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1、1.概況我標段鋁土礦采空區位于王家莊村東北約300m，地貌為黃土和基巖緩坡。采空區影響主線范圍K5+400 K6+300（對應于勘察報告中的C區，采空區長度900m），工程類型為路基。根據地質勘查報告，鋁土礦賦存于石炭系中統本溪組（C2b）下部，采空區埋深644m，巷道式開采，采厚1.52.5m，回采率20%，巖層產狀1208，鋁土礦頂底板均為泥巖。路線影響范圍內共10個井口。巷道寬度1.42.0m，巷道高度1.12.0m。我標段鋁土礦采空區分布于黃土丘陵低山區。地面高程680700m，山坡以中緩坡為主，地形起伏較大，溝谷發育。山坡頂部覆蓋為第四系的Q3 、Q2 黃土，黃土覆蓋較厚且下伏巖性為2、泥頁巖路段，部分路段出露有第三系靜樂組紅粘土。植被以農作物為主。 我標段采空區影響主線長度900m，預計空洞體積11670m，平定北連接線上煤礦采空區影響長度2330m，采空區剩余空洞體積195725m3。同時，根據地勘報告我標段內尚有平硐、豎井如下表：二標平硐豎井一覽表：序 號井口 編號開拓 方式里程樁號及位置巷道尺寸開（停）采年限埋深（m）寬度（m）高度（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年5.54L18豎井K5+510右26m1.089年92年13、5.05L27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豎井K5+890右30m1.0（直徑）12.0（深度）58年93年12.09L35豎井K5+875右20m1.0（直徑）12.0（深度）58年93年12.010L36平硐K6+000左50m2.71.387年93年15.011L37不詳K6+030左40m15m直徑塌陷坑87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934、年15.02.處治原則和方法2.1處治原則采空區處治后，地基變形應滿足公路工程對地基穩定性的要求，即：經處治后的采空區，在公路施工和運營過程中，地基能有效地承受公路和車輛荷載，不產生破壞和影響公路工程正常使用的變形，保證公路安全營運。2.2處治方法我標段采空區主要為路基，根據設計給出地處治設計，采用井下巷道干漿砌片塊石法和全充填壓力注漿法來處治鋁土礦采空區。注漿法主要參數如下：（1）圍護帶（B）：k5+400k6+300路基B取值10米。（2）注漿材料：水泥、粉煤灰比固相比為1.5:8.5。（3）注漿壓力：終孔壓力為1.01.5Mpa。（4）充填率：8590%。3.處治工程設計3.1處治方案的5、選取擇本段采空區處治采用全充填壓力注漿法。即在地表施工鉆孔，鉆孔深度達到采空底板，將注漿管密封在煤礦采空區上覆巖層中，采用泥漿泵，將漿液注入煤礦采空塌陷區和其上覆的巖層裂隙帶中，漿液的結石體阻止上覆巖層及地表的進一步變形，從而達到治理采空區之目的。漿液類型采用水泥粉煤灰漿。此方案優點是：施工簡單、安全可靠、經濟合理；缺點是：施工周期長，材料用量較大。3.2采空區處治范圍處治長度是以采空塌陷區邊界為起點所確定的長度，本段長度計為900m。處治寬度為圍護邊帶外側向兩側按巖體擴散角考慮所確定的邊界寬度。公式為：L=D+2B+2（H1ctg+ H2ctg）式中：L處治寬度（m）；D路基寬度（24.5m6、）；B圍護帶（取值10m）；H1松散層厚度（m）；H2覆巖厚度（m）；松散層移動角，取值45；采空區覆巖巖體擴散角，取值72；采空區處治寬度為中心線兩側各25m。3.3灌漿孔灌漿孔分帷幕孔和注漿孔。帷幕孔孔距為15m，注漿孔孔距為15m。