高速公路煤矿采空区治理施工质量控制要点

杨剑勇

1 工程质量标准及目标

1.1 检查孔与物探波速检测侧重于检查处治工程质量的效果

通过钻探提取的浆液结石体打磨制成试件,进行强度检测;通过波速测井检查注浆质量,构筑物范围检查孔,孔内受注层物探波速若大于300 m/s,说明注浆质量符合要求。结合钻探和物探资料做出综合评价,在全面分析研究这些资料的基础上,最终对灌浆质量作出综合评价。

1.2 《高速公路两阶段施工图设计》侧重于工程基础质量的检查与控制

通过对孔位、孔深、孔斜、钻孔地质、浆液配制、注浆量、泵压、试块强度的控制来达到最终的设计目的。

2 控制工程质量的措施

2.1 控制工程质量的组织措施

1)制定可靠可行的《施工组织设计》,并严格按设计和业主要求施工。2)自始至终严格执行国际《ISO 9000质量标准》,实行单项工程申请报验,监理认可,合格工程计量的管理模式。3)工程实行承包商自检、监理抽检、质检中心终检的三级质量检测管理体系,加强施工过程的质量监控。4)建立项目法人责任制下的项目负责人、技术负责人和质量负责人的三项负责制度,明确责任,共同把好质量关。5)建立定期的工地例会制度,对施工工程质量进行总结、报告,发现问题及时解决,把质量隐患消灭在萌牙状态。6)建立质量奖惩制度,激励全体员工的质量意识。树立“百年大计、质量第一”观念。7)配备必要的检测仪器,完善质量检测手段,建立工地实验室,配足必要的质检人员,对项目的原材料质量、成孔质量、浆液配比质量、试块强度等进行检测、控制。8)加强对原材料的定量合格检测管理,杜绝不合格材料进入施工现场。9)实施全过程、全方位的质量追踪管理战略。

2.2 控制工程质量的技术措施

2.2.1 钻探施工技术要求

1)测量。a.用全站仪对设计图纸提供的三个导线控制点进行复测,复测结果符合要求后以其为起算点,进行平面控制测量、高程控制测量。b.以控制测量为准,按设计单位提供的单孔坐标进行施工放样、复测,结果报验,经监理抽检合格认可后方可施工。c.在平面控制测量的同时,对孔位进行高程测量。d.开钻前复测坐标与设计坐标最大误差不能超过1 m,否则移动钻机。e.因地形、建筑物影响,钻孔不能放至设计位置时,可视具体情况,并经监理工程师、设计代表认可后进行移位布设,并进行复测。

2)成孔。a.孔位由测量结果确定,要符合规定要求。b.由技术员、测量员指导钻机就位,校正立轴,钻机在接到开工通知后方可开工。c.开孔孔径采用130mm,钻至基岩6 m后,下入套管护壁,然后变径为91mm。钻至采空区中的塌陷冒落带或煤层底板下1 m终孔,或取出底板岩芯不小于0.3 m终孔。d.先施工取芯孔,后施工无芯孔:在无芯孔施工中,先施工帷幕孔,后施工注浆孔。e.一律采用清水钻进,不能使用泥浆,避免泥浆堵塞岩石裂隙而影响注浆质量。f.每100 m测斜一次,终孔测斜一次,且孔斜小于2°。g.总孔数的3%～5%为取芯孔,岩芯采取率冒落带大于30%,完整基岩大于60%。h.施工中,做好钻探原始记录及岩芯编录工作,绘制钻孔柱状图并报验,终孔前技术人员和监理旁站,并鉴定底板岩芯,通过丈量钻具确定孔深,验收合格后方可终孔。

