遼寧采空區(qū)調(diào)研報告

1、.交通部公路工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制修訂項目采空區(qū)公路設(shè)計指南調(diào)研報告之X遼寧省采空區(qū)勘察、治理設(shè)計及施工綜合技術(shù)調(diào)研報告報告編制單位： 報告編制時間： 目 錄1調(diào)研工作概況22 調(diào)研內(nèi)容32.1 采空區(qū)地質(zhì)背景32.1.1 礦產(chǎn)資源類別32.1.2 成礦年代及空間分布特征32.1.3 地層巖性特點42.1.4 礦產(chǎn)資源開采歷史42.1.5 采礦工藝概況42.1.6 塌陷災(zāi)害發(fā)育歷史及危害程度42.2 采空區(qū)公路現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢評價52.3 采空區(qū)勘察52.3.1勘察思路52.3.2 技術(shù)方法及特點62.3.3 工程勘察效果評價72.4 采空區(qū)穩(wěn)定性評價72.4.1定性評價方法72.4.2定量評價方法82

2、.4.3 穩(wěn)定性評價參數(shù)的取值及獲取方法82.4.4 采用的穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)82.4.4 穩(wěn)定性評價方法及標(biāo)準(zhǔn)使用效果評價82.5 采空區(qū)公路設(shè)計原則92.6 采空區(qū)處治工程設(shè)計92.6.1 采用的設(shè)計依據(jù)92.6.2 處治范圍（處治范圍的確定原則及依據(jù)）102.6.3 處治方案的選擇102.6.4 處治工程設(shè)計概況112.6.5 設(shè)計方案合理性評價122.7 采空區(qū)處治施工122.7.1 施工組織設(shè)計概況122.7.2 施工機具選擇及設(shè)備型號162.7.3 施工質(zhì)量控制參數(shù)172.7.4 施工效果評價172.8 采空區(qū)監(jiān)測及處治效果檢測172.8.1 監(jiān)測、檢測工作概況172.8.2 監(jiān)測儀器

3、與方法182.8.3 質(zhì)量檢測測儀器與方法182.8.4 監(jiān)測、檢測方法實用性及成果可靠性評價183 調(diào)研結(jié)論與建議193.1 結(jié)論193.2 建議194附件（復(fù)印件）20；201調(diào)研工作概況根據(jù)采空區(qū)公路設(shè)計指南項目工作計劃，由中國地質(zhì)大學(xué)（北京）慎乃齊、張文和吳海軍三人組成的東北調(diào)研組于2008年6月23日7月10日開展了遼寧省采空區(qū)公路建設(shè)情況調(diào)研，走訪了遼寧省交通勘察設(shè)計院，主要調(diào)研項目是錦州至阜新高速公路采空區(qū)路段的勘察、穩(wěn)定性評價以及采空區(qū)處治設(shè)計等，并對采空區(qū)公路路基穩(wěn)定狀況及公路運行情況進(jìn)行實地調(diào)查。具體工作安排及工作內(nèi)容見表1。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)

4、容遼寧省慎乃齊張文吳海軍2008年6月23日-24日（北京-沈陽）前期調(diào)研問題準(zhǔn)備2008年6月24日上午（沈陽）與遼寧交通院負(fù)責(zé)人座談，了解采空區(qū)概況2008年6月24日下午（沈陽）錦州-阜陽高速公路采空區(qū)現(xiàn)場調(diào)研2008年6月25日上午（沈陽）遼寧院資料收集及座談2008年6月25日下午（沈陽）遼寧院資料收集及座談2008年6月25日-26日（沈陽-北京）返回本次調(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-朝洋高速公路采空區(qū)工程勘查報告；（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2.1 采空區(qū)地質(zhì)背景2.1.1 礦產(chǎn)資源類別遼寧

5、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1.06萬億元(不含石油、天然氣、煤成氣、鈾、地?zé)?、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

6、產(chǎn)有鐵礦，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。2.1.2 成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K49+070K49+420，K49+43

7、6K49+458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 0.70.9m，產(chǎn)狀大體上一致，走向北東南西、傾向南東、傾角15o左右，埋深9100m不等。2.1.3 地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(dá)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1020o左右。片麻巖節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化成都不等，全風(fēng)化強風(fēng)化巖芯

8、呈碎屑狀碎塊狀，弱風(fēng)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)。2.1.4 礦產(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(jì)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(yán)重，采空率達(dá)77%以上。2.1.5 采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。2.1.6 塌陷災(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(fēng)化、強風(fēng)化及弱風(fēng)化泥巖、砂巖及