采空區灌漿孔的設計深度為地表至采空區底板以下1.0m。孔口管注漿采用=50mm鋼管，注漿管長度為地面之上1m至完整基巖下6.0m處的深度。每百米孔斜不超過2。3.4漿液配合比設計注漿漿液為水泥粉煤灰漿，其水固比為1:1.51:1.0。水泥占固相的15%，粉煤灰占固相的85%。帷幕孔根據具體情況，采用較稠的漿液或在漿液中摻加水泥重量的2%速凝劑，使注入采空區的漿7、液盡快凝固，以形成帷幕，防止漿液流失。路基工程處治標準及參數如下：路基工程處治標準參數 項目水固比材料重量配合比結石率（%）充填率（%）注漿壓力（MPa）抗壓強度（MPa）水水泥粉煤灰7天28天參數1:1101.58.5788590120.261.031:1.28.331.58.5850.341.103.5采空區注漿量設計采空區剩余空洞體積指采空區治理范圍內的采出煤層體積，扣除采空區因頂板冒落而已發生的變形。考慮在注漿過程中漿液損失，注漿量按公式：Q總=AV/c式中：A漿液損耗系數，取值1.1；V采空區剩余空隙體積(m3)；漿液充填率，取值0.90.95；C漿液結石率，取值8085%；預計本段8、11670m。3.6工程量1帷幕孔74個，注漿孔41個，鉆孔總數115個，鉆探總進尺2124m；2澆鑄注漿管：水泥漿澆鑄體積8.1m3，注漿管長度838m；3注漿總量：11670m3；4漿液材料：水為5743m3，水泥1037噸，粉煤灰5861噸，速凝劑10噸，砂或碎石8m3。5檢查孔3個，總深度55m。4.注漿工藝4.1注漿系統（1）注漿系統構成注漿系統由料場、一級攪拌池（機）、二級攪拌池（機）、供水系統、注漿泵、壓力表、封孔裝置、注漿管道和投砂漏斗等組成。（2）注漿系統配置要求a) 料場：堆放材料的料場場地要平整，運料車輛能正常通行，且緊鄰攪拌機，使材料便于運輸、搬運、要求設有防潮、防雨措9、施。b）攪拌機：要求能滿足正常施工要求，攪拌后的漿液應均勻。c）攪拌池：修建的攪拌池應滿足正常施工要求，池為圓柱體，中間設置攪拌機，使得攪拌后的漿液均勻。d）水池：制漿站應根據施工注漿總量需要，建立數個水池，以保證正常施工，水池建筑規模及要求視工地具體情況而定。e）注漿泵：宜采用變檔定量泵，其額定排漿量不小于200L/min，注漿泵壓力應大于3Mpa。f）壓力表：注漿用壓力表最大指數應小于10MPa。g）封孔裝置：采用50mm鋼管注漿，在管子前端2030cm處焊接一圓形法蘭托盤(托盤直徑120130mm之間)，下入孔內變徑處。 h）注漿管：采用50mm鋼管，絲扣聯接。i) 投砂漏斗：附有篩網和10、球形閥，對于空洞較大部位投入適量的砂或石屑。4.2施工工藝及要求本工程施工工藝流程如下圖： 觀察注漿情況、抽樣試驗 下注漿管、澆筑孔口管灌漿終止灌漿成孔及下套管定點 拌制漿液備 料（1）定點注漿孔應用全站儀進行實地測量放樣，鉆孔實際位置原則上不應超過設計位置1.0m。因受地形影響，鉆孔不能放在設計位置時，可視具體情況在設計代表和工程監理的認可下予以調整。（2）成孔工藝鉆孔均在地表施工。用127mm鉆頭開孔，鉆至完整基巖6m后，下入114mm套管或焊管護壁，然后變徑為91mm。在第四系卵、礫石層的鉆探過程中采用跟管鉆進。（3）鉆探技術要求a、布置35%的鉆孔進行全取芯，以便指導鉆探和注漿施工。對11、于全取芯孔，采空區冒落帶部位巖芯采取率不應小于30%，其它部位巖芯采取率不應小于60%。b、做好鉆探原始記錄和巖芯編錄及拍照工作。c、鉆孔施工過程中如發現漏水、掉鉆、埋鉆等現象要詳細記錄其深度、層位和耗水量。（4）注漿材料的配制a、漿液配制應按設計漿液配合比進行，并隨機抽查漿液的各項指標。b、原材料：水用水表或定量容器計量；水泥按袋或按定量容器（散裝水泥）計量；粉煤灰用定量容器計量，并要求用磅稱抽查水泥、粉煤灰的數量。