高速公路路基工程特殊路段处理—煤矿采空区治理

刘 健

（厦门合诚水运工程咨询有限公司， 福建 厦门 361000）

0 引言

在特殊地区路基施工时，承包人应严格执行《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017—96）和《公路路基施工技术规范》（JTJ033—95）有关规定。本篇论文就以乌阿高速公路为例，主要对高速公路路基工程特殊路段处理—煤矿采空区治理进行了分析和研究，首先对采空区特征进行了介绍，其次对采空区治理施工方案进行了介绍，再次对注浆治理质量标准及控制进行了介绍，最后对安全生产保障措施进行了介绍，并且进行了总结。

1 采空区特征

1.1 气象、水文

本项目区位于内陆，远离海洋，属于寒温带大陆性干旱气候。其特点是冬季漫长，夏凉短促，无霜期短，降水很少，蒸发旺盛，空气干燥，气温变化大，积雪薄而不稳定，春秋多大风，全年盛行偏西风，具有明显的高寒特点。冰冻、积雪（风吹雪）为公路主要病害。

年平均气温7.3℃，极端最高气温41.9℃，极端最低气温-37.2℃；年平均降水量143mm，年平均蒸发量1842.2mm；最大季节冻土深度184cm，年平均大风天数（≥8 级）共68 天，最大风速为24m/s，平均风速为3.4m/s，主要风向为W 和NW；最大积雪厚度30cm；无霜期135 天。

1.2 岩土特征

注浆钻孔主要通过残积土和强风化泥岩、砂岩互层地层：残积土，主要以砂砾、粉土为主，厚度0.3m 至1.0m 不等。

强风化泥岩、砂岩，埋深0.3m 至1.0m，局部地段直接出露于地表，风化裂隙发育，部分风化呈破碎状、土状，岩体破碎，岩土质量级别为Ⅴ级，结构紧密，力学性能良好。

2 采空区治理施工方案

2.1 施工准确

2.1.1 实验准备

采空区治理工程开工前，试验人员根据施工技术规范、《公路土工试验规程》(JTG3430—2020)及设计文件提供的资料，自行配置浆液，对浆液的流动性、结石率、比重、凝结时间和结石抗压强度进行试验。确定浆液各项指标符合规范要求，确保工程质量达标。

2.1.2 技术准备

（1）采空区治理开工前，熟悉并审核图纸，熟悉采空区走向，巷道尺寸，目前状况。

（2）熟悉和分析施工现场的地质、水文资料，向现场施工人员进行技术、操作、安全、环保交底等，确保施工过程的工程质量和人身安全。

（3）结合设计图纸和孔位的要求对现场钻孔进行布置，具体布置如下：

a、钻孔间距：沿道路左右最外侧各两排为帷幕注浆孔，孔距为3m；中间均为充填、固结注浆孔，孔距、排距均为6m；注浆孔采用梅花形布置。

b、钻孔编号：帷幕注浆孔共4 排，编号为W1 至W4；充填、固结注浆孔共15 排，编号为Z1 至Z15，钻孔时将对现场孔位进行编号作业【1，2，3】，编号顺序沿道路里程方向由小到大编号，（如第一排充填、固结注浆孔的第三个孔编号为Z1-03）。

c、孔深布置：结合设计图纸要求，帷幕注浆孔01～19，充填、固结注浆孔01～09 号孔孔深为70m，合计211 个；帷幕注浆孔20～29，充填、固结注浆孔10～14 号孔孔深为65m，合计115 个；帷幕注浆孔30～39，充填、固结注浆孔15～19 号孔孔深为60m，合计115 个；帷幕注浆孔40～45，充填、固结注浆孔20～22 号孔孔深为55m，合计69 个；帷幕注浆孔46～54，充填、固结注浆孔23～27 号孔孔深为50m，合计111 个；

d、先导孔布置：钻孔施工时，按照设计要求需选取3%代表性强的钻孔作为先导孔，先导孔选取原则为均匀分布、深浅结合，并且按照80%先导孔在路基范围内的要求布设.

2.1.3 测量准备

⑴根据交桩资料和设计文件进行控制复测，导线复测按一级导线的技术要求复测，水准复测采用四等水准测量。

⑵根据设计图纸计算出注浆钻孔坐标，并导入全站仪中，方便施工开工时准确无误放样。

2.2 施工方案

2.2.1 钻孔施工

2.2.1.1 一般要求

钻孔工作在进行的时候如果遇到岩性变化或者是掉钻的情况发生一定要做好详细记录，这样后续工作人员在进行工作的时候就可以根据记录的内容及时的进行处理。

如果在钻孔工作进行的时候遇到突然暂停的情况，先及时的对孔口做好保护工作，减少污染物流入的几率。在设计钻孔进尺深度的时候要先对实际情况进行检查，检查合格之后才能进行后续的工作。

