高速公路路基工程特殊路段處理—煤礦采空區治理

劉 健

（廈門合誠水運工程咨詢有限公司， 福建 廈門 361000）

0 引言

在特殊地區路基施工時，承包人應嚴格執行《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017—96）和《公路路基施工技術規范》（JTJ033—95）有關規定。本篇論文就以烏阿高速公路為例，主要對高速公路路基工程特殊路段處理—煤礦采空區治理進行了分析和研究，首先對采空區特征進行了介紹，其次對采空區治理施工方案進行了介紹，再次對注漿治理質量標準及控制進行了介紹，最后對安全生產保障措施進行了介紹，并且進行了總結。

1 采空區特征

1.1 氣象、水文

本項目區位于內陸，遠離海洋，屬于寒溫帶大陸性干旱氣候。其特點是冬季漫長，夏涼短促，無霜期短，降水很少，蒸發旺盛，空氣干燥，氣溫變化大，積雪薄而不穩定，春秋多大風，全年盛行偏西風，具有明顯的高寒特點。冰凍、積雪（風吹雪）為公路主要病害。

年平均氣溫7.3℃，極端最高氣溫41.9℃，極端最低氣溫-37.2℃；年平均降水量143mm，年平均蒸發量1842.2mm；最大季節凍土深度184cm，年平均大風天數（≥8 級）共68 天，最大風速為24m/s，平均風速為3.4m/s，主要風向為W 和NW；最大積雪厚度30cm；無霜期135 天。

1.2 巖土特征

注漿鉆孔主要通過殘積土和強風化泥巖、砂巖互層地層：殘積土，主要以砂礫、粉土為主，厚度0.3m 至1.0m 不等。

強風化泥巖、砂巖，埋深0.3m 至1.0m，局部地段直接出露于地表，風化裂隙發育，部分風化呈破碎狀、土狀，巖體破碎，巖土質量級別為Ⅴ級，結構緊密，力學性能良好。

2 采空區治理施工方案

2.1 施工準確

2.1.1 實驗準備

采空區治理工程開工前，試驗人員根據施工技術規范、《公路土工試驗規程》(JTG3430—2020)及設計文件提供的資料，自行配置漿液，對漿液的流動性、結石率、比重、凝結時間和結石抗壓強度進行試驗。確定漿液各項指標符合規范要求，確保工程質量達標。

2.1.2 技術準備

（1）采空區治理開工前，熟悉并審核圖紙，熟悉采空區走向，巷道尺寸，目前狀況。

（2）熟悉和分析施工現場的地質、水文資料，向現場施工人員進行技術、操作、安全、環保交底等，確保施工過程的工程質量和人身安全。

（3）結合設計圖紙和孔位的要求對現場鉆孔進行布置，具體布置如下：

a、鉆孔間距：沿道路左右最外側各兩排為帷幕注漿孔，孔距為3m；中間均為充填、固結注漿孔，孔距、排距均為6m；注漿孔采用梅花形布置。

b、鉆孔編號：帷幕注漿孔共4 排，編號為W1 至W4；充填、固結注漿孔共15 排，編號為Z1 至Z15，鉆孔時將對現場孔位進行編號作業【1，2，3】，編號順序沿道路里程方向由小到大編號，（如第一排充填、固結注漿孔的第三個孔編號為Z1-03）。

c、孔深布置：結合設計圖紙要求，帷幕注漿孔01～19，充填、固結注漿孔01～09 號孔孔深為70m，合計211 個；帷幕注漿孔20～29，充填、固結注漿孔10～14 號孔孔深為65m，合計115 個；帷幕注漿孔30～39，充填、固結注漿孔15～19 號孔孔深為60m，合計115 個；帷幕注漿孔40～45，充填、固結注漿孔20～22 號孔孔深為55m，合計69 個；帷幕注漿孔46～54，充填、固結注漿孔23～27 號孔孔深為50m，合計111 個；

d、先導孔布置：鉆孔施工時，按照設計要求需選取3%代表性強的鉆孔作為先導孔，先導孔選取原則為均勻分布、深淺結合，并且按照80%先導孔在路基范圍內的要求布設.

2.1.3 測量準備

⑴根據交樁資料和設計文件進行控制復測，導線復測按一級導線的技術要求復測，水準復測采用四等水準測量。

⑵根據設計圖紙計算出注漿鉆孔坐標，并導入全站儀中，方便施工開工時準確無誤放樣。

2.2 施工方案

2.2.1 鉆孔施工

2.2.1.1 一般要求

鉆孔工作在進行的時候如果遇到巖性變化或者是掉鉆的情況發生一定要做好詳細記錄，這樣后續工作人員在進行工作的時候就可以根據記錄的內容及時的進行處理。

如果在鉆孔工作進行的時候遇到突然暫停的情況，先及時的對孔口做好保護工作，減少污染物流入的幾率。在設計鉆孔進尺深度的時候要先對實際情況進行檢查，檢查合格之后才能進行后續的工作。