c、 制漿工藝如圖： 水速 凝 劑二級攪拌機(池)（混合攪拌）水 泥一級攪拌機(池)鉆孔注漿泵一級攪拌機(池)粉煤灰水d、攪拌過程：每次攪拌時間不得少于3分鐘。（5）注漿工藝及其12、有關參數a、施工順序：按采空區的傾斜方向，先施工采空區底板標高較低位置的注漿孔及構造物工點處的注漿孔，再沿傾斜方向由低向高、由邊部向中心展開施工，鉆孔分二序次進行。b、注漿注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，注漿開始后，要定時觀測泵的吸漿量和泵壓，記錄注漿過程中發生的各種現象，收集原始數據，并根據實際情況及時調整注漿量和漿液濃度。注漿時，應避免在短時間內注入大量的水泥粉煤灰漿，當注漿量較大時，應采用間歇式注漿法施工，或在孔口加一漏斗狀的投砂器，用漿液將砂或石屑帶入孔內，或在漿液中加入水泥重量2%的速凝劑。c、單孔注漿結束標準在灌漿孔的注漿末期，泵壓逐漸升高，當泵量小于70L/min時，根據結構物類13、型和采空區特征，孔口壓力在1.03.0MPa，穩定1015分鐘，可結束該孔的注漿施工。d、注漿過程中若出現地表裂隙大量跑漿時，應采用間歇式注漿，或減小泵量及地表充填裂隙的措施，阻止漿液從地面大量流失。（6）注漿技術要求a、注漿及間歇注漿前必須用清水洗孔，壓水時間不得小于10分鐘。b、稀漿灌注量取單孔注漿量的30%為宜。5.工程質量檢測工程質量檢測包括施工過程中的質量檢測和施工結束后的工程質量檢驗。5.1施工過程中的工程質量檢驗施工技術人員必須掌握采空區處治工程的目的、加固原理、技術要求和質量評定標準等。施工中應有專人負責質量控制和檢測，并做好施工記錄。施工單位的自檢。原材料檢驗，包括水泥、粉煤14、灰、砂或細骨料的檢驗，原材料的出廠檢驗單、每批量的檢驗等。每班對漿液配合比、漿液參數如結石率、粘度進行測試和試塊制作。施工監理單位的進行全方位的監督和管理，不定期進行抽監，對原材料用量、漿液各種指標和工藝等進行控制和管理。業主和設計單位進行檢查和現場指導。檢查施工單位是否嚴格按設計文件進行施工，對嚴重不符合設計或對工程存在危害的施工方法進行制止或下停工令，并對施工單位進行整改，加大管理力度。5.2施工結束后工程質量檢驗和驗收采空區處治結束6個月后，進行采空區處治效果檢驗和評定。檢查孔位置一是考慮布置在有代表性的采空區位置，二是施工過程中出現異常情況的部位，三是在重要結構物特別是橋墩臺下采空區布15、設檢查孔。檢查孔的數量不小于處治鉆孔數的2%。檢驗方法有鉆探、物探、漿液結石體物理力學參數指標測試、地表變形觀測、孔內二次注漿和電視攝影等多種方法進行工程質量檢驗。鉆探檢測法。檢查孔深度為地表至采空區底板的深度，終孔直徑89mm，全孔取芯。通過孔內取芯直接觀察采空區的漿液充填情況，鉆孔的巖芯采取率大于90%。巖芯的完整程度、循環液的漏失量大小，采空區冒落裂隙帶漏失情況等，觀察采空區冒落裂隙帶漿液結石體的充填程度、裂隙閉合情況等，觀察結石體的顏色，用耳聽錘擊結石體的聲音，手捏結石體的感覺，用指甲或小刀是否能刻劃等等物理性質，并結合鉆探過程中循環液的漏失情況及孔壁的穩定性等評價注漿質量，對巖芯進行編錄、拍照、保管和存檔。物探檢測法。處治后采空區巖體橫波波速應大于160m/s。漿液的結石體抗壓強度，對于路基漿液石體抗壓強度應大于1Mpa，對于橋隧應大于23MP。橋墩臺上布設長期變形觀測點，直至沉降達到穩定為止。在檢驗孔中進行注漿試驗，漿液為純水泥漿，孔口壓力23Mpa，持續時間15分鐘并記錄注漿量，然后將壓力提高0.5Mpa，進行二次注漿，重復前一過程。孔內數字式攝像根據圖像的形態、顏色及光亮等信息，可以識別漿液對空洞、裂隙的充填情況和巖體的完整程度，并可用錄像帶保存攝像資料，評價采空區的處治效果。