高速公路采空区处治方案及设计概算编制方法

蒲翠玲

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

引言

在高速公里修建过程中，有时要经过采空区地段，妥善处治采空区是关系到高速公路未来安全运营的大事，既要妥善处治又要达到经济环保的目的，这要求高速公路设计合理的处治方案和工程概算，设计及造价编制人员较多，每位从业人员的水平参差不齐，设计的处治方案及编制的概算文件也不尽相同，因此，规范采空区的设计方案工艺及概算编制迫在眉睫［1］。

1 采空区处治方案

1.1 采空区处治注浆浆液设计

采空区处治长度为260 m，处治面积为14 530 m2，平均埋深50 m，注浆孔98 个深度4 776 m，其中帷幕孔38 个深度1 859 m，土石比为18 ∶69 ∶13，浇筑孔口管98 个长度4 776 m，桥梁区水泥占固相的30%，粉煤灰占固相的70%；路基区水泥占固相的20%，粉煤灰占固相的80%。3 个搅拌池开挖土方10 m3，M7.5 浆砌片石池子1.8 m3，厚2 cm 水泥砂浆抹面1.2 m2；2 个蓄水池开挖土方200 m3，M7.5 浆砌片石池子30 m3，厚2 cm 水泥砂浆抹面15 m2。

根据采空区的施工技术特征，该采空区项目采用全充填压力注浆法处治，浆液采用水泥粉煤灰浆［2］。处治设计标准为采空区处治后，桥梁地表剩余倾斜值、曲率值和水平变形值均小于允许变形值，分别为3 mm/m、0.2 mm/m2和2 mm/m；路基地表剩余倾斜值、曲率值和水平变形值均小于允许变形值，分别为4 mm/m、0.3 mm/m2和3 mm/m，桥梁段和路基段浆液结石体强度分别不小于2.0 MPa 和0.6 MPa。

1.1.1 采空区处治注浆浆液配比设计

水泥粉煤灰浆液水与固体材料质量比为1 ∶1.2。路基区水泥、粉煤灰分别占固体材料质量的20%、80%；桥梁区水泥、粉煤灰分别占固体材料质量的30%、70%。帷幕注浆时根据具体施工情况，采用在浆液中掺加2%的速凝剂或较稠的浆液，以促进浆液尽快凝固，尽快形成帷幕，减少浆液的流失。

1.1.2 采空区处治的注浆材料和质量要求

注浆材料主要有水、水泥、粉煤灰及速凝剂等，施工用水符合要求，水泥为32.5 级普通硅酸盐水泥，粉煤灰需符合国标要求，速凝剂可选用水玻璃等，骨料选用石屑或砂应参照有关规定。

1.2 采空区处治注浆孔的设计

采空区注浆孔的设计深度为从地表至采空区底板下1 m，帷幕注浆孔和注浆孔分别布设［2］。注浆管采用直径为114 mm 焊管，长度为地表至完整基岩下6.0 m 处的深度。

1.2.1 帷幕注浆孔布设

帷幕注浆孔为采空区处治范围最外边缘一排孔，间距为10 m。

1.2.2 注浆孔布设

注浆孔沿道路中心线及两侧梅花型布设，桥梁区排距12～15 m，孔距15 m，路基区排距15～20 m，孔距20 m。

1.2.3 注浆成孔工艺

钻孔宜采用回转式钻机，也可采用冲击式或回转冲击式钻机。当采用冲击式钻进时，应加强钻孔裂隙的冲洗。注浆钻孔采用地表施工，钻头直径为127 mm，钻至基岩以下6 m 后，下入套管或焊管护壁，然后直径变为91 mm 的钻头，在卵、砾石层钻探过程中采用跟管钻进，用直径为89 mm 钻头钻至采空区中塌陷冒落带或煤层底板1 m 以下。

1.3 采空区注浆工艺与技术要求

1.3.1 施工工艺

根据采空区倾斜方位，优先从施工采空区底板较低位置及桥梁构造物处的注浆孔开始注浆孔，再沿倾斜方向由低向高、由边部向中心展开注浆。帷幕孔施工完成后再进行注浆孔施工。注浆孔应间隔成孔，成孔后立刻注浆［2］。

1.3.2 注浆

当施工采用间歇注浆法时，每次停注时应进行间歇式注水，以防注浆管路堵塞。冲洗压力宜为注浆压力的80%，且≯1 MPa，冲洗时间为5～10 min。漏水量＞100 L/min 时，可停止冲洗。

1.3.3 注浆工艺

采用注浆浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，定时观测泵吸浆量及泵压，记录注浆过程中的各种现象，收集数据，根据实际情况及时调整注浆量及浆液浓度。稀浆灌注量为单孔注浆量的30%为宜。注浆管直径为114 mm 焊管，骨料直径为小于3 mm 的石屑或砂。注浆末期，泵压逐渐升高，当注浆量＜70 L/min 时，根据结构物类型和采空区特征，孔口压力应控制在1.0～1.5 MPa，稳定15 min 后，方可结束注浆施工。注浆过程中出现地表裂隙大量跑浆时，可采用间歇式注浆或减小泵量及地表充填裂隙的措施，阻止浆液从大量流失。注浆前注浆孔必须用清水冲洗，压水时间不应＜10 min。

2 采空区处治概算编制方案

依据《公路工程概算定额》（JTG/T 3831—2018）、《公路工程建设项目概算预算编制办法》（JTG 3830—2018）及同望造价软件对采空区进行设计概算编制，见表1。

上述过程仅编制了采空区的建筑安装工程费。基于采空区处治范围影响较大，施工临时设施较多，单个工点工期较短，在进行造价编制过程中应结合项目实际工期考虑临时占地及青苗补偿费用［4］。如果采空区为一个完整的建设项目，应依据行业造价文件编制办法以及各省工程造价主管部门补充文件规定的标准、项目批复文件、会议纪要、拆迁补偿标准以及材料市场调查价，编制完整的项目总造价。

3 结语

根据山西省某在建高速公路的采空区处治规模及特征，论述了采空区的处治方案、施工工艺的设计过程，并根据其施工工艺和工程特点等，给出了合理的概算编制步骤和方法，该方法简便易行、可操作性强。