公路路基下伏采空區(qū)處治施工工藝

公路路基下伏采空區(qū)處治施工工藝1前言隨著交通事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程越來(lái)越多的人對(duì)行車公路的舒適度有著更高的要求下伏采空區(qū)的公路修筑問(wèn)題被一次又一次的反復(fù)提及針對(duì)此特殊地質(zhì)情況要求做出深入的研究。路線方案經(jīng)東平煤礦大平礦和宏達(dá)煤礦三處煤礦采掘范圍于采空區(qū)段落的長(zhǎng)度為0k。路線方案經(jīng)大平煤礦采掘范圍的長(zhǎng)度為4.0k，但其中有1.7km為1993年以前已完成采掘活動(dòng)，現(xiàn)階段已沉降穩(wěn)定，有0.2km處于煤層斷層地帶，今后無(wú)采掘活動(dòng)。路線向西經(jīng)大平煤礦渣山南側(cè)60跨塔灣河后進(jìn)入宏達(dá)煤礦采掘范圍對(duì)于經(jīng)過(guò)煤層地帶的道路修筑，情況比較特殊技術(shù)較為復(fù)雜施工難度較大并且作為省道質(zhì)量要求較高針對(duì)已往類似工程較少施工可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多要求在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)施工方案及資源配置等各個(gè)方面做更為細(xì)致的論證。經(jīng)過(guò)攻關(guān)研究，施工方法節(jié)約材料縮短工期、施工安全性好，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。2工藝特點(diǎn)應(yīng)用水泥、粉煤灰等材料注漿充填有采空區(qū)的位置，費(fèi)用低，不破壞原有路面，使施工對(duì)路面的占用和交通影響極小，不污染環(huán)境，施工處治工期短，耐久性好。應(yīng)用重錘夯擊的處治方法加速路面沉降，經(jīng)濟(jì)，快速，實(shí)用。采用無(wú)損探測(cè)技術(shù)，對(duì)于星羅棋布的采空區(qū)及不穩(wěn)定的地層位置有著很精確的定位，定區(qū)域處治，保證工程質(zhì)量，可操作性強(qiáng)。3適用范圍本工藝適用于在采空區(qū)上方修筑道路及建筑物處治地基加速沉降保持地基穩(wěn)定采空區(qū)綜合處治施工技術(shù)以其良好的安全性能及經(jīng)濟(jì)效益可適用于特殊路基處理亦可以根據(jù)實(shí)際工程特點(diǎn)，例如加固軟土地基。4工藝原理采空區(qū)注漿法是將漿材注入采空區(qū)域中以改善巖層由于煤炭開(kāi)采形成的空洞或者造成強(qiáng)夯方案。注漿后再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，評(píng)價(jià)注漿效果。安全更能保障，而且降低了施工成本，避免后期路面塌陷后的修復(fù)工作，即經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程施工準(zhǔn)備→勘測(cè)采空區(qū)位置→方案設(shè)計(jì)→確定區(qū)域，機(jī)械就位→施工處治。圖5.1施工工藝流程5.2操作要點(diǎn)5.2.1施工準(zhǔn)備（1）調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)及周邊地區(qū)，對(duì)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)、水文。氣象資料進(jìn)行復(fù)核。選擇合理的施工工藝，向班組進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)、安全操作交底。確保施工過(guò)程中的質(zhì)量及人身安全。（2）原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，水泥漿配比試驗(yàn)，以滿足施工工藝的要求。（3）施工用水、電、鉆機(jī)試運(yùn)行，確保設(shè)備能正常開(kāi)鉆。（4）測(cè)量放樣、測(cè)定孔位點(diǎn)、復(fù)核孔間距。（5）各種檢測(cè)設(shè)備安裝調(diào)試，確保設(shè)備能正常使用。5.2.2勘測(cè)采空區(qū)位置利用散射地震波法或高密度電法對(duì)路床有明顯沉降區(qū)域或采空區(qū)可能分布的區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)所處巖層進(jìn)行分段評(píng)價(jià)，判斷采空區(qū)具體位置，確定注漿路段和注漿區(qū)域。