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1、1.概况我标段铝土矿采空区位于王家庄村东北约 300m，地貌为黄土和基岩缓坡。采空区影响主线范围 K5+400 K6+300（对应于勘察报告中的 C 区，采空区长度 900m） ，工程类型为路基。根据地质勘查报告，铝土矿赋存于石炭系中统本溪组（C2b）下部，采空区埋深644m，巷道式开采，采厚 1.52.5m，回采率 20%，岩层产状 1208，铝土矿顶底板均为泥岩。路线影响范围内共 10 个井口。巷道宽度 1.42.0m，巷道高度 1.12.0m。我标段铝土矿采空区分布于黄土丘陵低山区。地面高程 680700m，山坡以中缓坡为主，地形起伏较大，沟谷发育。山坡顶部覆盖为第四系的 Q3 、Q2
2、黄土，黄土覆盖较厚且下伏岩性为泥页岩路段，部分路段出露有第三系静乐组红粘土。植被以农作物为主。我标段采空区影响主线长度 900m，预计空洞体积 11670m，平定北连接线上煤矿采空区影响长度 2330m，采空区剩余空洞体积 195725m3。同时，根据地勘报告我标段内尚有平硐、竖井如下表：二标平硐竖井一览表：巷道尺寸 序 号井口 编号开拓 方式里程桩号及位置宽度（m）高度（m）开（停）采年限埋深（m）1L7平硐K4+510 左 40m1.52.085 年92 年13.02L9平硐K4+595 右 2m2.53.087 年92 年8.53L11平硐K4+640 左 30m2.02.487 年92
3、 年5.54L18竖井K5+510 右 26m1.089 年92 年15.05L27平硐K5+740 左 40m1.71.958 年93 年7.06L28平硐K5+820 左 20m2.02.058 年93 年8.57L29平硐K5+820 左 5m2.02.058 年93 年9.08L34竖井K5+890 右 30m1.0（直径）12.0（深度）58 年93 年12.09L35竖井K5+875 右 20m1.0（直径）12.0（深度）58 年93 年12.010L36平硐K6+000 左 50m2.71.387 年93 年15.011L37不详K6+030 左 40m15m 直径塌陷坑87
4、年93 年8.012L38平硐K6+000 左 30m1.41.187 年93 年8.013L43平硐K6+2002.01.887 年93 年15.02.处治原则和方法2.1 处治原则采空区处治后，地基变形应满足公路工程对地基稳定性的要求，即：经处治后的采空区，在公路施工和运营过程中，地基能有效地承受公路和车辆荷载，不产生破坏和影响公路工程正常使用的变形，保证公路安全营运。2.2 处治方法我标段采空区主要为路基，根据设计给出地处治设计，采用井下巷道干浆砌片块石法和全充填压力注浆法来处治铝土矿采空区。注浆法主要参数如下：（1）围护带（B）：k5+400k6+300 路基 B 取值 10 米。（2
5、）注浆材料：水泥、粉煤灰比固相比为 1.5:8.5。（3）注浆压力：终孔压力为 1.01.5Mpa。（4）充填率：8590%。3.处治工程设计3.1 处治方案的选取择本段采空区处治采用全充填压力注浆法。即在地表施工钻孔，钻孔深度达到采空底板，将注浆管密封在煤矿采空区上覆岩层中，采用泥浆泵，将浆液注入煤矿采空塌陷区和其上覆的岩层裂隙带中，浆液的结石体阻止上覆岩层及地表的进一步变形，从而达到治理采空区之目的。浆液类型采用水泥粉煤灰浆。此方案优点是：施工简单、安全可靠、经济合理；缺点是：施工周期长，材料用量较大。3.2 采空区处治范围处治长度是以采空塌陷区边界为起点所确定的长度，本段长度计为 900
6、m。处治宽度为围护边带外侧向两侧按岩体扩散角考虑所确定的边界宽度。公式为：L=D+2B+2（H1ctg+ H2ctg）式中：L处治宽度（m） ；D路基宽度（24.5m） ；B围护带（取值 10m） ；H1松散层厚度（m） ；H2覆岩厚度（m） ；松散层移动角，取值 45；采空区覆岩岩体扩散角，取值 72；采空区处治宽度为中心线两侧各 25m。3.3 灌浆孔灌浆孔分帷幕孔和注浆孔。帷幕孔孔距为 15m，注浆孔孔距为 15m。采空区灌浆孔的设计深度为地表至采空区底板以下 1.0m。孔口管注浆采用 =50mm 钢管，注浆管长度为地面之上 1m 至完整基岩下 6.0m 处的深度。每百米孔斜不超过 2。
