陳建平

（撫州博信公路工程監(jiān)理有限公司，江西 撫州 344000）

1 工程概況

某高速公路采空區(qū)路基位于公路正線K20+145～K21+467段，采空區(qū)路段地層為華北地層區(qū)，且該路段目前所形成的采空區(qū)面積較大，上覆巖層塌陷冒落，由下至上便形成塌陷冒落區(qū)、裂隙區(qū)和整體彎曲區(qū)，部分地表已經(jīng)發(fā)生變形，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫、裂隙及沉降。公路管理部門根據(jù)注漿設(shè)計(jì)理論并通過(guò)注漿室內(nèi)外試驗(yàn)，決定對(duì)該路段采空區(qū)路基進(jìn)行全注漿充填處理。根據(jù)采空區(qū)路基注漿工程特點(diǎn)和前序孔補(bǔ)充勘察情況，確定注漿孔孔距和孔數(shù)，并以摻粉煤灰的漿液為主要灌漿材料，為節(jié)省施工成本，應(yīng)在符合設(shè)計(jì)要求的前提下盡可能用粉煤灰代替水泥；施工過(guò)程應(yīng)最好一次成孔、一次灌注，注漿管也應(yīng)拔出后重復(fù)利用，以達(dá)到控制漿液流失的目的。

2 注漿施工工藝

按照相關(guān)規(guī)范要求，在進(jìn)行注漿施工前必須按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放樣和場(chǎng)地平整，并通過(guò)布設(shè)探孔探明采空區(qū)地基巖性、采空區(qū)寬度及走向等，并用石灰撒出輪廓線。通過(guò)地坪鉆鉆孔后連通采空區(qū)地基和擬建工程場(chǎng)地，并結(jié)合勘探鉆機(jī)預(yù)鉆孔。按設(shè)計(jì)要求制備好的漿液從預(yù)鉆孔孔洞內(nèi)灌入采空區(qū)及其上部巖層裂隙內(nèi)，直至灌滿后移至下一孔位繼續(xù)灌漿，最終將全部采空區(qū)地基空洞和巖層裂隙全部灌滿水泥粉煤灰漿液，待漿液凝固后和原地基巖層固結(jié)成整體結(jié)構(gòu)。

2.1 施工準(zhǔn)備

本公路采空區(qū)地基注漿施工主要使用1臺(tái)經(jīng)緯儀或全站儀，1臺(tái)水準(zhǔn)儀，1把50m鋼卷尺，5臺(tái)D127型回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，1臺(tái)1000kW發(fā)電機(jī)，1臺(tái)250L攪拌機(jī)，1臺(tái)150L注漿泵，D50注漿管，1臺(tái)YC-10m水泵，1臺(tái)交流式電焊機(jī)，1臺(tái)75kN變壓器，1個(gè)5m鋁合金塔尺，1根100m附線墜的測(cè)繩，4輛0.1m3的手推車和10把尖鐵鍬。

在施工準(zhǔn)備階段還應(yīng)根據(jù)業(yè)主所確定的工程樁進(jìn)行測(cè)量放樣，放出注漿施工的輪廓線，并設(shè)置好護(hù)樁再進(jìn)行孔位線測(cè)放。完成測(cè)量放樣后應(yīng)平整場(chǎng)地，確保平整度達(dá)到-100～100mm范圍，并按照1%設(shè)置坡度，保證施工場(chǎng)地內(nèi)排水順暢；按設(shè)計(jì)要求將場(chǎng)地碾壓密實(shí)，以便于施工機(jī)械行走、停放、架設(shè)。

2.2 孔位布置

鉆孔孔位應(yīng)按照均勻原則呈梅花形布置，為避免漿液流失，還應(yīng)在治理段邊緣增設(shè)帷幕孔[1]。注漿孔的孔距、排距等必須結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，試驗(yàn)內(nèi)容還應(yīng)包括注漿原材料配合比、成孔施工工藝、注漿設(shè)備選型及注漿施工工藝等[2]。

具體而言先進(jìn)行采空區(qū)截止段端頭帷幕孔鉆孔灌漿，待孔內(nèi)漿液灌注完成后再按照次序進(jìn)行長(zhǎng)度方向兩側(cè)注漿孔的鉆孔注漿，最后是中間注漿孔鉆注。注漿孔孔徑應(yīng)控制在130～150mm范圍內(nèi)，在變徑處理后，其終孔直徑應(yīng)至少為90mm，對(duì)于需要投放骨料的注漿孔，其鉆孔孔徑和終孔直徑應(yīng)至少為150mm和108mm。結(jié)合國(guó)內(nèi)類似公路采空區(qū)地基注漿施工經(jīng)驗(yàn)，如果變徑深度未到達(dá)完整基巖，則注漿施工過(guò)程中必然會(huì)有大量漿液流進(jìn)風(fēng)化裂隙并串入松散層，甚至冒出地面，既造成漿液損失，又不利于注漿孔施工質(zhì)量控制，所以本工程注漿孔和帷幕孔變徑深度應(yīng)控制在進(jìn)入完整基巖后的8-1m。為充分掌握公路采空區(qū)地基巖性、地層產(chǎn)狀等情況，以便為鉆孔和注漿施工提供參考資料，應(yīng)按注漿孔和帷幕孔總數(shù)的3%～5%確定施工取芯孔數(shù)量，采空區(qū)和其他部位巖心采樣率至少為30%和60%。為控制注漿效果，還應(yīng)進(jìn)行鉆孔測(cè)斜處理，每個(gè)鉆孔在50～100m的長(zhǎng)度內(nèi)測(cè)斜1次，且孔斜率應(yīng)控制在1.5°/100m以內(nèi)。

