谈农村山区公路采空路段钻孔注浆技术控制

周红波

(左权县交通运输局，山西左权 032600)

随着我们交通运输系统从上至下学习贯彻习总书记关于农村公路工作重要批示精神的深入开展，一系列乡村提档升级专项改造工程正有序实施，山区公路发展步伐有了进一步加快，但因以前宽松的经济发展环境影响下造成农村山区私挖、乱采现象的存在，致使目前资源整合而遗弃的小煤窑开采区年久塌陷变形，直接导致穿越而过的农村公路形成潜在安全隐患，通过在改造这些乡村公路的过程中的经验积累，我将以左权县乡级公路竹丰线采空路段的治理，浅析对其已沉陷采空路段的施工控制，进一步分析采用钻孔注浆加固路基处理技术在这方面的可行性应用。

1 工程背景

乡级公路竹丰线位于左权县北部低山区，区内山梁、山坡、冲沟、河谷纵横，公路基本盘山、沿河沟修建，其中近1/3路段地处全县主要煤炭分布区域，在本次升级改造中，已沉陷确认的采空路段就有3处，平均长度达到120 m，因其中1处无法改线，为了提升该公路的通畅能力，彻底消除该处安全隐患，我们采用了钻孔注浆加固路基的处理技术来改善采空区的通行能力。

2 成孔控制

2.1 确认准备

1)在确认注浆孔时，我们应采用全站仪按照图纸要求实地定位，用钢尺进行精确放样，原则上确认钻孔的实际位置不要偏离图纸设计位置约±1.0 m内。因竹丰线钻孔位置处于山区地形特殊地段所限，钻孔确实不能放在设计位置时，我们就需先确认其周围可以就位的注浆钻孔，然后再根据进一步的实地钻探确认采空区的情况，在监理工程师同意的情况下予以适当的调整。

2)注浆采用的钻机进入场地时必须由我们的专业技术人员引导，并在已实地确认的位置上进行安装调试工作，并做好开工前的技术交底工作，使全体钻孔施工人员明确各自岗位的施工方法、质量要求和安全生产注意事项;同时我们应积极申请办理开孔手续，在通知书未下达前不得进行任何钻孔作业。

2.2 实地钻孔

1)按照采空区公路设计与施工技术规范要求，结合农村山区公路实际路况，全取芯的注浆钻孔(约占本次工程全部注浆孔的5%):原则上在采空区上部覆岩部位的岩芯采取率应大于60%，在采空区塌陷区部位的岩芯采取率应大于30%方为合格。

a.我们应按照该工程获得审批的施工组织设计专项方案部署和岩芯钻探操作规程进行钻孔作业，开孔孔径为110 mm，采用同类直径钻头和岩芯管，视山区道路地层情况当钻至完整基岩下2 m～10 m后，嵌入套管，孔口止浆，然后再变径为90 mm，钻至采空区中的塌陷冒落带或煤层底板以下1 m终止，其中特别注意取芯孔不得超管钻进，严格控制钻孔质量。

b.在钻进过程中，我们应做好钻探报表等原始记录和取出岩芯的登记编录工作。并应按照监理工程师的要求将取出的岩芯放置在指定的地方，摆放整齐，采用红颜色油漆在岩石上标注本次钻孔的回次及块数，并按规范压放回次标签，以便进一步的验收检查。

c.根据现场监理工程师的要求:一是对需要取芯必须装箱保存的情况，我们要待钻孔验收合格并拍照后，才能及时将取出的岩芯装入岩芯箱，并按照建设、监理方的要求运送到指定的岩芯存放处予以妥善保存;二是无论是否需要取芯保存，我们均应严格按照设计的钻孔柱状图进行施工，并依据规范要求编制出成孔钻孔柱状图表，以便下一步的注浆施工需要。

2)在我们进行钻孔的实际过程中，很可能会发生漏水、掉钻、埋钻、机上见软、见硬等一般故障，对此施工人员要详细进行记录其钻孔的深度、层位和耗水量，并应立即向现场监理工程师报告，同时启动相应故障的应急方案，及时采取必要的防护措施。