7、3.4 浆液配合比设计注浆浆液为水泥粉煤灰浆，其水固比为 1:1.51:1.0。水泥占固相的 15%，粉煤灰占固相的 85%。帷幕孔根据具体情况，采用较稠的浆液或在浆液中掺加水泥重量的 2%速凝剂，使注入采空区的浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。路基工程处治标准及参数如下：路基工程处治标准参数材料重量配合比抗压强度（MPa）项目水固比 水水泥粉煤灰结石率（%）充填率（%）注浆压力（MPa）7天28天1:1101.58.5780.261.03参数1:1.28.331.58.5858590120.341.103.5 采空区注浆量设计采空区剩余空洞体积指采空区治理范围内的采出煤层体积，扣除采空
8、区因顶板冒落而已发生的变形。考虑在注浆过程中浆液损失，注浆量按公式：Q 总=AV/c式中：A浆液损耗系数，取值 1.1；V采空区剩余空隙体积(m3)；浆液充填率，取值 0.90.95；C浆液结石率，取值 8085%；预计本段 11670m。3.6 工程量1帷幕孔 74 个，注浆孔 41 个，钻孔总数 115 个，钻探总进尺 2124m；2浇铸注浆管：水泥浆浇铸体积 8.1m3，注浆管长度 838m；3注浆总量：11670m3；4浆液材料：水为 5743m3，水泥 1037 吨，粉煤灰 5861 吨，速凝剂 10 吨，砂或碎石 8m3。5检查孔 3 个，总深度 55m。4.注浆工艺4.1 注浆系
9、统（1）注浆系统构成注浆系统由料场、一级搅拌池（机） 、二级搅拌池（机） 、供水系统、注浆泵、压力表、封孔装置、注浆管道和投砂漏斗等组成。（2）注浆系统配置要求a) 料场：堆放材料的料场场地要平整，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌机，使材料便于运输、搬运、要求设有防潮、防雨措施。b）搅拌机：要求能满足正常施工要求，搅拌后的浆液应均匀。c）搅拌池：修建的搅拌池应满足正常施工要求，池为圆柱体，中间设置搅拌机，使得搅拌后的浆液均匀。d）水池：制浆站应根据施工注浆总量需要，建立数个水池，以保证正常施工，水池建筑规模及要求视工地具体情况而定。e）注浆泵：宜采用变档定量泵，其额定排浆量不小于 200L/mi
10、n，注浆泵压力应大于 3Mpa。f）压力表：注浆用压力表最大指数应小于 10MPa。g）封孔装置：采用 50mm 钢管注浆，在管子前端 2030cm 处焊接一圆形法兰托盘(托盘直径 120130mm 之间)，下入孔内变径处。 h）注浆管：采用 50mm 钢管，丝扣联接。i) 投砂漏斗：附有筛网和球形阀，对于空洞较大部位投入适量的砂或石屑。4.2 施工工艺及要求本工程施工工艺流程如下图：（1）定点注浆孔应用全站仪进行实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应超过设计位置1.0m。因受地形影响，钻孔不能放在设计位置时，可视具体情况在设计代表和工程监理的认可下予以调整。（2）成孔工艺钻孔均在地表施工。用
11、127mm 钻头开孔，钻至完整基岩 6m 后，下入 114mm 套管或焊管护壁，然后变径为 91mm。在第四系卵、砾石层的钻探过程中采用跟管钻进。（3）钻探技术要求a、布置 35%的钻孔进行全取芯，以便指导钻探和注浆施工。对于全取芯孔，采空区冒落带部位岩芯采取率不应小于 30%，其它部位岩芯采取率不应小于 60%。b、做好钻探原始记录和岩芯编录及拍照工作。c、钻孔施工过程中如发现漏水、掉钻、埋钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量。（4）注浆材料的配制a、浆液配制应按设计浆液配合比进行，并随机抽查浆液的各项指标。b、原材料：水用水表或定量容器计量；水泥按袋或按定量容器（散装水泥）计量；粉煤灰用