本工程采用φ127mm開(kāi)孔鉆機(jī)按照設(shè)計(jì)要求等距離鉆孔，鉆孔過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行泥漿護(hù)壁，鉆進(jìn)至采空區(qū)時(shí)停鉆并撤出鉆桿，檢查鉆孔質(zhì)量，如果不存在塌孔、孔斜等問(wèn)題，則設(shè)置注漿管進(jìn)行水泥黏土漿液或水泥粉煤灰漿液灌注，注漿壓力按照0.5～2.0MPa控制。護(hù)壁泥漿液必須結(jié)合地基土質(zhì)在施工現(xiàn)場(chǎng)配置、調(diào)試，以確保鉆孔及注漿過(guò)程中不發(fā)生塌孔事故。

2.3 漿材選擇

結(jié)合本公路采空區(qū)富水層特點(diǎn)，在進(jìn)行漿液材料確定時(shí)必須充分考慮地下采空區(qū)環(huán)境、漿液凝固時(shí)間、漿液離析、漿液性質(zhì)變化、施工要求等因素，按照因地制宜就地取代的原則，本工程采用高摻加量的粉煤灰水泥漿液。本工程所使用的水泥、粉煤灰、水玻璃等注漿原材料均必須通過(guò)檢驗(yàn)，確保質(zhì)量合格。

注漿材料采用強(qiáng)度等級(jí)32.5以上的普通硅酸鹽水泥和粉煤灰，結(jié)合注漿材料相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，水泥摻加量≤5%的粉煤灰漿液在水下很難凝固，而水泥摻加量<20%的粉煤灰漿液在水下運(yùn)動(dòng)后，會(huì)因發(fā)生擴(kuò)散和離析而使其強(qiáng)度大大降低，所以本工程水泥摻加量應(yīng)控制在20%以上，以保證注漿材料硬化28d后抗壓強(qiáng)度>1MPa。按照設(shè)計(jì)要求，裂隙和空洞充填密度應(yīng)至少為75%，漿液水灰比應(yīng)控制在0.8∶1，以保證其凝結(jié)時(shí)間在12～36h之間。初始注漿采用稀漿，而對(duì)于大空洞必須改用水灰比0.5∶1～1∶1.0的濃漿。為防治路基范圍最外側(cè)注漿孔漿液的流失，應(yīng)按水泥質(zhì)量3%的比例摻加速凝劑水玻璃。

2.4 注漿施工

本公路采空區(qū)地基注漿施工前先向鉆孔內(nèi)沖水5～8min，注漿時(shí)先灌注水灰比1.0∶1的稀漿，再灌注水灰比0.8∶1的濃漿。采用間歇注漿法注漿的過(guò)程中，間歇時(shí)間應(yīng)至少為12h，為保證注漿管暢通，還應(yīng)在間歇前適量壓水。結(jié)合施工前所進(jìn)行的室內(nèi)漿液初終凝試驗(yàn)，上段和下段注漿時(shí)間間隔應(yīng)至少為36h。

對(duì)于中間第一序次注漿孔進(jìn)行間歇式定量注漿，單孔注漿量應(yīng)控制在正常注漿量的1.3～1.5倍，且在注漿施工時(shí)按照單孔設(shè)計(jì)注漿量的0.5倍和0.75倍進(jìn)行間歇控制，待單孔設(shè)計(jì)注漿量完成后即可結(jié)束灌漿。中間第二序次注漿孔通過(guò)定壓方式注漿，全部注漿孔均達(dá)到注漿施工結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束注漿。

通過(guò)間歇式定量注漿的方式進(jìn)行邊緣注漿孔注漿施工，本工程全部邊緣注漿孔平均注漿量應(yīng)按照300m3控制。第一序次和第二序次邊緣孔單孔設(shè)計(jì)注漿量分別按注漿體積平均流量的1.3～1.5倍和0.7～1.0倍控制。邊緣孔注漿施工原則上應(yīng)按100m3的平均注漿量確定間歇時(shí)間，單孔注漿量達(dá)設(shè)計(jì)水平后結(jié)束注漿。

本公路采空區(qū)地基中間注漿孔當(dāng)灌漿壓力超過(guò)0.6MPa，漿液體積流量在50～70L·min-1范圍內(nèi)保持穩(wěn)定且穩(wěn)定時(shí)間不小于15min時(shí)結(jié)束灌漿；邊緣注漿孔當(dāng)灌漿壓力達(dá)到0.5～2.0MPa，漿液體積流量在5～20L·min-1區(qū)間內(nèi)保持穩(wěn)定且采空區(qū)基巖吸漿體積流量達(dá)20～50L·min-1，穩(wěn)定時(shí)間不小于15min時(shí)結(jié)束灌漿。

3 結(jié)語(yǔ)

本工程施工結(jié)果表明，進(jìn)行采空區(qū)地基治理后地基的變形應(yīng)當(dāng)符合公路工程地基穩(wěn)定性的相關(guān)要求，即采空區(qū)地段經(jīng)治理后在施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，地基能充分有效承載路面結(jié)構(gòu)自重及行車、行人荷載，不發(fā)生影響公路工程正常施工和使用的變形，以確保公路工程安全運(yùn)行。本公路工程采空區(qū)路基治理已完工近1年多，經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過(guò)綜合物探及鉆探等方法對(duì)采空區(qū)地基注漿充填加固效果檢測(cè)的結(jié)果表明，處置結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。