2.2.1.2 先導孔

（1）鉆孔工作在進行的時候要先把中間的鉆孔作為先導孔進行使用，先導孔一定要分布均勻，這樣才能在施工的過程中具有一定的代表性，所有的先導孔在分布的時候要注意深淺結合在一起，深淺結合的目的就是為了在進行后續驗證工作的時候為驗證工作奠定一個扎實的基礎。

（2）需要注意的是：先導孔在進行鉆孔工作的時候要先取出巖芯，取出之后按照順序有序完成編號，編號完成之后在進行鉆孔沖洗和長度測量的工作，所有的工作內容都需要及時的進行記錄，然后根據記錄的數據信息繪制相應的柱狀圖，為以后的巖芯描述提供一定的幫助。

（3）鉆孔工作在進行的時候要控制好鉆進回次進尺的長度，一般長度要小于3m，如果在進行的時候發生磨損情況要及時停止工作，維修完成之后在進行后續的工作。在工作進行的時候先導孔的巖芯采取率要高于65%。

2.2.1.3 施工孔

（1）鉆孔工作在進行的時候要嚴格按照施工圖紙的內容進行鉆孔工作，同時注意好每個鉆孔的偏差，偏差的數值不能大于30cm【4，5】。

（2）鉆孔開孔的直徑一定要大于130mm。在進入第四系的時候需要先穩定基巖地段，然后在下入套管，下入套管的時候要注意和鉆孔不要出現交叉情況，這樣才能為以后的施工工作提供更多的幫助。施工完成之后在用水泥把套管封閉起來，然后在繼續進行鉆孔工作，鉆孔工作進行的時候要先更換原來的鉆頭，鉆頭的數值為Φ110mm 口徑，鉆頭的深度要和設計的深度保持一致。

（3）當鉆孔工作在進行的時候遇到有困難的地方，要先對其困難的地方進行注漿處理，處理完成之后再進行鉆孔工作，需要注意的是：如果鉆孔工作時出現漏水的情況一定要停止工作進行檢查，找出原因和解決方案，解決完成之后再進行后續的工作。

（4）鉆孔工作完成之后要注意做好沖洗的工作，沖洗工作在進行的時候要注意控制好孔底的沉積厚度。

2.2.2 制漿施工

（1）制漿時要控制好攪拌的時間，同時在攪拌的過程中要注意均勻攪拌，盡可能的分散，這樣就可以獲得人們需要的穩定漿液。制漿施工進行的時候一定要注意控制好攪拌的時間和攪拌的速度。

（2）從調制漿液到使用完成時間上要控制在4 小時之內。

（3）制漿工作在進行的時候要控制好整個制漿的溫度，一般在5～40℃之間，如果超過這個溫度制出來的漿液也不能進行使用。

（4）需要集中制漿的時候要在攪拌的時候進行二次攪拌。

2.2.3 注漿施工

注漿施工要注意控制好壓力、流量、水灰比三個因素。

注漿施工的工作順序為：對帷幕Ⅰ序進行鉆孔處理，處理完成之后進行注漿，注漿完成之后對先導孔進行鉆孔和注漿處理工作，然后對其進行填充處理，填充完成之后在對固結Ⅱ序進行同樣的工序，然后在對固結Ⅳ序進行同樣的工作，所有工作完成之后檢查鉆孔的情況，檢查完成之后對鉆孔進行相應的物探檢測，檢測完成之后做好注漿和封孔的工作。

整個工作需要注意控制好射漿管和注漿底部的距離，一般要小于2m。

3 注漿治理質量標準及控制

3.1 漿液驗收

各制漿站要按設計要求測定漿液的各項性能指標，確保工程質量。漿液的質量檢測及控制標準見表1。

表1 漿液質量檢測及控制標準

3.2 鉆孔驗收

本工程通過對先導孔和檢查孔進行巖芯采取率測試進行鉆孔驗收，注漿完成后，為了驗證注漿質量，需鉆探檢查孔，檢測頻率按每1000m2加固范圍內鉆1 孔檢查孔，質量控制標準見表2：

表2 鉆孔質量控制標準

3.3 注漿質量驗收

（1）注漿質量檢測應結合鉆孔、注漿施工記錄、注漿成果資料和檢驗測試資料（測量巖體波速、檢查孔取芯和固結體強度等）的分析，進行綜合評定，具體見下3 表。

（2）檢查孔鉆孔位置的選取：(a)巖體破碎、塌孔、掉鉆等地質條件復雜的部位；(b)末序孔注漿量大的孔段附近；(c)注漿情況不正常以及分析認為注漿質量有問題的部位。

（3）壓水試驗在注漿結束14 天后進行【6，7，8，9】，合格標準，按設計要求執行；巖體波速在注漿結束28 天后進行，合格標準，按設計要求執行。

（4）注漿檢查孔巖芯采取率按設計要求執行。

（5）注漿的封孔質量進行檢查

（6）先導孔先采用彈性波法測現狀波速值，注漿后在檢查孔中檢測注漿后的波速值。

表3 注漿質量綜合評價方法

4 結束語

希望本篇論文對加強高速公路路基施工煤礦采空區的治理有所幫助。