束标准

单孔注浆结束标准按该路段现场试验确定,在未确定单孔注浆结束标准前,按以下要求控制:在注浆孔的注浆末期,泵压逐渐升高,当孔口注浆压力在1-3MPa,泵量在70L/min稳定10-15min时单孔注浆结束标准:泵压逐渐升高,当泵量小于70L/min时,孔口压力在1.0—1.5MPa之间,稳定10～15min;注入一定量的浆液后,地表裂隙跑浆,孔口压力≥0.3MPa,可结束该孔的灌浆施工。为防止出现穿孔和浆液大量流失,采用跳两孔施工、间歇施工和增加速凝剂掺量的方法。注浆过程中若出现地表裂隙大量跑浆时,应采用间歇式注浆,或减小泵量的措施,阻止浆液从地面大量流失。

鉴于采空区的复杂性,在施工过程中,注浆孔的深度、注浆量的大小与设计量可能存在一定的差距,应根据现场的实际情况确定。

4 注浆加固效果检验

在注浆加固施工结束后,待水泥浆达到凝固期,采用钻孔抽芯法,取样试验配以孔内物探检验,检查孔一般布置在地基沉降量最大部位或在处理施工中出现问题的部位。具体按以下方式进行:

(1)通过钻探取芯,以及物探(弹性波速测井)对采空区的充填率或厚度作出评价;波速＞160m/s,表明注浆加固效果良好

(2)通过对芯样的观测及测试、评价采空区及塌陷区密实度及强度指标,充填体强度应＞0.2MPa。

(3)检验时间一般应在施工结束28天后进行,必要时可考虑适当提前。

(4)经检验未达到预期效果时,应补充加密注浆,达到满意的效果为止。