12、定量容器计量，并要求用磅称抽查水泥、粉煤灰的数量。c、 制浆工艺如图：定点成孔及下套管下注浆管、浇筑孔口管灌浆终止灌浆备 料拌制浆液观察注浆情况、抽样试验d、搅拌过程：每次搅拌时间不得少于 3 分钟。（5）注浆工艺及其有关参数a、施工顺序：按采空区的倾斜方向，先施工采空区底板标高较低位置的注浆孔及构造物工点处的注浆孔，再沿倾斜方向由低向高、由边部向中心展开施工，钻孔分二序次进行。b、注浆注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。注浆时，应避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆，当注浆
13、量较大时，应采用间歇式注浆法施工，或在孔口加一漏斗状的投砂器，用浆液将砂或石屑带入孔内，或在浆液中加入水泥重量 2%的速凝剂。c、单孔注浆结束标准在灌浆孔的注浆末期，泵压逐渐升高，当泵量小于 70L/min 时，根据结构物类型和采空区特征，孔口压力在 1.03.0MPa，稳定 1015 分钟，可结束该孔的注浆施工。d、注浆过程中若出现地表裂隙大量跑浆时，应采用间歇式注浆，或减小泵量及地表充填裂隙的措施，阻止浆液从地面大量流失。（6）注浆技术要求水速 凝 剂水 泥一级搅拌机(池)粉煤灰一级搅拌机(池)水二级搅拌机(池) （混合搅拌）注浆泵钻孔a、注浆及间歇注浆前必须用清水洗孔，压水时间不得小于
14、10 分钟。b、稀浆灌注量取单孔注浆量的 30%为宜。5.工程质量检测工程质量检测包括施工过程中的质量检测和施工结束后的工程质量检验。5.1 施工过程中的工程质量检验施工技术人员必须掌握采空区处治工程的目的、加固原理、技术要求和质量评定标准等。施工中应有专人负责质量控制和检测，并做好施工记录。施工单位的自检。原材料检验，包括水泥、粉煤灰、砂或细骨料的检验，原材料的出厂检验单、每批量的检验等。每班对浆液配合比、浆液参数如结石率、粘度进行测试和试块制作。施工监理单位的进行全方位的监督和管理，不定期进行抽监，对原材料用量、浆液各种指标和工艺等进行控制和管理。业主和设计单位进行检查和现场指导。检查施工
15、单位是否严格按设计文件进行施工，对严重不符合设计或对工程存在危害的施工方法进行制止或下停工令，并对施工单位进行整改，加大管理力度。5.2 施工结束后工程质量检验和验收采空区处治结束 6 个月后，进行采空区处治效果检验和评定。检查孔位置一是考虑布置在有代表性的采空区位置，二是施工过程中出现异常情况的部位，三是在重要结构物特别是桥墩台下采空区布设检查孔。检查孔的数量不小于处治钻孔数的 2%。检验方法有钻探、物探、浆液结石体物理力学参数指标测试、地表变形观测、孔内二次注浆和电视摄影等多种方法进行工程质量检验。钻探检测法。检查孔深度为地表至采空区底板的深度，终孔直径 89mm，全孔取芯。通过孔内取芯直
16、接观察采空区的浆液充填情况，钻孔的岩芯采取率大于 90%。岩芯的完整程度、循环液的漏失量大小，采空区冒落裂隙带漏失情况等，观察采空区冒落裂隙带浆液结石体的充填程度、裂隙闭合情况等，观察结石体的颜色，用耳听锤击结石体的声音，手捏结石体的感觉，用指甲或小刀是否能刻划等等物理性质，并结合钻探过程中循环液的漏失情况及孔壁的稳定性等评价注浆质量，对岩芯进行编录、拍照、保管和存档。物探检测法。处治后采空区岩体横波波速应大于 160m/s。浆液的结石体抗压强度，对于路基浆液石体抗压强度应大于 1Mpa，对于桥隧应大于 23MP。桥墩台上布设长期变形观测点，直至沉降达到稳定为止。在检验孔中进行注浆试验，浆液为纯水泥浆，孔口压力 23Mpa，持续时间 15 分钟并记录注浆量，然后将压力提高 0.5Mpa，进行二次注浆，重复前一过程。孔内数字式摄像根据图像的形态、颜色及光亮等信息，可以识别浆液对空洞、裂隙的