（1）散射地震波法如下：1）荷載設(shè)置：重錘式震源，設(shè)置施加荷載為20kg。2）測(cè)點(diǎn)布置：3m，測(cè)點(diǎn)為15-20個(gè)。若為高填方路基，則在邊坡下布設(shè)測(cè)點(diǎn)。（2）高密度電檢測(cè)高密度電，顧名思義為測(cè)點(diǎn)密集的電法，采用高密度電檢測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)分布在一條線上，點(diǎn)分布越長(zhǎng)越好，一般應(yīng)為200-300m。儀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集。微機(jī)處理之后，分析得出地質(zhì)構(gòu)造圖。5.2.3方案設(shè)計(jì)根據(jù)上述檢測(cè)方法所得出采空區(qū)的具體位置大小可有以下分類：（1）采空區(qū)為比較平緩的傾斜層，沿路床正下方均勻分布，深度50m或不同的深度，采高2m或4m或不同的厚度。（2采空為比較平緩的傾斜層路面正下方不均勻分布深度50m或不同的深度，采高2m或不同的厚度。（3）采空區(qū)為急斜層，在路面正下方均勻分布，深度50m或不同深度，采高2m或不同厚度。（4）采空區(qū)為急斜層，在路面正下方不均勻分布，深度50m或不同深度，采高2m或不同厚度。（5）采空區(qū)為褶皺層，在路面正下方均勻分布，深度50m或不同深度，采高2m或不同厚度。（6）采空區(qū)為厚度不均勻的煤層，在路面正下方均勻分布，深度50m或不同深度，采高2m或不同厚度。以上給出的探測(cè)情況圖均為剖面圖實(shí)際煤的分布以煤田為主層狀分布根據(jù)探測(cè)結(jié)果依次將采空區(qū)的位置分布匯總成4個(gè)主相關(guān)因素即采空區(qū)形狀傾斜角采空區(qū)深度、采面采高、是否均勻分布（即為連續(xù)或斷開(kāi)的。5.2.4確定區(qū)域機(jī)械就位（1）首先采空區(qū)鉆孔前先對(duì)采空區(qū)施工范圍分片進(jìn)行場(chǎng)地整平，保證鉆機(jī)鉆孔安全，設(shè)置必要的排水坡和四周的排水溝。（2）鉆孔前先測(cè)定孔位中心點(diǎn)，用竹簽和紅油漆來(lái)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記孔位，并復(fù)核孔間距。5.2.5施工處治（1）采空區(qū)注漿處治技術(shù)圖5.2.5注漿施工工藝流程液壓式壓力試驗(yàn)機(jī),量筒,電子天平,水泥膠砂振實(shí)臺(tái),水泥標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱,泥漿測(cè)試儀,水泥膠砂攪拌機(jī),水泥膠砂試模,水泥負(fù)壓篩析儀等。使用儀器和設(shè)備將水，水泥，粉煤灰使用一定的配合比進(jìn)行配置帶到現(xiàn)場(chǎng)。1）注漿方案設(shè)計(jì)技術(shù)為擠壓周圍土體，增加土體壓力進(jìn)而加速沉降。a滲透注漿基做準(zhǔn)備。注漿孔沿縱向邊緣方向均勻分布，注漿孔距離0.30m?？组g距1.2～1.5m。對(duì)沉降地基，布孔注漿。將沉降的地基進(jìn)行加固。并實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍軟弱土層的有效加固。區(qū)域之內(nèi)。注漿孔沿注漿區(qū)域平均分布，注漿孔距邊緣0.30m?？组g距1.2～1.5m。此為對(duì)于整個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行加固處理。b深部注漿置，鉆孔至病害位置深度進(jìn)行注漿。布孔情況依據(jù)特定地質(zhì)條件布置。2）鉆孔按照設(shè)計(jì)的鉆孔深度利用沖擊鉆在標(biāo)注的注漿孔位置鉆孔至設(shè)計(jì)深度要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于0.05m，鉆孔深度不能小于設(shè)計(jì)深度。3）注漿技術(shù)條件要求單孔注漿段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：吸漿量小于50l/min；受點(diǎn)的注漿終壓不小于受注點(diǎn)靜水壓力的2倍，穩(wěn)壓時(shí)間不小于20min。各個(gè)注漿段都要達(dá)到要求。