9、泥巖砂巖互層，煤層厚 0.70.9m，采空區(qū)埋深 9l00 m不等，自北向南以約 15 度的傾角傾斜，采空高度0.93.5m，局部因冒落而充填。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(fēng)化較嚴(yán)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K49+220 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(yán)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(jìn)行了處治加固。2.2 采空區(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。現(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

10、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40km處路面照片3 調(diào)研車行駛在錦阜線采空區(qū)路段2.3 采空區(qū)勘察2.3.1勘察思路經(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(jìn)行驗證。2.3.2 技術(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(xué)科知識對地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行

11、詳細(xì)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(jìn)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(jìn)行了咨詢，了解到軸線方向K48+840K49+420左右各50m處為塌陷區(qū)，向軸線負(fù)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

12、。（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(jìn)行綜合分析，可達(dá)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(dá)到理想的效果，可選擇多種物探方法進(jìn)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 (Nano TEM) 、電阻率高密度法及淺層地震波法等多種物探方法進(jìn)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

13、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WGMD-3 型高密度電阻率測量系統(tǒng)進(jìn)行。納米瞬變電磁法使用北京地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的CSC-3 型懸絲式磁力儀。（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(jìn)行效驗，以確保物探勘察成

14、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(jìn)行驗證。鉆孔坐標(biāo)及高程采用SOKKIASET2100 型全站儀測定，鉆探采用GY-150 型鉆機回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。2.3.3 工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，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(jìn)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

15、用電阻率高密度法和納米瞬變電磁法相結(jié)合法進(jìn)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。2.4 采空區(qū)穩(wěn)定性評價2.4.1定性評價方法 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。2.4.2定量評價方法采空區(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

16、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。2.4.3 穩(wěn)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。2.4.4 采用的穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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)的穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)，主要以采厚比指標(biāo)，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

17、標(biāo)將采空區(qū)高速公路路基進(jìn)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 2.4.4 穩(wěn)定性評價方法及標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn) (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(rèn)為地基穩(wěn)定, 不予處理), 對該采空區(qū)路基的穩(wěn)定性進(jìn)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K49+070以南屬于穩(wěn)定地段, 而K49+070K49+420路段屬于不穩(wěn)定路段，實踐表明所使用的評價方法及標(biāo)準(zhǔn)是較為合

18、理有效的。2.5 采空區(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(jìn)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(xì)勘察的基礎(chǔ)上進(jìn)行。（2）采空區(qū)的路基設(shè)計應(yīng)結(jié)合當(dāng)?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(jìn)行多方案比較。（3）公路保護(hù)煤柱的留設(shè)要求 保護(hù)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(hù)煤柱。a.高速公路及一級公路；b.隧道；c.特大橋、大橋和中型橋；d.地下開采會有嚴(yán)重滑坡危險而又難以處理的路段。 保護(hù)

19、煤柱的圍護(hù)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(hù)對象。沿兩側(cè)界線向外留設(shè)圍護(hù)帶，高速公路圍護(hù)帶寬為20m，一級公路圍護(hù)帶寬度為15m。 保護(hù)煤柱邊界的確定 傾斜煤層保護(hù)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。2.6 采空區(qū)處治工程設(shè)計2.6.1 采用的設(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(biāo)準(zhǔn)（JTJ00197）（2）公路路基設(shè)計規(guī)范（JTJ01395）（3）巖土工程勘察規(guī)范（GB5002194）（4）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JTJ7991） （5）公路工程地基處理手冊

20、（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10cm，設(shè)計年限內(nèi)小于25cm，保證在設(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0.1-0.3MPa。2.6.2 處治范圍（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K49+070K49+420，全長350m。（2）采空區(qū)處治寬度（L）按下式計算：L= 路基寬度 (B)十邊坡部分的水平距離十2Hctg 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

21、6;。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(hù)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。2.6.3 處治方案的選擇（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

22、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(jìn)行充填，進(jìn)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

23、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。2.6.4 處治工程設(shè)計概況遼寧錦阜線采空區(qū)灌漿處治工程設(shè)計概況：（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(yuǎn)，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

24、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150mm開孔，至基巖8m變徑為130mm。普通注漿孔采用130mm開孔，至基巖8m變徑為91mm，均鉆至采空區(qū)底板0.3m處終孔。（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1：2：0.64和1：2：1.2，并加入占水泥重量3-5%的水玻璃速凝劑。水泥粉煤灰漿：水泥、粉煤灰的比例為1：1和1：1.5；豎井灌漿為1：2。4）注漿參數(shù)設(shè)計要求：注漿壓力達(dá)到1.5MPa，持續(xù)15min；注漿量小于70L/min，持續(xù)15min以上。達(dá)到上述兩個條