2.2.1.2 先导孔

（1）钻孔工作在进行的时候要先把中间的钻孔作为先导孔进行使用，先导孔一定要分布均匀，这样才能在施工的过程中具有一定的代表性，所有的先导孔在分布的时候要注意深浅结合在一起，深浅结合的目的就是为了在进行后续验证工作的时候为验证工作奠定一个扎实的基础。

（2）需要注意的是：先导孔在进行钻孔工作的时候要先取出岩芯，取出之后按照顺序有序完成编号，编号完成之后在进行钻孔冲洗和长度测量的工作，所有的工作内容都需要及时的进行记录，然后根据记录的数据信息绘制相应的柱状图，为以后的岩芯描述提供一定的帮助。

（3）钻孔工作在进行的时候要控制好钻进回次进尺的长度，一般长度要小于3m，如果在进行的时候发生磨损情况要及时停止工作，维修完成之后在进行后续的工作。在工作进行的时候先导孔的岩芯采取率要高于65%。

2.2.1.3 施工孔

（1）钻孔工作在进行的时候要严格按照施工图纸的内容进行钻孔工作，同时注意好每个钻孔的偏差，偏差的数值不能大于30cm【4，5】。

（2）钻孔开孔的直径一定要大于130mm。在进入第四系的时候需要先稳定基岩地段，然后在下入套管，下入套管的时候要注意和钻孔不要出现交叉情况，这样才能为以后的施工工作提供更多的帮助。施工完成之后在用水泥把套管封闭起来，然后在继续进行钻孔工作，钻孔工作进行的时候要先更换原来的钻头，钻头的数值为Φ110mm 口径，钻头的深度要和设计的深度保持一致。

（3）当钻孔工作在进行的时候遇到有困难的地方，要先对其困难的地方进行注浆处理，处理完成之后再进行钻孔工作，需要注意的是：如果钻孔工作时出现漏水的情况一定要停止工作进行检查，找出原因和解决方案，解决完成之后再进行后续的工作。

（4）钻孔工作完成之后要注意做好冲洗的工作，冲洗工作在进行的时候要注意控制好孔底的沉积厚度。

2.2.2 制浆施工

（1）制浆时要控制好搅拌的时间，同时在搅拌的过程中要注意均匀搅拌，尽可能的分散，这样就可以获得人们需要的稳定浆液。制浆施工进行的时候一定要注意控制好搅拌的时间和搅拌的速度。

（2）从调制浆液到使用完成时间上要控制在4 小时之内。

（3）制浆工作在进行的时候要控制好整个制浆的温度，一般在5～40℃之间，如果超过这个温度制出来的浆液也不能进行使用。

（4）需要集中制浆的时候要在搅拌的时候进行二次搅拌。

2.2.3 注浆施工

注浆施工要注意控制好压力、流量、水灰比三个因素。

注浆施工的工作顺序为：对帷幕Ⅰ序进行钻孔处理，处理完成之后进行注浆，注浆完成之后对先导孔进行钻孔和注浆处理工作，然后对其进行填充处理，填充完成之后在对固结Ⅱ序进行同样的工序，然后在对固结Ⅳ序进行同样的工作，所有工作完成之后检查钻孔的情况，检查完成之后对钻孔进行相应的物探检测，检测完成之后做好注浆和封孔的工作。

整个工作需要注意控制好射浆管和注浆底部的距离，一般要小于2m。

3 注浆治理质量标准及控制

3.1 浆液验收

各制浆站要按设计要求测定浆液的各项性能指标，确保工程质量。浆液的质量检测及控制标准见表1。

表1 浆液质量检测及控制标准

3.2 钻孔验收

本工程通过对先导孔和检查孔进行岩芯采取率测试进行钻孔验收，注浆完成后，为了验证注浆质量，需钻探检查孔，检测频率按每1000m2加固范围内钻1 孔检查孔，质量控制标准见表2：

表2 钻孔质量控制标准

3.3 注浆质量验收

（1）注浆质量检测应结合钻孔、注浆施工记录、注浆成果资料和检验测试资料（测量岩体波速、检查孔取芯和固结体强度等）的分析，进行综合评定，具体见下3 表。

（2）检查孔钻孔位置的选取：(a)岩体破碎、塌孔、掉钻等地质条件复杂的部位；(b)末序孔注浆量大的孔段附近；(c)注浆情况不正常以及分析认为注浆质量有问题的部位。

（3）压水试验在注浆结束14 天后进行【6，7，8，9】，合格标准，按设计要求执行；岩体波速在注浆结束28 天后进行，合格标准，按设计要求执行。

（4）注浆检查孔岩芯采取率按设计要求执行。

（5）注浆的封孔质量进行检查

（6）先导孔先采用弹性波法测现状波速值，注浆后在检查孔中检测注浆后的波速值。

表3 注浆质量综合评价方法

4 结束语

希望本篇论文对加强高速公路路基施工煤矿采空区的治理有所帮助。