4）注漿操作a注前壓水：注前壓水是檢查動(dòng)力系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)，管道系統(tǒng)是否有問(wèn)題存在。同時(shí)沖刷注層段空隙，是鉆孔達(dá)到的注層具有一定的吸水量，便于注漿進(jìn)行。壓水為鉆孔體積的2倍。b造漿：將特定比例的配置原料水泥，水，土等材料放入攪拌池進(jìn)行漿液配置。要求攪控制。c注漿：當(dāng)漿液符合要求后進(jìn)行注漿，其中一定要定期看管、維護(hù)好設(shè)備注漿泵，觀察泵壓、泵頭的活動(dòng)及上水情況。d結(jié)束后壓水：注漿結(jié)束后再次進(jìn)行壓水沖刷管路空隙，壓水量不宜過(guò)大，與鉆孔體積相當(dāng)即可。壓水后釋放孔口壓力，停泵。泵完全停止后拆除管路結(jié)束注漿。（2）采空區(qū)強(qiáng)夯處治技術(shù)強(qiáng)夯法處治采空區(qū)路基施工工藝流程見(jiàn)圖5.2.5-3。圖5.2.5-3強(qiáng)夯法施工工藝流程1)夯擊前檢測(cè)采空區(qū)位置利用散射地震波法或高密度電法對(duì)路面有明顯沉降區(qū)域或采空區(qū)可能分布的區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)所處巖層進(jìn)行分段評(píng)價(jià)，判斷采空區(qū)具體位置。2)強(qiáng)夯方案設(shè)計(jì)強(qiáng)夯法的加固有效深度經(jīng)驗(yàn)公式:一般的強(qiáng)夯法使用的夯錘重量在8-40t，提升高度在6-40m，其中參數(shù)D取0.65，由經(jīng)驗(yàn)公式可得其夯擊的有效加固深度在5-30m不等，其中參數(shù)受土質(zhì)，滲透率等因素影響變化。關(guān)區(qū)域同樣夯擊，使周圍土體不至于過(guò)度隆起。夯擊點(diǎn)半徑為1m，孔間距為1m。此夯擊定夯擊在綜合處治中有贅述。3)選取夯擊位置范圍形，夯擊點(diǎn)選為長(zhǎng)方形布置；選取夯擊范圍按照夯擊點(diǎn)布測(cè)。4)夯擊土體根據(jù)土質(zhì)夯實(shí)土體，對(duì)于每個(gè)點(diǎn)位置大約需要3-5次夯擊，要求最后一擊下沉量必須小于50mm，對(duì)于飽和軟土小于30mm，軟弱土小于10mm。若下沉量并沒(méi)有小于當(dāng)前情況，定，在綜合處治當(dāng)中，要結(jié)合注漿法進(jìn)行綜合處理。5)其它注意要點(diǎn)平整場(chǎng)地：施工機(jī)具進(jìn)入場(chǎng)地前，先用推土機(jī)平整場(chǎng)地。鋪砂墊層：在地表有飽和細(xì)粒土?xí)r，在表面鋪設(shè)1-2m的砂石，可作為承受強(qiáng)夯機(jī)械的持力層，可減少由于沖擊波而造成的上部土層的松動(dòng)。夯點(diǎn)確定與吊機(jī)就位：標(biāo)出夯點(diǎn)的位置，吊機(jī)就位，測(cè)量地面高程，夯前錘頂高程。強(qiáng)夯地基處理：最后一遍夯擊后，將場(chǎng)地平整到設(shè)計(jì)高程，壓實(shí)。6)施工要點(diǎn)錄每個(gè)夯點(diǎn)的沉降量保證記錄完整夯擊前選擇有代表性的路段進(jìn)行試夯確定必要參數(shù)，最佳夯擊能間歇時(shí)間夯擊間距夯擊次數(shù)應(yīng)由沉降曲線關(guān)系獲得墊層材料應(yīng)選擇透水性好的材料。7)填土在每次夯擊過(guò)后，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行填土壓實(shí)，準(zhǔn)備下次夯擊。(3)采空區(qū)綜合處治技術(shù)對(duì)于5.2.2中所述的比較典型的幾類采空區(qū)分布情況，結(jié)合注漿處治和強(qiáng)夯法處治的工作流程，給出對(duì)于每種采空區(qū)分布情況的具體的處治方法，如下：1）對(duì)于深度為50m的平緩傾斜煤層采空區(qū)、有褶皺的采空區(qū)，采高2m或不同厚度。均勻沉降，選擇20t的重錘，其中夯點(diǎn)布設(shè)應(yīng)為路基表面整體范圍2）對(duì)于深度更深的平緩傾斜煤層采空區(qū)、有褶皺的采空區(qū)，采高2m，采高4m。結(jié)沉降。50m或更深的平緩不均勻分布傾斜煤層采空區(qū)、采厚不均的采空區(qū)，采高2m，采高4m。根據(jù)實(shí)際情況處治。對(duì)于深度為0應(yīng)進(jìn)行單一的注漿處理由于強(qiáng)夯法會(huì)影響到周邊穩(wěn)定土體使用注漿法針對(duì)空洞或者不密實(shí)地帶直接進(jìn)行注漿加固是最理想的方式圖2.5-3深為50，關(guān)于厚度不均的情況，應(yīng)加大最厚區(qū)域的注漿量、夯擊次數(shù)。