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)展進程越來越多的人對行車公路的舒適度有著更高的要求下伏采空區(qū)的公路修筑問題被一次又一次的反復提及針對此特殊地質(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煤礦三處煤礦采掘范圍于采空區(qū)段落的長度為0k。路線方案經(jīng)大平煤礦采掘范圍的長度為4.0k，但其中有1.7km為1993年以前已完成采掘活動，現(xiàn)階段已沉降穩(wěn)定，有0.2km處于煤層斷層地帶，今后無采掘活動。路線向西經(jīng)大平煤礦渣山南側(cè)60跨塔灣河后進入宏達煤礦采掘范圍對于經(jīng)過煤層地帶的道路修筑，情況比較特殊技術(shù)較為復雜施工難度較大并且作為省道質(zhì)量要求較高針對已往類似工程較少施工可借鑒的經(jīng)驗不多要求在項目實施過程中對施工方案及資源配置等各個方面做更為細致的論證。經(jīng)過攻關(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)濟社會效益。2工藝特點應用水泥、粉煤灰等材料注漿充填有采空區(qū)的位置，費用低，不破壞原有路面，使施工對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。應用重錘夯擊的處治方法加速路面沉降，經(jīng)濟，快速，實用。采用無損探測技術(shù)，對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。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)濟效益可適用于特殊路基處理亦可以根據(jù)實際工程特點，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采形成的空洞或者造成強夯方案。注漿后再進行無損檢測，評價注漿效果。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工作，即經(jīng)濟又實用。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程施工準備→勘測采空區(qū)位置→方案設計→確定區(qū)域，機械就位→施工處治。圖5.1施工工藝流程5.2操作要點5.2.1施工準備（1）調(diào)查現(xiàn)場及周邊地區(qū)，對設計提供的地質(zhì)、水文。氣象資料進行復核。選擇合理的施工工藝，向班組進行詳細的技術(shù)、安全操作交底。確保施工過程中的質(zhì)量及人身安全。（2）原材料進行檢驗，水泥漿配比試驗，以滿足施工工藝的要求。（3）施工用水、電、鉆機試運行，確保設備能正常開鉆。（4）測量放樣、測定孔位點、復核孔間距。（5）各種檢測設備安裝調(diào)試，確保設備能正常使用。5.2.2勘測采空區(qū)位置利用散射地震波法或高密度電法對路床有明顯沉降區(qū)域或采空區(qū)可能分布的區(qū)域進行勘測，對所處巖層進行分段評價，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）荷載設置：重錘式震源，設置施加荷載為20kg。2）測點布置：3m，測點為15-20個。若為高填方路基，則在邊坡下布設測點。（2）高密度電檢測高密度電，顧名思義為測點密集的電法，采用高密度電檢測時，測點分布在一條線上，點分布越長越好，一般應為200-300m。儀實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集。微機處理之后，分析得出地質(zhì)構(gòu)造圖。5.2.3方案設計根據(jù)上述檢測方法所得出采空區(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。以上給出的探測情況圖均為剖面圖實際煤的分布以煤田為主層狀分布根據(jù)探測結(jié)果依次將采空區(qū)的位置分布匯總成4個主相關(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)或斷開的。5.2.4確定區(qū)域機械就位（1）首先采空區(qū)鉆孔前先對采空區(qū)施工范圍分片進行場地整平，保證鉆機鉆孔安全，設置必要的排水坡和四周的排水溝。（2）鉆孔前先測定孔位中心點，用竹簽和紅油漆來現(xiàn)場標記孔位，并復核孔間距。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機,量筒,電子天平,水泥膠砂振實臺,水泥標準養(yǎng)護箱,泥漿測試儀,水泥膠砂攪拌機,水泥膠砂試模,水泥負壓篩析儀等。使用儀器和設備將水，水泥，粉煤灰使用一定的配合比進行配置帶到現(xiàn)場。1）注漿方案設計技術(shù)為擠壓周圍土體，增加土體壓力進而加速沉降。a滲透注漿基做準備。