遼寧采空區(qū)調(diào)研報告

1、0 / 21 文檔可自由編輯打印交通部公路工程標準規(guī)范制修訂項目采空區(qū)公路設計指南調(diào)研報告之 X遼寧遼寧省采空區(qū)勘察、治理設計省采空區(qū)勘察、治理設計及施工綜合技術調(diào)研報告及施工綜合技術調(diào)研報告報告編制單位：報告編制單位： 報告編制時間：報告編制時間： 1 / 21 文檔可自由編輯打印目 錄1 調(diào)研工作概況調(diào)研工作概況 .22 調(diào)研內(nèi)容調(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

2、趨勢評價.52.3 采空區(qū)勘察.52.3.1勘察思路.52.3.2 技術方法及特點.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.82.4.3 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)定性判別標準.82.4.4 穩(wěn)定性評價方法及標準使用效果評價.82.5 采空區(qū)公路設計原則.92.6 采空區(qū)處治工程設計.92.6.1 采用的設計依據(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 處治工程設計概況.112.6.5 設計方案合理性評價.122.7 采空區(qū)處治施工.1

3、22.7.1 施工組織設計概況.122.7.2 施工機具選擇及設備型號.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)研結論與建議調(diào)研結論與建議 .193.1 結論.193.2 建議.194 附件（復印件）附件（復印件） .202 / 21 文檔可自由編輯打印1 調(diào)研工作概況調(diào)研工作概況根據(jù)采空區(qū)公路設計指南項目工作計劃，由中國地質(zhì)大學（北京）慎乃齊、張文和吳海軍三人組成

4、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)公路建設情況調(diào)研，走訪了遼寧省交通勘察設計院，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)容2008 年 6 月 23 日-24 日（北京-沈陽）前期調(diào)研問題準備2008 年 6 月 24 日上午（沈陽）與遼寧交通院負責人座談，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

5、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遼寧省慎乃齊張文吳海軍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。3 / 21 文檔可自由編輯打印2 調(diào)研內(nèi)容調(diào)研內(nèi)容2.1 采空區(qū)地質(zhì)背景采空區(qū)地質(zhì)背景2.1.1 礦產(chǎn)資源類別遼寧省地質(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

6、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、地熱、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、

7、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計院座談了解到，本地公路建設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4 / 21 文檔可自由編輯打印K49+070K49+420，K49+436K49+458 路段（總長 372m）穿越錦州義縣聚糧屯

8、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，相對高差達十幾米，地面凹凸不平，地貌單元復雜。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，風化成都不等，全風化強風化巖芯呈碎屑狀碎塊狀，弱風化巖芯呈碎石狀短柱狀。中更新

9、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 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)象嚴重，采空率達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化、強風化及弱風化泥巖、砂巖及泥巖砂巖互層，煤層厚 0.70.9

10、m，采空區(qū)埋深 9l00 m 不等，自北向5 / 21 文檔可自由編輯打印南以約 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，上覆巖層風化較嚴重，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構成嚴重的威脅，因此在錦阜線高速公路建設中對采空區(qū)路段進行了處治加固。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

11、空區(qū)公路路面未發(fā)生大的沉陷變形現(xiàn)象，路基穩(wěn)定（照片1照片 3） 。預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6 / 21 文檔可自由編輯打印2.3 采空區(qū)勘察采空區(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行驗證。2.3.2 技術方法及特點（1）工程地質(zhì)調(diào)繪工程地質(zhì)調(diào)繪是工程

12、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)理論及有關學科知識對地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細觀察描述，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和依據(jù)。錦阜線采空區(qū)工程地質(zhì)調(diào)繪進行了資料收集，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支持，因此煤采開采資料收集比較困難，采空區(qū)位置

13、較模糊。在采空區(qū)勘察中，則結合地質(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。（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行綜合分析，可達到查明采空區(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到理想的效果，可選擇多種物探方法進行綜合勘察。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7 / 21 文檔可自由編輯打印震波法等多種物探方法進行采空區(qū)勘察

14、。根據(jù)公路勘察技術規(guī)程、結合現(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法，共布設 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)控技術研究所生產(chǎn)的 WGMD-3 型高密度電阻率測量系統(tǒng)進行。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，

15、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行效驗，以確保物探勘察成果可靠性。錦阜線采空區(qū)路段在物探工作的基礎上，布設 6 個鉆孔對物探勘察成果進行驗證。鉆孔坐標及高程采用 SOKKIASET2100 型全站儀測定，鉆探采用 GY-150 型鉆機回轉(zhuǎn)鉆進。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