4）對(duì)于深度為50m或更深的急斜煤層采空區(qū)、急斜不均勻的采空區(qū)，采高2m，采高4m。此類采空區(qū)為最容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的惡劣病害，尤其是深度為50m的淺層采空區(qū)，由于深的情況應(yīng)結(jié)合注漿與強(qiáng)夯法同時(shí)處治。右側(cè)沉降非常有必要性。5）綜合處治結(jié)果由于不同形狀及位置的采空區(qū)分布，對(duì)于上部巖層的影響是不同的，應(yīng)根據(jù)特殊情況，測(cè)點(diǎn)。在采空區(qū)附近設(shè)置3太遠(yuǎn)，一般應(yīng)在100m范圍內(nèi)；否則，還應(yīng)布設(shè)工作基點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)在開(kāi)工前埋設(shè)并精確測(cè)出況，如有損壞及時(shí)設(shè)置新的觀測(cè)點(diǎn)。使用全站儀每天進(jìn)行觀測(cè)并記錄高程數(shù)據(jù)，繪制圖形。通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)評(píng)價(jià)處治效果。5.3勞動(dòng)力組織（見(jiàn)表5。表5.3勞動(dòng)力組織情況表序號(hào)人員配置所需人數(shù)（人）備注1管理人員102技術(shù)人員203安全人員44鉆孔工人555水電工36修理工37司泵128汽車司機(jī)109普工2010其他人員4合計(jì)1416材料與設(shè)備6.1材料配比見(jiàn)下表。表6.1.1材料及配比表序號(hào)規(guī)格/型號(hào)水灰比用水量kg/m31P.O42.50.53506.2設(shè)備主要設(shè)備包括檢測(cè)設(shè)備和注漿系統(tǒng)強(qiáng)夯主要包括起重機(jī)和夯錘供電系統(tǒng)供水系統(tǒng)，供土制漿輸漿系統(tǒng)止?jié){閥強(qiáng)夯機(jī)重錘下述為淺層物探設(shè)備對(duì)于淺層采空區(qū)的探測(cè)很為準(zhǔn)確。檢測(cè)設(shè)備見(jiàn)下表。表6.2.1檢測(cè)設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量備注1地震波1/2高密度電1/3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢波器1/4數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)1/6.3水泥漿注漿設(shè)備見(jiàn)下表。表6.3.1水泥漿注漿設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量備注1發(fā)電機(jī)1/2空壓機(jī)1/3變壓器1/4機(jī)械攪拌器1/5高壓膠管1/6注漿泵1/7蝶閥1/6.4強(qiáng)夯機(jī)及內(nèi)集成設(shè)備見(jiàn)下表。表6.4.1強(qiáng)夯機(jī)及內(nèi)集成設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量備注1強(qiáng)夯機(jī)1/2重錘1/3發(fā)動(dòng)機(jī)1/4履帶式1/5提升設(shè)備1/7施工質(zhì)量控制措施7.1注漿孔1.2～1.5m要求鉆孔垂直孔位誤不大于005鉆孔深度能小于設(shè)計(jì)深度質(zhì)量收標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表。表7.1.1質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)表序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目允許偏差及允許值檢查方法1注漿稱量誤差<3%抽查2注漿孔位±20用鋼尺量3注漿孔深±100量測(cè)注漿管長(zhǎng)度4注漿壓力±10檢查壓力表讀數(shù)7.2注漿壓力(1)注漿壓力根據(jù)工程設(shè)計(jì)和實(shí)際調(diào)整，一般可設(shè)置為(1MPa）(2)注前壓水：注前壓水是檢查動(dòng)力系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)，管道系統(tǒng)是否有問(wèn)題存在。