3)浇筑孔口管。a.采用回转正循环钻进,开孔使用130mm口径,钻至进入完整基岩6 m后,视地层情况决定是否下套管。换用直径94mm钻头钻至终孔,全孔取芯,完整基岩采取率大于60%后清水洗孔。b.将一端带托盘的φ 50孔口管下入孔内变径处。c.在孔口管与孔壁的环状间隙内灌入水灰比为1∶1.5～1∶2.0的稠水泥浆(加入水泥重量2%的速凝剂)0.06 m,快速将注浆管与孔壁密封固结。d.变径深度超过30 m,则进入完整岩芯6 m后下入φ 114焊管,φ 114焊管焊接长度大于20cm,垂直度小于1°。焊管与孔壁间隙全部浇筑稠水泥浆,待凝24 h后变径钻进至终孔。e.搅拌1∶1.4的浓水泥浆,同时加入水泥掺量2%左右的水玻璃,通过铝塑管自下至上注浆浇筑焊管与孔壁的环状间隙,其浇筑深度一直到地面。如此浇筑杜绝注浆时从孔管环状间隙冒浆现象。

2.2.2 注浆施工技术要求

1)浆液拌制。水泥采用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,其物理性能及化学成分应符合GB/T 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和GB/T 1344-1999矿渣硅酸盐水泥的规定。

粉煤灰:粉煤灰除细度不作要求外其余指标按GB/T 1596中的Ⅲ级标准执行使用。

速凝剂可选用符合有关标准的水玻璃等,每50 t检验一次。砂应洁净、坚硬、干燥、无风化、无杂质,并符合规定级配,其泥土杂物含量应小于3%。开工前检验一次即可。a.浆液拌制应按设计浆液配合比进行,并随机现场抽查浆液的各项指标(包括粘度、比重、结石率)。自检频率为每站每班结石率检验一次,粘度、比重各三次。b.拌制浆液的计量要准确,袋装水泥按袋计量,粉煤灰用定量容器计量,并要求用磅秤抽查水泥、粉煤灰的数量。c.适当位置设置搅拌池,搅拌机的拌合能力应与灌浆量相适应,搅拌后的浆液应均匀,符合图纸规定。d.一级混合搅拌池用以拌浆,浆液每次搅拌时间不得小于3 min。二级混合搅拌池用以注浆、防沉淀。e.浆液进入二级池就可泵送。注浆前对注浆泵的流量及搅拌池(桶)的容量进行标定,并报监理工程师审批认可,并隔几天时间进行一次校核。

2)灌浆施工技术要求。a.注浆施工顺序为先帷幕孔后注浆孔,为使帷幕孔(吸浆量大或有掉钻的孔)注浆后尽快结石凝固形成帷幕,可在浆液中加入水泥重量3%的速凝剂或采用间歇式注浆工艺和投注骨料的方法。b.灌浆浓度先稀后稠,灌浆开始后,定时观测泵的吸浆量和泵压。记录灌浆过程中发生的各种现象,收集原始数据,并报监理工程师根据实际情况及时调整灌浆量和浆液浓度。c.开始注浆,注浆间歇前、后必须清水洗孔10 min,保证孔内注浆通道畅通。d.注浆孔注浆,首先使用水灰比为1∶1.0的稀浆连续灌注,当灌注量超过单孔平均设计注浆量30%,孔口仍不起压力时,换水灰比为1∶1.1的浆液继续灌注,当灌注累计量超过单孔平均设计注浆量60%,孔口仍不起压力时,可采用从孔口加入砂石或间歇式注浆工艺,直到达到符合注浆终止标准的要求为止。e.灌浆结束标准:当泵压逐渐升高,桥、隧孔灌浆量小于70 L/min,孔口管压力在 2MPa～3MPa之间,稳定10 min～15 min,若出现地表裂隙大量跑浆时,应采取间歇式注浆,或减小泵量及采取地表充填裂隙的措施,阻止浆液从地面大量流失。报监理工程师批准后可结束该孔的灌浆施工。

3 注浆质量检测方案与技术要求

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。

1)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。2)物探检测法。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。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、裂隙的充填情况和岩体的完整程度,并可用录像带保存摄像资料,评价采空区的处治效果。在全面分析研究这些资料后书面报送监理工程师,最终确定灌浆质量是否合格和是否需补充满浆。

[1] 刘佑农.铁路路基小煤窑采空处理办法初探[J].山西建筑,2008,34(17):306-307.