16、采空區(qū)勘察中，僅采用單一的物探方法效果不是很理想，最好結合實際情況，因地制宜采用多種物探方法進行綜合勘察，并布置適量鉆孔加以驗證。錦阜線采空區(qū)勘察采用電阻率高密度法和納米瞬變電磁法相結合法進行，經(jīng)鉆探檢驗，物探效果一般，也存在物探結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。8 / 21 文檔可自由編輯打印2.4 采空區(qū)穩(wěn)定性評價采空區(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、覆巖巖性及結構特征、三帶高度、采厚比、地質(zhì)構造復雜程度、水的作用、地表變形破壞等情況，并考慮公路類別及等級，結合工程經(jīng)驗來判

17、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)巖土體應力與應變等，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)相關規(guī)范按經(jīng)驗取值。2.4.4 采用的穩(wěn)定性判別標準通過與遼寧公路設計院座談了解到采空

18、區(qū)的穩(wěn)定性判別標準是本地區(qū)勘察單位十分關注的重要問題，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)定性判別標準，主要以采厚比指標，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標將采空區(qū)高速公路路基進行穩(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 9 / 21 文檔可自由編輯打印 2.4.4 穩(wěn)定性評價方法及標準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)定性分析的評價標準 (即對于采厚比大于 40, 閉礦 5 年以上, 煤層傾角不大于

19、 30 度的采空區(qū),認為地基穩(wěn)定, 不予處理), 對該采空區(qū)路基的穩(wěn)定性進行判斷，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準是較為合理有效的。2.5 采空區(qū)公路設計原則采空區(qū)公路設計原則在調(diào)研中，遼寧省公路建設遇到采空區(qū)時，由于考慮設計費用及建設工期等因素，一般采取避讓的措施，在不得不穿越時，按照安全可靠、技術可行、經(jīng)濟合理的原則進行采空區(qū)公路設計。一般要求：（1）采空區(qū)的路基設計必須在采空區(qū)詳細勘察的基礎上進行。（2）采空區(qū)的路基設計應結合當?shù)丨h(huán)境特點、工程地質(zhì)條件、材料

20、分布與供應、資源規(guī)劃與工期要求等因素，進行多方案比較。（3）公路保護煤柱的留設要求 保護煤柱的留設條件 在尚未開采的煤層分布區(qū)，屬下列情況之一者應設保護煤柱。a.高速公路及一級公路；b.隧道；c.特大橋、大橋和中型橋；d.地下開采會有嚴重滑坡危險而又難以處理的路段。 保護煤柱的圍護帶寬度 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，10 / 21 文檔可自由編輯打印兩側(cè)界線以內(nèi)的范圍為受保護對象。沿兩側(cè)界線向外留設圍護帶，高速公路圍護帶寬為 20m，一級公路圍護帶寬度為 15m。 保護煤柱邊界的確定 傾斜煤層保護煤柱的邊界根據(jù)上山方向移動角、下山方向移動角及松散層移動

21、角，用垂直剖面法確定。2.6 采空區(qū)處治工程設計采空區(qū)處治工程設計2.6.1 采用的設計依據(jù) 采空區(qū)的處治工程設計主要依據(jù)以下規(guī)范：（1）公路工程技術標準（JTJ00197）（2）公路路基設計規(guī)范（JTJ01395）（3）巖土工程勘察規(guī)范（GB5002194）（4）建筑地基處理技術規(guī)范（JTJ7991） （5）公路工程地基處理手冊（6）高速公路采空區(qū)(空洞)勘察設計與施工治理手冊遼寧錦阜線采空區(qū)處治設計要求：道路是竣工一年內(nèi)路基沉降量小于10cm，設計年限內(nèi)小于 25cm，保證在設計年限內(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.