3)因本段农村山区公路路基岩层的实际构造，在现场钻进过程中，我们必须采用回转方式，严禁冲击式钻进，否则很容易使采空区突发塌落现象。同样，在钻孔完成后，我们也应依照操作程序，施工单位负责人需携带本次开孔通知书和施工人员整理完整的钻探班次报表、要求取出岩芯的钻孔编录等原始记录报表，向建设单位技术负责人和驻地监理工程师申请终孔检验，经验收合格后，我们才能进入下一道工序。

3 注浆控制

3.1 注浆前准备

1)我们在注浆前，项目技术负责人应向施工人员明确指出本次注浆的施工顺序，对于本次农村山区公路，同样可以采用规范要求的参照实际采空区的倾斜方向，先从采空区标高较低位置的孔中开始注浆，然后再沿倾斜的方向由低向高、由边部向中心逐次展开注浆工作。

2)作为注浆项目指挥人员，在注浆前仍要对本次受注钻孔的钻探原始资料进行详细查阅的基础上，结合实地重新测定的孔深、水位，再次与质监、技术人员碰头分析，作出注浆情况前的科学准确判断，同时还要组织技术人员对本次注浆临近孔的孔深、水位等情况进行不间断的跟踪监测，并作好相应的原始记录工作。

3)在注浆设备连接好钻孔口管道后，首先要按照注浆操作规程进行简易的压水试验，试验最少持续时间约20 min，从而检查我们注浆设备中工作泵与管路系统的完好状态，并适时记录孔口压力的变化，判断孔内地层的裂隙、空隙间隔程度对本次注浆数量的影响，是否满足设计要求，是否与设计注浆值相符。

4)结合简易的压水试验和现场钻孔测量的结果，与技术、监理人员会同分析，就可以再次通过测定或分析的单孔注浆量损耗系数(1～1.5)、钻孔平面积、采空区深度和剩余空隙率(0.2～1)、原煤层开采率、注浆充填系数(0.75～0.95)及浆液结石率(0.75～0.95)等参数重新调整出最佳单孔的注浆量，并结合注浆设备实现工作状况，选择出合适的初始浆液浓度，掌握好孔口的注浆压力。

5)开机注浆前必须进行压水冲孔作业，由于钻孔过程中都会在孔内留有不少杂质沉淀物，所以在注浆前应将钻具重新下至孔底，通过压水将孔内残留的岩粉等沉淀杂质物清理排出，保持孔内裂隙的畅通，从而确保注浆的质量。

3.2 钻孔注浆

1)在正式开始往孔内注浆的过程中，要有专人定时观测注浆泵的吸浆量和泵压情况，并适时记录下整个注浆过程中可能发生的各种情况，收集好第一手的原始资料，并根据注浆过程中实际情况及时调整该孔的注浆量和浆液浓度，一般注浆液体的浓度是先稀后稠。

2)在整个注浆过程中，我们要尽量避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆，要通过浆液将设计配比的砂或矿渣带入孔内。当设计的注浆孔需要注入量大时，最好采用间歇式的注浆法施工;当注浆量超出设计测算的注浆量时，孔口仍不起压时，也应采取间歇式的注浆法施工。

3)采取间歇式的注浆方法时，间歇时间应控制在12 h～24 h，一般应为12 h;在停注和复注时间都应进行压水;间歇后再次进行注浆时，浆液浓度采用方式不变，从最稀一级开始，视注浆设备显示的压力和单位吸浆量变化情况，逐步决定浆液浓度的变换等级。首次间歇后的注浆量应控制在设计量的20%～30%的范围内，若注浆设备显示压力仍不达标，应再次间歇，或采用小流量的灌注方式，直至达到注浆结束的标准为止。

4)当在注浆过程中发生邻孔突然出现浆液冒出时，应立即按常见故障应急处置措施进行补救，在施工设备及场地条件允许的情况下，也可采取这两孔同时注浆作业，或通过间歇时间差对两孔轮流进行注浆，从而保证受注孔与相邻冒浆孔均能达到设计注浆质量标准。