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。對沉降地基，布孔注漿。將沉降的地基進行加固。并實現(xiàn)對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。此為對于整個不穩(wěn)定區(qū)域進行加固處理。b深部注漿置，鉆孔至病害位置深度進行注漿。布孔情況依據(jù)特定地質(zhì)條件布置。2）鉆孔按照設計的鉆孔深度利用沖擊鉆在標注的注漿孔位置鉆孔至設計深度要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于0.05m，鉆孔深度不能小于設計深度。3）注漿技術(shù)條件要求單孔注漿段結(jié)束標準為：吸漿量小于50l/min；受點的注漿終壓不小于受注點靜水壓力的2倍，穩(wěn)壓時間不小于20min。各個注漿段都要達到要求。4）注漿操作a注前壓水：注前壓水是檢查動力系統(tǒng)，機械系統(tǒng)，管道系統(tǒng)是否有問題存在。同時沖刷注層段空隙，是鉆孔達到的注層具有一定的吸水量，便于注漿進行。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行漿液配置。要求攪控制。c注漿：當漿液符合要求后進行注漿，其中一定要定期看管、維護好設備注漿泵，觀察泵壓、泵頭的活動及上水情況。d結(jié)束后壓水：注漿結(jié)束后再次進行壓水沖刷管路空隙，壓水量不宜過大，與鉆孔體積相當即可。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)強夯處治技術(shù)強夯法處治采空區(qū)路基施工工藝流程見圖5.2.5-3。圖5.2.5-3強夯法施工工藝流程1)夯擊前檢測采空區(qū)位置利用散射地震波法或高密度電法對路面有明顯沉降區(qū)域或采空區(qū)可能分布的區(qū)域進行勘測，對所處巖層進行分段評價，判斷采空區(qū)具體位置。2)強夯方案設計強夯法的加固有效深度經(jīng)驗公式:一般的強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度隆起。夯擊點半徑為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，夯擊點選為長方形布置；選取夯擊范圍按照夯擊點布測。4)夯擊土體根據(jù)土質(zhì)夯實土體，對于每個點位置大約需要3-5次夯擊，要求最后一擊下沉量必須小于50mm，對于飽和軟土小于30mm，軟弱土小于10mm。若下沉量并沒有小于當前情況，定，在綜合處治當中，要結(jié)合注漿法進行綜合處理。5)其它注意要點平整場地：施工機具進入場地前，先用推土機平整場地。鋪砂墊層：在地表有飽和細粒土時，在表面鋪設1-2m的砂石，可作為承受強夯機械的持力層，可減少由于沖擊波而造成的上部土層的松動。夯點確定與吊機就位：標出夯點的位置，吊機就位，測量地面高程，夯前錘頂高程。強夯地基處理：最后一遍夯擊后，將場地平整到設計高程，壓實。6)施工要點錄每個夯點的沉降量保證記錄完整夯擊前選擇有代表性的路段進行試夯確定必要參數(shù)，最佳夯擊能間歇時間夯擊間距夯擊次數(shù)應由沉降曲線關(guān)系獲得墊層材料應選擇透水性好的材料。7)填土在每次夯擊過后，適當?shù)倪M行填土壓實，準備下次夯擊。(3)采空區(qū)綜合處治技術(shù)對于5.2.2中所述的比較典型的幾類采空區(qū)分布情況，結(jié)合注漿處治和強夯法處治的工作流程，給出對于每種采空區(qū)分布情況的具體的處治方法，如下：1）對于深度為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，其中夯點布設應為路基表面整體范圍2）對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)實際情況處治。對于深度為0應進行單一的注漿處理由于強夯法會影響到周邊穩(wěn)定土體使用注漿法針對空洞或者不密實地帶直接進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，應加大最厚區(qū)域的注漿量、夯擊次數(shù)。4）對于深度為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)，由于深的情況應結(jié)合注漿與強夯法同時處治。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，對于上部巖層的影響是不同的，應根據(jù)特殊情況，測點。在采空區(qū)附近設置3太遠，一般應在100m范圍內(nèi)；否則，還應布設工作基點?；鶞庶c在開工前埋設并精確測出況，如有損壞及時設置新的觀測點。使用全站儀每天進行觀測并記錄高程數(shù)據(jù)，繪制圖形。通過長期觀測評價處治效果。5.3勞動力組織（見表5。