22、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)覆巖應力擴散角，取 70。在設計時考慮到該采空區(qū)埋藏淺，為小煤礦生產(chǎn)，具重復采動性質(zhì)，因此11 / 21 文檔可自由編輯打印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)各設一定保護帶。（3）采空區(qū)處治深度：依據(jù)地質(zhì)勘察結果確定，一般為采空區(qū)底板以下一定深度，本工程

23、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、鐵道等部門應用較廣，在太舊等高速公路空

24、洞處理上獲得了廣泛的應用，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行充填，進而逐漸沉積、結石，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 處治工程設計概況遼寧錦阜線采空區(qū)灌漿處治工程設計概況：（1）注漿孔布置本處治工程共打 223 個注漿孔，其中 73 個帷幕

25、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12 / 21 文檔可自由編輯打印均為 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，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

26、。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)設計要求：注漿壓力達到 1.5MPa，持續(xù) 15min；注漿量小于 70L/min，持續(xù) 15min 以上。達到上述兩個條件即可停止灌漿。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

27、才停止灌漿。2.6.5 設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)處治設計方案，結合現(xiàn)場走訪，從公路建設至今，采空區(qū)路段未見大的變形，公路運營良好，可見當時選擇的13 / 21 文檔可自由編輯打印設計方案比較合理。2.7 采空區(qū)處治施工采空區(qū)處治施工2.7.1 施工組織設計概況該地區(qū)采空區(qū)處治之前，均按相關規(guī)范進行處治施工組織設計，其內(nèi)容包括人員安排及職責、施工程序、施工工藝及技術要求、施工機具選擇、施工進度、施工質(zhì)量控制以及相關應急措施等。現(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)設計布置鉆孔位置，施工鉆孔灌漿分為帷幕注漿孔和普通注漿孔兩種，其中帷幕注漿孔 73 個，

28、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行。在注漿孔施工時，要求必須采用回轉(zhuǎn)方式鉆進，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，絕對不能用泥漿做循環(huán)液，避免影響灌漿效果?？卓?、孔壁維護要求保持到本孔灌漿結束。注漿孔結構如圖 1 所示。 a. 帷幕注漿孔結構 b. 普通注漿孔結構 粘土，孔口管，砂漿，法蘭盤

29、，采空區(qū)，帷幕灌漿圖 1 注漿孔結構示意圖（2）制漿工藝14 / 21 文檔可自由編輯打印制漿前先將砂、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。基本攪拌均勻后再倒人水玻璃，加入水玻璃 3-5 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。灌漿施工技術要點如下：導管，封孔，孔口管，采空區(qū)頂板，采空區(qū)底板圖 3 純壓式孔底

30、注漿示意圖注漿管采用 50mm 高壓(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 后進行灌漿。灌漿工藝如圖 4 所示。15 / 21 文檔可自由編輯打印終止注漿備 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，

31、要擰緊封子裝置上蓋，壓住止?jié){膠板及注漿管，加壓至灌漿結束，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。定點成孔及下套管下注漿管、澆鑄孔口管注漿觀察注漿情況，抽樣試驗16 / 21 文檔可自由編輯打印注漿孔，采空

32、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，當確認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，壓實度達到 91%以上。2.7.2 施工機具選擇及

33、設備型號注漿系統(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，成孔直徑 89mm-150mm，孔深 20-70m。料場：應平整，要求設有防潮、防水措施。攪拌機：一次攪拌量應1.5m3。蓄水池：應依據(jù)注漿工程具體而定。注漿泵：當進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，注漿泵應力大于注漿最大壓力的 1.5 倍；當進行水泥砂漿注漿時，宜采用 TL-98 型采空區(qū)處治泵，保證孔口管壓力達 2.0-3.0MPa 以上。注漿孔壓17 / 21 文檔可自由編輯打印力表最大量

34、程應大于 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。注漿管：用 50mm 和 100mm 鋼管,絲扣聯(lián)結。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)主要參照設計要求，如注漿處治時，要求空洞注漿充填率應達到 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

35、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，其相應的監(jiān)測檢測資料未收集到。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)設計要求，該路段容許工后沉降 30cm，路堤與樁基構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)定地段布設了 13 個控制點（8 個位移控制

36、點，5 個高程控制點） 。在采空區(qū)的關鍵部位共布設 5 組位移觀測點（公路東側(cè) 2 組，西側(cè)布設 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 8 個，基本是沿線路均勻分布。18 / 21 文檔可自由編輯打印地面變形監(jiān)測時間一般參照工程測量相關規(guī)程確定。2.8.2 監(jiān)測儀器與方法 沉降觀測使用蔡司 Ni005 水準儀，配銦鋼合金尺進行，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 個控制點構成附合路線進行平差，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，采用視準線法(小角度法

37、)，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：注漿施工結束 3 個月后，進行鉆孔檢驗。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%?？變?nèi)波速檢測：在檢查孔內(nèi)進行波速測試，采空塌陷冒落帶處理后的波速應大于 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。19 / 21 文檔可自由編輯打印3 調(diào)研結論與建議調(diào)研結論與建議3.1 結論結論（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