同時(shí)2倍。（3）造漿：將特定比例的配置原料水泥，水，土等材料放入攪拌池進(jìn)行漿液配置。要原則控制。（4）注漿：當(dāng)漿液符合要求后進(jìn)行注漿，其中一定要定期看管、維護(hù)好設(shè)備注漿泵，觀察泵壓、泵頭的活動(dòng)及上水情況。（5）結(jié)束后壓水：注漿結(jié)束后再次進(jìn)行壓水沖刷管路空隙，壓水量不宜過(guò)大，與鉆孔體積相當(dāng)即可。壓水后釋放孔口壓力，停泵。泵完全停止后拆除管路結(jié)束注漿。50l/min；受點(diǎn)的注漿終壓不小于受注點(diǎn)靜水壓力的2倍，穩(wěn)壓時(shí)間不小于20min。各個(gè)注漿段都要達(dá)到要求。7.3強(qiáng)夯數(shù)據(jù)檢測(cè)檢查強(qiáng)夯施工過(guò)程中的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合要求的及時(shí)采取補(bǔ)救措施。7.4地基質(zhì)量檢驗(yàn)強(qiáng)夯施工結(jié)束后隔一定時(shí)間對(duì)地基質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。碎石土和砂土地基，1周后可進(jìn)行檢2檢驗(yàn)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)夯擊位置確定。7.5鉆孔按照設(shè)計(jì)的鉆孔深度，要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于0.05m，鉆孔深度不能小于設(shè)計(jì)深度。7.6夯擊下沉最后一擊夯擊下沉量應(yīng)小于50mm。7.7封孔封孔前應(yīng)放水降低水壓，用水泥封堵，密封做好，應(yīng)做到不漏水。8施工安全措施8.1按照國(guó)家相關(guān)規(guī)程和辦法執(zhí)行。堅(jiān)決貫徹“安全第一,以人為本”的方針。8.2施工時(shí)，嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行，設(shè)備機(jī)具操作按照設(shè)備操作規(guī)程作業(yè)。8.3施工前應(yīng)檢查施工機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)、良好情況。8.4現(xiàn)場(chǎng)指揮人員及機(jī)械操作手應(yīng)進(jìn)行崗前培訓(xùn)及安全教育。8.5機(jī)械操作手工藝在施工操作時(shí)，必須聽(tīng)從指揮訊號(hào)，不得隨意離開(kāi)崗位。應(yīng)經(jīng)常注意機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，發(fā)生異常立即檢查處理。8.6操作人員在工作中不得擅離崗位，不得操作與操作證不相符合的機(jī)械，不得將機(jī)械設(shè)備交給無(wú)本機(jī)種操作證的人員操作。8.7設(shè)備在施工現(xiàn)場(chǎng)停放時(shí)，應(yīng)選擇安全的停放地點(diǎn)，關(guān)閉好駕駛室(操作室)，要拉上駐車制動(dòng)閘。坡道上停車時(shí)，要用三角木或石塊抵住車輪。夜間應(yīng)有專人看管。8.8應(yīng)采取隔振、防振措施消除強(qiáng)夯對(duì)鄰近建筑物的有害影響。8.9在強(qiáng)夯時(shí)作業(yè)人員要在安全距離以外。8.10作好宣傳和現(xiàn)場(chǎng)管理工作，非施工人員禁止入內(nèi)。夯錘下落后，應(yīng)在吊鉤降至夯錘吊環(huán)附近時(shí)，操作人員方可下坑掛鉤。8.12作業(yè)完成后，夯錘應(yīng)放實(shí)在地面上。9施工環(huán)保措施9.1防止大氣污染桶中，防止塵土飛揚(yáng)；鉆孔完畢后，及時(shí)對(duì)鉆孔處進(jìn)行清理，避免灰塵擴(kuò)散。9.2防止噪聲污染音設(shè)備，降低施工過(guò)程中的施工噪音。9.3確保工人身體健康工人施工時(shí)必須佩戴勞保用品。9.4防止其他不利因素污染控制，盡可能地減少或防止不利的環(huán)境影響。9.5防止施工廢水污染a所有施工、生活廢水在排放前必須取得相關(guān)部門的批準(zhǔn)、同意。b排入市政污水管。廢漿沉碴必須用密封的槽車外運(yùn)，送到指定地點(diǎn)處置。c各類土方、建筑材料運(yùn)輸車輛在