表5.3勞動力組織情況表序號人員配置所需人數(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109普工2010其他人員4合計1416材料與設備6.1材料配比見下表。表6.1.1材料及配比表序號規(guī)格/型號水灰比用水量kg/m31P.O42.50.53506.2設備主要設備包括檢測設備和注漿系統(tǒng)強夯主要包括起重機和夯錘供電系統(tǒng)供水系統(tǒng)，供土制漿輸漿系統(tǒng)止?jié){閥強夯機重錘下述為淺層物探設備對于淺層采空區(qū)的探測很為準確。檢測設備見下表。表6.2.1檢測設備表序號設備名稱數(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水泥漿注漿設備見下表。表6.3.1水泥漿注漿設備表序號設備名稱數(shù)量備注1發(fā)電機1/2空壓機1/3變壓器1/4機械攪拌器1/5高壓膠管1/6注漿泵1/7蝶閥1/6.4強夯機及內(nèi)集成設備見下表。表6.4.1強夯機及內(nèi)集成設備表序號設備名稱數(shù)量備注1強夯機1/2重錘1/3發(fā)動機1/4履帶式1/5提升設備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鉆孔深度能小于設計深度質(zhì)量收標準見下表。表7.1.1質(zhì)量驗收標準表序號檢驗項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量測注漿管長度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)工程設計和實際調(diào)整，一般可設置為(1MPa）(2)注前壓水：注前壓水是檢查動力系統(tǒng)，機械系統(tǒng)，管道系統(tǒng)是否有問題存在。同時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行漿液配置。要原則控制。（4）注漿：當漿液符合要求后進行注漿，其中一定要定期看管、維護好設備注漿泵，觀察泵壓、泵頭的活動及上水情況。（5）結(jié)束后壓水：注漿結(jié)束后再次進行壓水沖刷管路空隙，壓水量不宜過大，與鉆孔體積相當即可。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；受點的注漿終壓不小于受注點靜水壓力的2倍，穩(wěn)壓時間不小于20min。各個注漿段都要達到要求。7.3強夯數(shù)據(jù)檢測檢查強夯施工過程中的各項測試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合要求的及時采取補救措施。7.4地基質(zhì)量檢驗強夯施工結(jié)束后隔一定時間對地基質(zhì)量進行檢驗。碎石土和砂土地基，1周后可進行檢2檢驗的數(shù)量應根據(jù)設計夯擊位置確定。7.5鉆孔按照設計的鉆孔深度，要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于0.05m，鉆孔深度不能小于設計深度。7.6夯擊下沉最后一擊夯擊下沉量應小于50mm。7.7封孔封孔前應放水降低水壓，用水泥封堵，密封做好，應做到不漏水。8施工安全措施8.1按照國家相關(guān)規(guī)程和辦法執(zhí)行。堅決貫徹“安全第一,以人為本”的方針。8.2施工時，嚴格按照施工工序進行，設備機具操作按照設備操作規(guī)程作業(yè)。8.3施工前應檢查施工機械的運行狀態(tài)、良好情況。8.4現(xiàn)場指揮人員及機械操作手應進行崗前培訓及安全教育。8.5機械操作手工藝在施工操作時，必須聽從指揮訊號，不得隨意離開崗位。應經(jīng)常注意機械的運轉(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械，不得將機械設備交給無本機種操作證的人員操作。8.7設備在施工現(xiàn)場停放時，應選擇安全的停放地點，關(guān)閉好駕駛室(操作室)，要拉上駐車制動閘。坡道上停車時，要用三角木或石塊抵住車輪。夜間應有專人看管。8.8應采取隔振、防振措施消除強夯對鄰近建筑物的有害影響。8.9在強夯時作業(yè)人員要在安全距離以外。8.10作好宣傳和現(xiàn)場管理工作，非施工人員禁止入內(nèi)。夯錘下落后，應在吊鉤降至夯錘吊環(huán)附近時，操作人員方可下坑掛鉤。8.12作業(yè)完成后，夯錘應放實在地面上。9施工環(huán)保措施9.1防止大氣污染桶中，防止塵土飛揚；鉆孔完畢后，及時對鉆孔處進行清理，避免灰塵擴散。9.2防止噪聲污染音設備，降低施工過程中的施工噪音。9.3確保工人身體健康工人施工時必須佩戴勞保用品。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、同意。b排入市政污水管。廢漿沉碴必須用密封的槽車外運，送到指定地點處置。c各類土方、建筑材料運輸車輛在