25、件即可停止灌漿。該工程灌漿壓力控制在1.6-2.0MPa，注漿量均小于50L/min左右后才停止灌漿。2.6.5 設(shè)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(dāng)時選擇的設(shè)計方案比較合理。2.7 采空區(qū)處治施工2.7.1 施工組織設(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(jìn)行處治施工組織設(shè)計，其內(nèi)容包括人員安排及職責(zé)、施工程序、施工工藝及技術(shù)要求、施工機具選擇、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量控制以及相關(guān)應(yīng)急措施等?，F(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

26、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(jìn)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(jìn)行。在注漿孔施工時，要求必須采用回轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)，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(jìn)，絕對不能用泥漿做循環(huán)液，避免影響灌漿效果。孔口、孔壁維護(hù)要求保持到本孔灌漿結(jié)束。注漿孔結(jié)構(gòu)如圖1所示。 a. 帷幕注漿孔結(jié)構(gòu) b. 普通注漿孔結(jié)

27、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(biāo)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ＡВ尤胨Ａ?-5分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(dǎo)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50mm高

28、壓(1.6MPa以上)尼龍管，插入距采空區(qū)底板0.5m處，注漿壓力2.03.0MPa。鉆孔完成后，下入帶環(huán)形托盤的孔口管，長度為8.3m。帷幕孔孔口管徑為114mm，普通孔孔口管徑為60mm，下入變徑處導(dǎo)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2-3d后進(jìn)行灌漿。灌漿工藝如圖4所示。觀察注漿情況，抽樣試驗成孔及下套管下注漿管、澆鑄孔口管注漿定點終止注漿備 料拌制漿液圖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

29、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(jìn)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(jìn)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。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0.7m厚混凝土蓋板。在120°角半徑中點布3個注

30、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(dāng)確認(rèn)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K49+290地段北部，因地表沉降裂隙發(fā)育，需進(jìn)行開挖回填處理，開挖深度11.2m，采用白灰、素土回填壓實。白灰、素土比例為2：8，共回填4層，每層厚30cm，壓實度達(dá)到91%以上。2.7.2 施工機具選擇及設(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APP-1003E型汽車工程鉆機，成

31、孔直徑 89mm-150mm，孔深 20-70m。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)1.5m3。蓄水池：應(yīng)依據(jù)注漿工程具體而定。注漿泵：當(dāng)進(jìn)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/min，注漿泵應(yīng)力大于注漿最大壓力的1.5倍；當(dāng)進(jìn)行水泥砂漿注漿時，宜采用TL-98型采空區(qū)處治泵，保證孔口管壓力達(dá) 2.0-3.0MPa以上。注漿孔壓力表最大量程應(yīng)大于 2.0MPa。封孔裝置：注漿孔采用50mm鋼管, 帷幕孔采用100mm鋼管,在管子前端20-30cm處焊接一圓形法蘭盤（托盤直徑120-150mm之間）,下入孔內(nèi)變徑處,封孔位置在基巖內(nèi)8-l0m處。注

32、漿管：用 50mm和 100mm 鋼管,絲扣聯(lián)結(jié)。2.7.3 施工質(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(dá)到75%，充填體的單軸飽和抗壓強度不小于0.1-0.3MPa；如開挖回填處治時，填土壓實度達(dá)到91%以上。2.7.4 施工效果評價 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。2.8 采空區(qū)監(jiān)測及處治效果檢測2.8.1 監(jiān)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

33、資料未收集到。下面就鐵嶺-朝陽高速公路采空區(qū)監(jiān)測情況作一概述：根據(jù)設(shè)計要求，該路段容許工后沉降30cm，路堤與樁基構(gòu)造物毗連部位容許工后沉降10cm，施工期間，路堤地面沉降速率每晝夜不應(yīng)大于1.01.5cm。為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。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。2.8.2 監(jiān)測儀器與方法 沉降

34、觀測使用蔡司Ni005水準(zhǔn)儀，配銦鋼合金尺進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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。2.8.3 質(zhì)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(jìn)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>0.10.3MPa，并結(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(jìn)行波速測試，采空塌陷冒落帶處理后的波速應(yīng)大于160m/s。2.8.4 監(jiān)測、檢測方法實用性及成果可靠性評價調(diào)研中未遇到。3 調(diào)研結(jié)論與建議3.1 結(jié)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