5)在注浆的末期，专业观测记录人员当看到注浆泵的压力逐渐升高，注浆泵的每分钟吸浆量逐渐减少时，一般在注浆泵吸量小于70 L/min，孔口的压力显示值在1 MPa～1.5 MPa之间时，就应提示操作人员稳定10 min～15 min即可结束注浆作业，或者当孔口压力大于0.3 MPa，且出现注浆孔地表裂隙大量跑浆时，也可结束注浆施工。

4 质保控制

为了确保钻孔注浆加固路基的处理技术质量目标的实现，我们不仅应建立健全质量保证体系，还应积极配合监理工程师的工作，严格控制好以下环节的施工质量:

1)控制源头，把住材料采购关。各种原材料到达施工工地必须由质检员进行验收，履行材料报验单制度，验收合格方能入库，并由质检人员不定期进行抽检，在投入使用前必须按规范期间内抽检试验，将质检报告交监理工程师审查确认后，方可进料使用，不合格材料坚决不入场、不使用。

2)控制检测，把住抽检规范关。在注浆施工过程中对水泥每个批号的产品检测化验至少1次，同批号产品超过规定300 t时，每300 t检测化验1次;同时检测化验以施工投入前的7 d内为有效期;并且在注浆过程中，当注浆量超过2 000 m3或交接班次时，必须抽检一组样品，检测浆液的密度、结石率、初凝和终凝时间等。

3)控制孔深，把住终孔达标关。检验钻孔是否达到终孔，应在钻至设计孔深度时，通过钻机配置的计量装置及深度检测器，由技术人员自检后，请监理工程师检查同意方可提钻，并用清水洗孔，直至返清水为止;如果不返水，此时的冲洗时间应不少于30 min，然后才能拧孔口盖准备压浆。

4)控制进度，把住工序质量关。本次采用孔口套管止浆，开孔孔径视情况在进入山区采空层弱风化基岩2 m～8 m时，灌注水泥浆，其水泥浆柱高度不小于5 m，接着下入注浆管至孔底，待水泥浆终凝或24 h后，才能变径钻至煤层采空区设计深度。同时在注浆中，每孔应准备稀、稠两种配比等级的浆液进行灌注，先稀后稠，稀浆控制在注浆量的20%左右;当某个钻孔注浆量较大时，注意及时在浆液中加入水泥重量2%的速凝剂，提高质量控制率。

5)控制过程，把住安全环保关。在施工现场，我们应严格按照批准的安全、环保技术措施进行作业，实施过程中在经常向建设单位汇报施工进展的基础上，也应同时报告安全生产、文明施工、环保达标的同步跟进工作，使我们的项目过程控制真正做到抓牢管理、跟进制度，盯住现场，跟班作业，抓住关键，确保重点，有检查、有整改、有监督、有落实。

5 结语

我们采用钻孔注浆加固路基处理技术处置目前提档升级中的农村山区公路采空路段，虽然成本较大，但把握好以上各个环节，对逐步消除由于采深小，又任其垮落，因此地表变形积累到极限状态时突然垮塌，且不连续，产生较大的裂缝和塌陷坑，威胁公路路基稳定的沉陷采空路段最为适宜，可从根本上治理其持续带来的安全隐患，提高农村公路的安全水平、畅达水平和服务水平，开创农村公路工作新局面。

［1］JTG/TD 31-03-2-11，采空区公路设计与施工技术细则［S］.

［2］罗德斌.浅析农村公路施工技术［J］.城市建设理论研究，2012(6):62.

［3］杨剑勇.高速公路煤矿采空区治理施工质量控制要点［J］.山西建筑，2010，36(27):287-288.

［4］时均伟.南大梁高速公路华蓥山隧道采空区施工技术研究［D］.成都:西南交通大学，2011.

［5］杨为民，向灵芝，李铁军.邯郸—涉县段高速公路沿线煤矿采空区地表沉陷的定量预测［J］.北京工业职业技术学院学报，2008(1):62.